CC BY
37
УДК 691.421-431.002
В. А. Куликов (магистрант)1, В. К. Семенычев (д.т.н., д.э.н., проф., ректор)2, В. З. Абдрахимов (д.т.н., проф.)2, И. В. Ковков (к.т.н., зам. дир.)3
Совместное использование металлургического шлака и золошлакового материала для производства керамических
материалов
1 Самарский государственный архитектурно-строительный университет, кафедра производства строительных материалов, изделий и конструкций 443001, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 194, тел. (846) 3396814, email: [email protected] 2Самарская академия государственного и муниципального управления 443084, г. Самара, ул. Стара Загора, 96, тел. 9515446 3ПК «НАУКА»
Республика Казахстан, 070010, г. Усть-Каменогорск, ул. Михаэлиса, 14, e-mail: [email protected] V. A. Kulikov 1, V. K. Semenychev 2, V. Z. Abdrakhimov 2, I. V. Kovkov 3
Sharing of metallurgical slag and material from ash and slag for manufacture of ceramic materials
1 Samara State University of Architecture & Civil Engineering 194, Molodogvardeyskaya Str., 443001, Samara, Russia; ph. (846) 3396814, email: [email protected] 2 Samara Academy of the State and Municipal Management 96, Stara Zagora Str., 443084, Samara, Russia; ph. (846) 9515446
3 PC «NAUKA»
14, Mikhaelisa Str, Ust-Kamenogorsk, 070010, Kazakhstan Republic; e-mail: [email protected]
Исследования показали, что совместное введение в составы керамических масс металлургического шлака и золошлакового материала повышает марочность кирпича с М100 до М150 (прочность при сжатии), а нелинейная модель достаточно хорошо описывает экспериментальные данные.
Ключевые слова: бейделлитовая глина; зо-лошлаковый материал; керамический кирпич; линейная регрессия; металлургический шлак; отощитель; промышленные отходы.
Explorations have demonstrated that joint injection in makeup's of ceramic masses of metallurgical slag and material from ash and slag raises the brick brand with M100 to M150 (compressive strength), and the nonlinear sample piece well enough presents experimental data.
Key words: additive for plastic properties decrease; ash and slag; beidellite clay; a linear regression; material from a ceramic brick; metallurgical slag; industrial wastes.
Для изучения совместного влияния металлургического шлака от выплавки серого чугуна и золошлакового материала на основные
Составы
физико-механические показатели (механическая прочность при сжатии, водопоглощение и морозостойкость) кирпича были исследованы составы, приведенные в табл. 1.
Таблица 1
ических масс
Компоненты Содержание компонентов, %
1 2 3 4 5 6 7 8
Бейделлитовая глина, Хз 10 92 85 75 68 60 55 50
Металлургический шлак от выплавки серого чугуна, Х1 0 5 10 15 20 25 27 30
Золошлаковый материал, Х2 3 5 10 12 15 18 20
Дата поступления 22.03.10
Физико-механические показатели образцов
Таблица 2
Показатели Составы
1 2 3 4 5 6 7 8
Водопоглощение, % (У?) 30 28 20 14 12 9,8 10 10
Прочность на сжатие, МПа (Уг) 10.,7 12.8 14.4 15.4 16.3 17.5 13.8 12.6
Морозостойкость, циклы (Уз) 10 15 21 26 31 41 35 31
Составы керамических масс готовили пластическим способом формования при влажности шихты 22—28 % (в зависимости от содержания металлургического шлака). Сформованные кирпичи, высушенные до остаточной влажности не более 8%, обжигались при температуре 1050 оС. Физико-механические показатели кирпича приведены в табл. 2.
Определяющим фактором качества кирпича являются показатели — процентное содержание металлургического шлака, золошлакового материала и глины в составах (табл. 1, 2).
Проанализируем вначале линейные зависимости параметров изделий У1, У2, Уз от переменных X1 и Х2, то есть зависимости вида:
У=Г(Хи Х2)=а+ЬХ1+сХ2, ¿=1.3 (1)
Подбор параметров осуществлялся на основе метода наименьших квадратов (сумма квадратов отклонений стремится к минимуму). Результаты исследования представлены в табл. 3.
Таблица 3
Значения параметров функций У1, У2, Уз рассчитанные для линейной модели
и коэффициент Я2,
Коэффициенты У1(ХЬХ2) У2Х1Х2) Уз(Х1,Хг)
а 29.4683 11.5963 9.8106
Ь -1.5893 1.3016 3.1517
с 1.2993 -1.8202 -3.4278
Р2 0.93 0.65 0.92
Рис. 1. Линейная аппроксимация параметра водо-
Рис. 2. Линейная аппроксимация параметра прочности на сжатие
Графики линейных поверхностей (1) и экспериментальные точки представлены на рис. 1—3.
Рис. 3. Линейная аппроксимация параметра морозостойкости
Анализ табл. 3 и графиков показывает, что зависимость параметров У1, У2 и У3 от содержания металлургического шлака и золош-лакового материала носит нелинейный характер, хотя при этом зависимость параметров У1 и У3 хорошо объясняется линейной зависимостью (1) (коэффициент детерминации Я2 принимает значение 0.93 и 0.92 соответственно), в то время как зависимость параметра У2 носит явно нелинейный характер.
Далее, на втором этапе, проанализируем следующую нелинейную модель:
У=а+ЬХ+сХ2+ + йХ1Х2+вХ12+(Х22, ¿=1.3
поглощения
Для каждой из зависимостей У], У2, У3 были определены значения параметров (с помощью метода наименьших квадратов), найден коэффициент детерминации Я2, а также вычислены и построены 95% доверительные интервалы.
Для случая множественной регрессии доверительный интервал для условного математического ожидания зависимой переменной М(У) можно получить из следующего соотношения:
УЧ - ^ Мо (У) ^ Ух0 + ¿1-а;ЛХо (3)
где ух — групповая средняя, определяемая по уравнению регрессии,
\-1
ух о
= ^Хо (х х )-
Коэффициенты Yi(Xi, X2) Y2X1, X2) Y3(Xi, X2)
a 30.8463 10.8258 10.3987
b 5.4342 -1.2169 -7.0830
c -10.4732 2.6526 12.8054
d 6.7338 -1.0524 -6.6964
e -2.2537 0.3784 2.3414
f -4.9656 0.6902 4.7235
R2 0.988 0.996 0.983
Хо — стандартная
ошибка групповой средней,
^1-а-к — коэффициент, вычисленный по таблице Стьюдента при уровне значимости а и £ степенях свободы (в нашем случае а=0.05, £ = 8).
Значения параметров представлены в табл. 4, а на рис. 3—6 представлены модельные функции (2) с доверительными интервалами.
Таблица 4
Значения параметров функций У1, У2, У3 вида (2) и коэффициент й2
Рис. 5. График зависимости прочности на сжатие от содержания металлургического шлака и золошлакового материала: экспериментальные данные, модельная функция и 95% доверительные интервалы
Рис. 6. График зависимости морозостойкости от содержания металлургического шлака и золошлако-вого материала: экспериментальные данные, модельная функция и 95% доверительные интервалы
Рис. 4. График зависимости водопоглощения от содержания металлургического шлака и золошлакового материала: экспериментальные данные, модельная функция и 95% доверительные интервалы
Таким образом, исследования показали, что совместное введение в составы керамических масс металлургического шлака и золошлакового материала повышает марочность кирпича с М100 до М150 (прочность при сжатии), а нелинейная модель (2) достаточно хорошо описывает экспериментальные данные.
