CC BY
57
86
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 6 (15), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
В своей статье Р. Шимани и К. Мак Дональд отметили, что у всех методов дефектоскопии измеряемым эффектом является не сам вид порока, а аномалия отражённого сигнала при поверхностной локации или аномалия проходящего сигнала при сквозном прозвучивании или просвечивании [2]. Это означает, что пороки древесины воспринимаются, как некие неоднородности, выделяющиеся на поверхности или в массиве древесины. При этом идентификация вида порока путём сравнения с каким-то эталоном едва ли возможна, так как вариативность свойств древесины весьма высока. Экспериментально было показано, что различение двух пород древесины по рисунку текстуры с использованием оптического метода возможно с большой вероятностью, но только для каждой отдельной пары образцов. В связи с этим приходится признать следующее: требование, чтобы система обнаружения и идентификации пороков древесины имитировала визуальный контроль, полностью ориентированный на зрение человека, является принципиально неоправданным. Очевидно, правильнее найти способы описания пороков, приемлемые для средств технического зрения и методов дефектоскопии.
В настоящее время, в большинстве случаев распознавание дефектов на пиломатериалах осуществляется визуально, человеком. Громоздкое посортное деление при сложной системе определения сортов совершенно исключает объективность и правильность качественной оценки. Она зависит от индивидуальной интуиции и глазомера работника.
Для построения систем автоматического опознавания дефектов была предложена следующая новая классификация пороков:
1. Точечные
1.1 сучки;
1.2 червоточина;
1.3 механические повреждения.
2. Протяжённые
2.1 заболонная гниль;
2.2 окраски;
2.3 прорость.
3. Объёмные
3.1. пасынок;
3.2. кривизна;
3.3. ядровая гниль.
4. Прочие
Таим образом, пришли к выводу, что при нормировании и стандартизации пороков нет необходимости учитывать все пороки растущего дерева, достаточно ограничить число нормируемых пороков согласно разра-
ботанной классификации.
Список литературы
1. Вакин А.Т., Полубояринов О.И., Соловьев В.А. Пороки древесины. Изд-во «Лесная промышленность», 1980. - 85 с.
2. Szimani R., McDonald K. Defect detection in lumber: state of the art // Forest Products Journal - 1981. -Vol.31. - No11. - pp.34-44
3. Кармадонов А.Н. Дефектоскопия древесины - М., Лесная промышленность, 1987, с.165.
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ БЕТОНОВ НА ОСНОВЕ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ВЯЖУЩЕГО
Зотов Александр Николаевич
Аспирант кафедры технологии, организации и экономики строительства, Костромская государственная
сельскохозяйственная академия, г. Кострома
АННОТАЦИЯ
В статье представлены результаты исследований обычных и модифицированных мелкозернистых бетонов на основе многокомпонентного вяжущего. Доказано влияние микронаполнителя и химических добавок на нормальную густоту вяжущего, плотность смеси и структурные характеристики бетона. Получены важные зависимости, позволяющие определить расход компонентов в смеси и ее технологические показатели.
ABSTRACT
The article presents the results of studies of conventional and modified fine-grained concrete on the basis of a multicomponent binder. Microfiller proved impact and chemical additives to a normal density of binder mixture density and structural characteristics of the concrete. Get important depending, for determining consumption of the components in the mixture and its technological performance.
Ключевые слова: мелкозернистый бетон, структура, многокомпонентное вяжущее, микрокремнезем, нормальная густота, гиперпластификатор.
Keywords: fine concrete, structure, multi-component binder, microsilica, normal density, hyperplasticizer.
В настоящее время достаточно широко изучены особенности и освоены технологии применения различных тонкодисперсных микронаполнителей (микрокремнезем, торфяная зола гидроудаления, отработанная формовочная смесь и т.д.). Благодаря использованию таких добавок появляется возможность экономить цемент, улучшать эксплуатационные качества бетонов, решать проблемы ресурсосбережения и утилизации отходов промышленности. Вопросам исследования строения бетонов с активными минеральными добавками уделяется мало внимания, хотя именно структурные характеристики могут отразить особенности прогнозируемых свойств высококачественных бетонов.
Наиболее важными величинами оценки макроструктуры бетона являются следующие параметры, определяющие технологические и физико - механические характеристики бетона:
- объемная концентрация цементного теста С;
- истинное водоцементное отношение (В/Ц) ист в конце периода формирования структуры;
- степень гидратации цемента а, оценивающая гидратацию цемента и изменение пористости цементного камня в период твердения.
Для исследования данных параметров, необходимо изучить влияние высокоактивных добавок на свойства вяжущего, определить плотность и водопотребность смеси
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 6 (15), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
87
для обычных и модифицированных бетонов.
Способы введения и активации добавок позволяют получать разные виды вяжущих:
- многокомпонентные - с заменой части цемента активной минеральной добавкой с дальнейшим перемешиванием;
- смешанные (композиционные) - с заменой части цемента активной минеральной добавкой и последующей механохимической активацией (совместным помолом).
Для смешанных вяжущих характерны более высокие показатели активности и прочности, но для их получения необходимо специальное оборудование, которое могло бы обеспечивать качество и время помола и определять удельную поверхность вяжущего. Многокомпонентные вяжущие боле просты в приготовлении, отчего и совершенствование и оптимизация их свойств представляют особый интерес.
Один из наиболее распространенных отходов производства является микрокремнезем, поэтому проблемы
его утилизации по-прежнему актуальны. В России, Казахстане и Украине заводы по производству ферросплавов и кристаллического кремния ежегодно дают около 100.. .120 тыс. т микрокремнезема, что составляет примерно четверть объема, улавливаемого системами газоочистки на всех аналогичных производствах в мире [3, стр. 123].
Микрокремнезем конденсированный (МК) представляет собой пылевидный материал, состоящий из ультрадисперсных частиц сферической формы, получаемый в процессе газоочистки печей при производстве кремнийсодержащих сплавов и поставляется в трех отпускных формах - неуплотненной, уплотненной и в виде водной суспензии. Микрокремнезем конденсированный уплотненный (МКУ) производится путем уплотнения исходного материала (МК) с помощью специального оборудования с доведением насыпной плотности до 0,28 - 0,50 т/м3 [4].
В таблице 1 представлены материалы для экспериментальных составов модифицированных мелкозернистых бетонов на основе многокомпонентного вяжущего (МКВ).
Таблица 1
Материалы для модифицированного мелкозернистого бетона
№ п/п Наименование компонента
1 Портландцемент ЦЕМ I 42,5 ЗАО «Белгородский цемент»
2 Песок крупный ОАО «Хромцовский карьер» Мк = 2,73, Вп = 6%
3 ИСТ 2200 о / 3 Микрокремнезем МКУ-85 ОАО «Кузнецкие ферросплавы» SiO2 = 93,8%, РМК ~ км
4 Вода водопроводная
5 Гиперпластификатор Stachement 2061/151.2, К=30%
Многочисленные эксперименты показывают, что использование микрокремнезема свыше 15% от общей массы вяжущего значительно повышает водопотребность смеси, ввиду его высокой удельной поверхности (18 - 25
м2/г). На рисунке 1 показаны зависимости истинной плотности и нормальной густоты многокомпонентного вяжущего от расхода микрокремнезема.
Рисунок 1. Зависимости изменения свойств многокомпонентного вяжущего: 1 - истинной плотности;
2 - нормальной густоты
Анализ графика 1 (рис. 1) показывает, что истинная плотность МКВ снижается пропорционально количеству замещенного цемента микрокремнеземом. Следовательно, объем многокомпонентного вяжущего будет также уменьшаться в связи с заполнением частицами МК пустот цемента. В таком случае истинная плотность МКВ будет определяться по формуле 1:
где рЦ, рМК - истинные плотности цемента и микрокремнезема, кг/м3; МК - расход микрокремнезема,% от общей массы вяжущего.
Из графика 2 (рис. 1) видно, что в обычных смесях при дозировке МК от 2 до 14% нормальная густота вяжущего увеличивается на 33%. То есть, применение данного
88
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 6 (15), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
микронаполнителя свыше 6% от общей массы вяжущего в бетонах с особыми требованиями по эксплуатационной надежности без водоредуцирующих добавок недопу-
стимо. Нормальная густота МКВ и расход воды затворе-ния равноподвижной смеси без химических добавок с учетом водопотребности компонентов будут определяться системой уравнений 2:
\НГш:в=НГцт+Ъ,6-МК
[я, = 0,01 -{Ц-НГцт +П-Вп)Л$\9ш:
где НГЦТ - нормальная густота цементного теста,%; Ц -расход цемента, кг/м3; П - расход песка, кг/м3; ВП - водопотребность песка,%.
В работе [5] так же отмечено, что в равноподвижных смесях на каждый килограмм введенного в смесь микрокремнезема расход воды возрастает на 1 литр. В связи с этим, применение гиперпластификатора (ГП) как эффективного модификатора структуры позволит уменьшить водовяжущее отношение при приготовлении бетонов на основе МКВ с высокой водопотребностью.
Жидкий гиперпластификатор Stachement 2061/151.2 - эффективная добавка полифункционального
назначения. Его механизм пластифицирующего действия отличается от суперпластификатора тем, что при адсорбции молекулярных цепей создается эффект взаимного отталкивания зерен цемента. Он суммируется с электростатическим эффектом, отчего увеличивается диспергация флокул цемента и водоредуцирование смеси.
Зависимости изменения расхода воды ДВ - критерия эффективности водоредуцирующих добавок (%) и нормальной густоты многокомпонентного вяжущего от количества ГП в% от общей массы вяжущего представлены на рисунке 2 и описываются уравнениями 3.
Рисунок 2. Зависимости изменения свойств многокомпонентного вяжущего от количества ГП:
1 - расхода воды; 2 - нормальной густоты
Г SB = 2,77 — 82,97 ■ ГП2 +129,05-177 [НГМКБ = 29,59 + 20,11 ■ ГП2 - 44,11 -777’
(3)
где ГП - расход гиперпластификатора в перерасчете на сухое вещество,% от общей массы вяжущего.
Анализ графиков показал, что наилучшие показатели снижения расхода воды затворения смесей достигнуты при введении ГП от 0,25 до 0,75% от массы вяжущего. При расходе гиперпластификатора от 0,9 до 1% значительно увеличились сроки схватывания и снизилась прочность бетона.
Зная водопотребность компонентов смеси, можно определить истинное водовяжущее отношение W. Изменение водовяжущего отношения (В/В) и W бетона в зависимости от расхода гиперпластификатора (от 0 до 1 % от массы вяжущего) представлено на рисунке 3.
Данные опыты подтверждают высокую эффективность добавки - уменьшение воды затворения смеси до 50% и водовяжущего отношения равноподвижной смеси на основе МКВ (92% цемента + 8% микрокремнезема) с 0,476 до 0,233.
Проведенные исследования равноподвижных смесей и их свойств подтверждают важность всестороннего
изучения многокомпонентных вяжущих, микронаполнителей и их влияния на показатели качества мелкозернистых бетонов.
Отмечено [2, п. 3.8], что максимальное содержание минеральных добавок в составе МСВ зависит от требований, предъявляемых к бетону (защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре) в ряде случаев может достигать 75%. Поэтому определение оптимального расхода микронаполнителя позволит получать вяжущие с высокой активностью при существенной экономии цемента.
Данные эксперименты позволили установить взаимосвязь структурных характеристик и получить ряд важных уравнений, доказывающих изменение свойств вяжущего и процессов структурообразования при введении микрокремнезема и гиперпластификатора. Формулы 1, 2 и 3 могут быть применены при проектировании и оптимизации составов бетонов с заданной удобоукладываемостью. Использование структурных характеристик также позволяет получать уточненные зависимости «подвижность -
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 6 (15), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
89
состав бетонной смеси - свойства материалов» при значительных колебаниях состава смеси и свойств исходных материалов [1, стр. 95].
Именно исследования свойст бетонов на макроуровне откроют новые способы проектирования и прогнозирования свойств эффективных мелкозернистых бетонов с повышенными эксплуатационными качествами.
Рисунок 3. Изменение структурных характеристик В/В и W
Список литературы
1. Баженов Ю. М. Технология бетона. / М.: Изд-во АСВ, 2002. - 500 с.
2. Батраков В.Г., Силина Е.С., Соболев К.Г. Рекомендации по приготовлению и применению высоко - и сверхвысокопрочных и высокоплотных бетонов с МК/ М.: НИИЖБ, 1992.
3. Русина, В.В. Минеральные вяжущие вещества на основе многотоннажных промышленных отходов:
учебное пособие. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2007. - 224 с.
4. ТУ 5743 - 048 - 02495332 - 96 Микрокремнезем конденсированный. / НИИЖБ. - М.: 1996.
5. Sellevold E.J., Boger D.H., Jenser E. Silica Pume Cement Pastes: hydration and pore structure // Norwegian Institute of Technology, Trondheim, 1982, Report BML 82610, p. 19-50.
ЛАЗЕРНАЯ НАПЛАВКА СО СКАНИРОВАНИЕМ ИЗЛУЧЕНИЯ
Шляпин А. Д.
Доктор технических наук, Профессор, Проректор по научной работе МГИУ, Москва
Порошин В. В.
Доктор технических наук, Профессор, Директор Технологического института, Москва
Зябрев И. А. аспирант МГИУ, Москва.
АННОТАЦИЯ
Исследована зависимость высоты наплавленного слоя при газопорошковой лазерной наплавке от скорости, расхода порошка, угла наклона сопла и зоны вдувания газопорошковой струи вслед и навстречу движению образца.
ABSTRACT
Recearch of dependence the height of the deposited layer in the laser-powder surfacing on the speed, the powder, the angle of the nozzle and the injection zone of gas-powder stream, forward and followed the movement the sample.
Ключевые слова: Лазерная наплавка, Присадочный порошок, Сканатор лазерного излучения, Дозатор порошка. Keywords: Laser coating, Filler powder, Scanning Devices laser radiation, the powder dispenser.
Одним из перспективных направлений лазерной технологии в машиностроении является лазерная наплавка, с помощью которой получают слой с химическим составом и физическими свойствами, отличными от свойств основного материала. Главное преимущество этого способа по сравнению с традиционными методами наплавки поверхности заключается в незначительном термическом воздействии на деталь и низком коэффициенте перемешивании наносимых элементов с материалом подложки.
Известны способы лазерной наплавки. Выполненные путём оплавления предварительно нанесённых шли-керных слоёв или газотермических покрытий, а также при
непосредственной подаче присадочного порошка в зону облучения [1]. При этом процессе используют расфокусированное лазерное излучение, поступательно перемещающееся по наплавляемой поверхности и играющее роль источника нагрева. Так, например, в работах [1],[2] таким способом за один проход удалось получить слой толщиной не более 2 мм при ширине 4 мм, что свидетельствует о недостаточной эффективности использования возможностей технологии.
Авторы считают, что возможно получение наплавленных слоёв более значительных по ширине и толщине. Для этого была изменена схема наплавки. Так, порошок
