CC BY
62
Section 13. Technical sciences
t4
= 2^(3-2v );
= -P
2
1 -v
1 -v i
+
t = M1 -vi )(1 - 2v) 2 =- 2(1 -v )
(1 -v, )(1 - 2v )). =
;13 2 № 1; -8p( -v);
l2 = ~2P(1 -v1 )>
в результате найдем:
-H+a
С1 = -isigna{h\a | +l2} J x{n)(h\a \t1 + |a|nt2 + a2^ht3 + t4)exp(a|n))n;
-H-a
^ -H+a
C2 =-isigna{h\a\ +12} J x{v)(h\a |s1 + \a\nst2 + a2^hs3 + s4)exp(|a|n))n.
- H-a
Таким образом, структура общего решения задачи для полуплоскости с трещиной при воздействии произвольно распределенных на ее поверхности усилий q (x) имеет вид:
ia ~н+а ^
и (а, у ) = -. .. _ ) J х{п)Ки {а>П> У )n + J q {4)Ки {аЛ> У )$;
\a IV V ) -H-a c
-H+a d
J x(n)K2i(я,у)n+Jq{$)К22ia’Z’у) .
- H -a c
'(a, y ) =
4 (1 -v)
Если на поверхность тонкого поверхностного слоя действует вертикальная нагрузка, то решение задачи для полуплоскости с трещиной имеет аналогичную структуру.
Список литературы:
1. Александров В. М., Сметанин Б. И., Соболь Б. В. Тонкие концентраторы напряжений в упругих телах. - М.: Наука, 1993.
2. Попов Г. Я. Концентрация упругих напряжений возле штампов, разрезов, тонких включений и подкреплений. - М.: Наука, 1982.
3. Александров В. М., Мхитарян С. М. Контактные задачи для тел с тонкими покрытиями и прослойками. -М.: Наука, 1983.
4. Рекач В. Г. Руководство к решению задач по теории упругости. - М.: Высшая школа, 1977 г.
Miryuk Olga Aleksandrovna, Rudny Industrial Institute Professor, Doctor of technical sciences E-mail: psm58@mail.ru
Influence of the way of preparation on structure of magnesium foam concrete
Abstract: Results of researches of influence of ways of foam-mass preparation on properties and structure of magnesium foam concretes are given in article. Expediency of separate preparation of forming masses from magnesium compositions is proved. Possibility of an additional formations of cellular of a foam-mass at the expense of a gasforming additive and hollow granules is shown. Characteristic of the cellular materials received by various methods is given.
Keywords: formation of a cell, magnesium compositions, ways of foam-mass preparation, structure.
108
Influence of the way of preparation on structure of magnesium foam concrete
Мирюк Ольга Александровна, Рудненский индустриальный институт профессор, доктор технических наук E-mail: psm58@mail.ru
Влияние способа приготовления на структуру магнезиального пенобетона
Аннотация: В статье приведены результаты исследований влияния способов приготовления пеномасс на свойства и структуру магнезиальных пенобетонов. Обоснована целесообразность раздельного приготовления формовочных масс из магнезиальных композиций. Показана возможность дополнительной поризации пеномассы за счет газообразующей добавки и пустотелых гранул.
Ключевые слова: образование пор, магнезиальные композиции, способ приготовления пеномассы, структура.
Разработка поризованных композиций из бесцементных вяжущих обеспечивает ресурсосбережение производства, позволяет использовать широкий спектр методов формирования ячеистой структуры [1, 285].
Для магнезиальных композитов в качестве затво-рителя используются растворы солей, превышающие по плотности воду — традиционный затворитель цементных пенобетонов. Сведения о характере поризации магнезиальных ячеистых бетонов немногочисленны.
Предварительные исследования показали [2, 14; 3, 33], что, по сравнению с водой, раствор хлорида магния обеспечивает получение пены пониженной кратности и повышенной плотности, что обусловлено исходными характеристиками раствора. Выявлена предпочтительность протеиновых пенообразователей для солевых растворов. Установлена высокая способность к вспениванию растворов хлорида магния и подтверждена целесообразность ячеистых материалов из магнезиальных вяжущих.
Показана возможность и целесообразность сульфомагнезиальных композиций оксихлоридно-го твердения. Исследованы пенобетоны из сульфо-
магнезиальных вяжущих. Отмечено снижение прочности ячеистых сульфомагнезиальных материалов по сравнению с магнезиальными пенобетонами [2, 16].
Выявлено что ухудшение прочностных свойств сульфомагнезиальных пенобетонов обусловлено отрицательным влиянием протеинового пеноконцентрата на пенообразующую способность и твердение гипсовых пеномасс [2, 16; 3, 35]. Представляется что, для дальнейшего развития технологии сульфомагне-зиальных пенобетонов необходимо уточнение способа приготовления формовочных масс.
Цель работы — исследование влияния способов приготовления пеномасс на структуру пенобетона из магнезиальных композиций.
Исследованы различные варианты приготовления магнезиальных и сульфомагнезиальных формовочных масс, отличающиеся последовательностью внесения компонентов в общую массу, предпочтительностью первичного контакта компонентов, характером воздействия на обрабатываемый материал.
Магнезиальные массы, приготовленные тремя способами (таблица 1 и рисунки 1, 2 и 3), отличаются по количеству и характеристикам пор.
Таблица 1 - Влияние способа приготовления магнезиальной пеномассы на свойства пенобетона
Способ приготовления пеномассы Диаметр расплыва массы, мм Крат- ность пеномас- сы Средняя плотность пенобетона, кг/м 3 Предел прочности при сжатии, МПа в 14 сут Пористость
Трехстадийный 110 4,5 350 2,1 средняя
Предварительное интенсивное перемешивание суспензии 120 2,5 590 7,3 мелкая
Одностадийный 150 2,0 610 7,5 очень мелкая
Сульфомагнезиальные массы, приготовленные ляет зависимость от способа приготовления формо-шестью различными способами (таблица 2), прояв- вочной массы (рисунок 4).
109
Section 13. Technical sciences
Анализ сравнительных характеристик суль-фомагнезиальных пенобетонов различного приготовления позволяет отметить следующее. Самостоятельное приготовление гипсовой массы обеспечивает энергичное связывание сульфата кальция водой и способствует потере подвижности пеномассы.
Наибольший выход пеномассы наблюдается при отсутствии первичного контакта пенообразователя с гипсовым компонентом, учитывая слабое вспе-
нивание гипсовой суспензии с пенообразователем «Унипор».
Характер пористости — важный критерий ячеистых материалов. Мелкая однородная пористость достигается при условиях, обеспечивающих энергичное первоначальное непосредственное воздействие на гипсовую массу.
Сопоставление характеристик пенобетона (таблица 2 и рисунок 4) позволяет отдать предпочтение способу — раздельное приготовление суспензий.
Рисунок 1. - Трехстадийный способ приготовления магнезиальной пеномассы
Рисунок 2. - Предварительное перемешивание магнезиальной суспензии
Рисунок 3. - Одностадийный способ приготовления магнезиальной пеномассы
110
Influence of the way of preparation on structure of magnesium foam concrete
Рисунок 4. - Структура сульфомагнезиального пенобетона различного приготовления
Таблица 2. - Влияние способа приготовления сульфомагнезиальной пеномассы на свойства пенобетона
Способ приготовления пеномассы Диаметр расплыва массы, мм Кратность пеномассы Средняя плотность пенобетона, кг/м 3 Предел прочности при сжатии, МПа в 14 сут Пористость
Трехстадийный пособ приготовления сульфомагнезиальной пеномассы 170 4,0 380 1,3 крупная с разрывами
Раздельное приготовление суспензий 165 4,1 390 1,7 очень мелкая
Предварительное интенсивное перемешивание сульфомагнезиальной суспензии 150 2,5 690 6,3 средняя
Предварительная подготовка магнезиальной пеномассы 145 2,3 640 5,3 средняя с пустотами
Предварительная подготовка гипсовой пеномассы 120 2,5 470 3,5 мелкая
Одностадийный способ подготовки сульфомагнезиальной пеномассы 160 2,6 640 6,3 мелкая
Исследована возможность снижения плотности магнезиальных пенобетонов за счет дополнительных приемов поризации.
В качестве сырья использовали: смешанное магнезиально-шлаковое вяжущее, содержащее 50% каустического магнезита, пенообразователь «Унипор», пенополистирол, перекись водорода, для затворения — раствор хлористого магния. Поэтапно исследовано влияние по-рообразующих компонентов: пеноконцентрат, перекись водорода, гранулы пенополистирола.
При использовании пеноконцентрата (ПК) ячеистая структура формируется за счет механического воздействия на массу при перемешивании в смесителе — миксере. В результате происходит вовлечение воздуха в массу, и равномерное распределение его в структуре (рисунок 5). Характеристики формовочной смеси и бетона в таблице 3. Формируется однородная, замкнутая, мелкая пористость с диаметром ячеек 0,1-1 мм.
111
Section 13. Technical sciences
Рисунок 5. - Влияние вида порообразующего компонента на структуру магнезиальных композитов
Одним из компонентов, способных снизить плотность изделий, является газообразующая добавка — перекись водорода техническая Н2 О2. Газ кислород выделятся при попадании перекиси водорода в формовочную массу в течение 10-15 мин.
Таблица 3. - Свойства поризованных магнезиальных композитов
Порообразующий компонент Диаметр расплыва массы, мм Плотность композита, кг/м 3 Прочность при сжатии композита, МПа
Нет 108 2050 50,0
Нет 250 1500 22,5
ПК 230 525 4,0
Н О2 240 650 4,6
Гранулы ППС 150 470 2,0
ПК + ППС 108 335 1,0
ПК + Н2 О2 230 290 1,2
ПК + Н2 О2 + ППС 108 220 00 о
Эффективность газообразователя зависит от консистенции формовочной массы, которую регулируют соотношением «жидкость: твердое». Из высокоподвижной массы газ вырывается, пористость не увеличивается. В чрезмерно вязкой массе увеличение объема газа ограничено, образуются разрывы и щелевидные поры. Структура композита представлена на рис. 5, характеристики сведены в табл. 3.
Пенополистирольные гранулы (ППС) существенно понижают плотность композитов. Для эффективного использования ППС необходима умерен-
но вязкая масса, способная равномерно обволакивать гранулы, формируя монолит. Характеристика композита на рисунке 4 и в таблице 3.
Исследовано совместное влияние компонентов, поризующих магнезиальные композиты. Показана целесообразность сочетания пеноконцентрата с перекисью водорода. В пеномассе облегчается распределение кислорода, выделившегося при разложении перекиси водорода, создаются условия для выделения, распределения и удерживания мелких пузырьков газа в композиции. Структура композита на рисунке 5 и в таблице 3.
Рисунок 6. — Структура композитов с комбинированной поризацией массы
112
Influence of the way of preparation on structure of magnesium foam concrete
При совмещении пеноконцентрата и гранул пенополистирола на первом этапе готовили пеномассу, а на втором этапе добавляли гранулы ППС и перемешивали смесь до получения однородного состояния. Порообразующие компоненты дополняют друг друга, создавая структуру с плотностью 300 кг/м 3 и менее. Структура композита на рисунке 5 и в таблице 3.
Для понижения плотности композитов использована комплексная поризация материала, предусматривающая сочетание всех порообразователей, которые дополняют друг друга. Созданная при помощи перекиси водорода и пеноконцентрата поризованная масса омоноличивает гранулы пенополистирола. Структура композита на рисунке 7 и в таблице 3.
Рисунок 7. — Структура композита комплексной поризации
Выводы. Сравнительный анализ различных способов приготовления формовочной массы для пенобетона из магнезиальных композиций свидетельствует о высокой чувствительности объема, вязкости и структуры пеномассы к последовательности смешения компонентов смеси.
Наибольший выход пеномассы достигается при исключении первичного контакта пенообразователя с гипсовым компонентом.
Для формирования мелкой пористости и удовлетворительных показателей прочности целесообразно раздельное приготовление магнезиальной и гипсовой суспензий.
Предложен способ комплексной поризации магнезиальных композитов посредством сочетания приемов вспучивания и последующего объемного омоноличивания поризованной массой вспененных гранул.
Список литературы:
1. Ахметов Д. А., Ахметов А. Р., Бисенов К. А. Ячеистые бетоны (газобетон и пенобетон). - Алматы: Гылым, 2008. - 384 с.
2. Мирюк О. А. Особенности приготовления пеномасс для бесцементного ячеистого бетона//Техника и технология силикатов. - 2011. - Т. 18. - № 3. - С. 12-17.
3. Мирюк О. А. Влияние вещественного состава на свойства сульфомагнезиальных композиций//Известия ВУЗов. Строительство. - 2011. - № 2. - С. 31-36.
113
