CC BY
5Рис. 2. Последовательность расчета параметров волнистости и шероховатости обработанной
поверхности детали
Для определения параметров волнистости и шероховатости необходимо определить высоту гребня и глубину впадины волны в j-ом сечении детали с использованием выражений
Ayij
4Ay.R , pi. \
Ayr =AyJf+-(Q-,2) ,
l) + -, n - число сечений поверхно-
где к^ = (Рт) сти; Ау - амплитуда относительных колебаний рабочих органов станка; (2'12 - угол между двумя соседними следами в искомой точке пересечения; ф^ - угол, определяющий положение лезвия на поверхности и равный полярному углу точки ^го лезвия.
Предложенный метод расчета был подтвержден результатами экспериментальных исследований. [2, р. 23]
Выводы
1. Разработан расчётно-экспериментальный метод определения траектории фиксированной точки шпинделя на высоких частотах вращения, позволяющий с учетом выявленных упругих деформаций шпиндельного узла обеспечить требуемую точность обработки с максимальной производительностью.
2. Разработан метод оценки влияния динамических процессов, протекающих в упругой системе станка, на волнистость и шероховатость поверхности детали, который учитывает принципы ее формообразования при фактическом техническом состоянии оборудования и особенности обработки на высоких частотах (скоростях) вращения шпинделя. Реализация метода предполагает моделирование относительных колебаний инструмента и обрабатываемой детали и расчет теоретических значений неровности поверхности детали.
Литература
1. Кудояров, Р. Г. Башаров Р. Р. Расчетный метод определения траектории движения оси шпинделя станка при высокоскоростной обработке // Технология машиностроения. 2011. № 4. С. 26 - 29.
2. Kudoyarov, R. G., Fetsak. S. I., Idrisova Yu. V., Modeling Surface Characteristics of Finished Parts // Journal of Engineering Science and Technology Review- v.5, №7 - 2014. - p. 20 - 23.
3. Идрисова, Ю. В., Кудояров Р. Г., Фецак С. И. Диагностика приводов металлообрабатывающих станков с автоматическим управлением: Учебное пособие - Уфа: УГАТУ - 2013. - 152 с.
= 1
1
ВЛИЯНИЕ ЦЕМЕНТА НА ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА АВТОКЛАВНЫХ ГАЗОСИЛИКАТОВ
Кафтаева Маргарита Владиславна
кандидат технических наук, доцент, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
Рахимбаев Шарк Матрасулович
доктор технических наук, профессор, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
Алекенова Раушан Алекеновна
Инженер-технолог ТОО «Базальт-А» Кандыагачский промышленный узел, г. Кандыагач, Республика Казахстан THE EFFECT OF CEMENT ON THE BASIC PROPERTIES OF AUTOCLAVE GAS-SILICATE
Kaftaeva Margarita Vladislavna, Ph.D., Associate Professor of Belgorod State Technological University named by VG Shukhov Rakhimbaev Shark Matrasulovich, doctor of technical sciences, professor Belgorod State Technological University named after VG Shukhov
Alekenova Raushan Adikovna, process -engineer LLP "Basalt-A" of Kandyagach industrial hub, c.Kandyagach, The Republic of Kazakhstan
АННОТАЦИЯ
В статье приведены результаты многолетних исследований авторов по влиянию портландцемента различного состава на свойства газосиликатов. Показано, что добавление портландцемента в состав газосиликатной смеси положительно влияет на прочностные свойства изделий. Установлено, что при использовании портландцемента с минеральными добавками (шлака) ПЦ 42,5-Д20 или ЦЕМII/А-Ш можно получать бетоны высокого класса по прочности при сжатии.
ABSTRACT
This article shows the results of many years of research on the influence of the authors of Portland cement of various composition on the properties of the gas-silicates. It is shown that the addition of Portland cement-silica composition gas mixture has a positive effect on the strength properties of the products.
It was found that when using Portland cement with slag (CEM II/A-SH) mineral supplements can be prepared by highgrade concrete compressive strength.
It was formulated regulations to Portland which are used for manufacturing gas-silicates.
Ключевые слова: газосиликат, портландцемент с добавками шлака, минералогический состав, активность цемента по CaO.
Keywords: gas-silicate, slag Portland cement with additives, mineralogical composition, the activity of CaO cement
До относительно недавнего времени газосиликатные изделия получали, используя в качестве вяжущего только известь. Такие материалы имели повышенные плотности 800 - 1200 кг/м3 и низкие прочностные показатели, соответствующие классам по прочности В 1,5 - В 2,5. Однако, известно, что при добавлении в состав газосиликата цемента можно значительно улучшить эксплуатационные характеристики материала и получить более высокие прочности
Первые и, пожалуй, наиболее полные исследования в области автоклавной технологии и свойств ячеистых бетонов в нашей стране относятся к тридцатым годам прошлого столетия. Большой научный вклад в вопрос о роли цементов в пено- и газосиликатных бетонах внесли М.Н. Гензлер, М.И. Иванов, Н.Н. Лессинг [1, 2]. В результате проведенных ими работ был получен автоклавный пенобетон на портландцементе и молотом песке.
И.Т. Кудряшов [3 - 5] и др. в середине 30-х годов установили, что по сравнению с неавтоклавным пенобетоном, автоклавный имеет ряд преимуществ: сокращение расхода цемента, снижение усадочных деформаций, повышение прочности бетона и сокращение времени его твердения.
Позже Г.Ф. Суворова [6] установила, что для каждого минералогического состава цемента существует оптимальное значение давления автоклавирования, при котором получаются наилучшие физико-механические показатели. Результаты испытаний, выполненных швейцарскими учеными, подтвердили результаты исследований Г.Ф. Суворовой. Было установлено, что прочность автоклавного камня зависит не от марки цемента по прочности при сжатии, а от его минералогического состава, тонкости помола, состава сырьевой смеси и режима автоклавной обработки. До настоящего времени ни одно из этих требований к цементам для производства газосиликатов не предъявляется.
В настоящее время исследований по влиянию цементов на свойства ячеистых автоклавных бетонов проводится мало, так как существует мнение о том, что оно несущественно [6, 7]. По этому поводу в научных журналах публикации появляются очень редко [7]. Наиболее полно информация о влиянии цемента на свойства газобетона
приведена в книгах Сажнева Н.П. [8] и в работах авторов [9, 10].
Портландцемент, используемый для производства газобетонных изделий, должен соответствовать требованиям ГОСТ10178 «Портландцемент и шлакопортландце-мент. Технические требования» и ГОСТ 31108 «Цементы общестроительные. Технические условия».
Нами проведен анализ результатов большого количества производственных испытаний, который показал, что в зависимости от вида и качества, а также соотношения извести и цемента могут в корне изменяться все главные физико-механические показатели газосиликатов.
Было проведено две серии экспериментов. Первая серия для определения влияния количества цемента, вторая - вида цемента на прочность газосиликатов после их автоклавной обработки.
Лабораторные и производственные эксперименты в рамках первой работы проводились на базе предприятия Республики Казахстан ТОО «Базальт-А» г. Кандыагаш Актюбинской обл., вторая серия исследований осуществлялась в основном на двухроссийских предприятиях по выпуску газосиликатных изделий ООО «Егорьевский завод строительных материалов» г. Егорьевск, Московской обл. и заводе стеновых материалов «Поревит» г. Ялуторовск Тюменской обл., при этом были использованы порт-ландцементы следующих российских производителей цемента: для первой серии экспериментов ОАО «Новотроицкий цементный завод», для второй - ООО «Топкинский цемент», ОАО «Холсим (Рус) СМ» (Щуровский цемент) и ООО «Себряковский цементный завод».
Химический и минералогический составы клинкеров приведены в таблицах 1 и 2.
Исследования зависимости прочности при сжатии газобетона от содержания в составе заливочной смеси цемента были выполнены в производственных условиях. При этом, путем обработки большого количества экспериментов получена показанная на рисунке 1 зависимость. Все составы имели одну и ту же активность по СаО. Она полностью подтверждает зависимости, ранее полученные и показанные в книге Н.П. Сажнева [8] с поправкой на среднюю плотность газобетона.
Таблица 1
Средний химический состав портландцементов, применяемых в исследованиях, масс. %
Наименование це- БЮ2 А1203 Рв20з СаО М§0 Б03 №20+ Са0св С1- ппп
мента +К2О
Новотроицкий 20,50 5,3 4,95 64,13 2,40 2,90 0,60 0,20 0,09 1,70
Топкинский 20,39 5,10 4,23 62,70 1,80 2,95 0,88 0,33 0,01 1,88
Холсим (Рус) СМ 22,00 5,00 3,50 61,00 2,50 2,20 0,50 - 0,01 1,00
Себряковский 22,00 6,00 4,50 64,50 1,60 2,50 0,65 - 0,02 1,00
Таблица 2
Расчетный минералогический состав цементного клинкера
Наименование цемента Содержание минералов, %
С3Б С2Б С3А С4АР
Новотроицкий 65,00 15,00 7,00 15,00
Топкинский 62,9 13,86 7,07 13,16
Холсим (Рус) СМ 61,0 12,00 7,50 11,50
Себряковский 60,8 14,40 8,20 13,60
я я н
с«
N
и «
&
ей
о
55 50 45 40
35
й
Н и О
к &
С
н .у
$ зо
25 20 15 10
14
14,5
15
15,5
16
16,5
Содерж ание цемент а в сост аве смеси, %
Рисунок 1 Зависимость прочности при сжатии ячеистого бетона D 600 от содержания цемента
Во второй серии экспериментов сроки исследования были значительно длиннее. Обработаны данные двух лет производства газобетонных блоков 2012 - 2013 г. на двух вышеуказанных предприятиях.
Нами установлено, что бетон, полученный на основе чистоклинкерного портландцемента, имеет более
низкие основные физико-механические характеристики, чем на цементе с добавкой шлаков (рисунок 2). Установлено так же, что повышению прочностных параметров газосиликатных бетонов, изготовленных с добавлением портландцемента ЦЕМ I, способствует увеличение продолжительности автоклавной обработки.
ЦЕМ I ЦЕМ II
Рисунок 2. Зависимость прочности газобетонов от активности заливочной смеси на различных цементах
Приведенные на рисунке 2 экспериментальные данные показывают, что при добавлении к сырьевой смеси чистоклинкерных портландцементов наблюдается ярко выраженный максимум прочности при активности смеси 11,5 %, тогда как использование портландцемента с минеральной добавкой (шлака) наблюдается пологая зависимость между указанными показателями, при этом в интервале активностей 11,1 - 11,5 % механическая прочность изделий находится практически на одном и том же уровне. Из этих данных следует практический вывод, что при использовании в составе заливочных смесей ЦЕМ 11/А-Ш механические свойства материала в меньшей сте-
Результаты приведенных исследований, а также практика производства ячеистых бетонов автоклавного твердения показывают:
- применение цемента в составе газобетонов положительно влияет на основные физико-механические и эксплуатационные характеристики газобетона;
- при использовании портландцемента с минеральными добавками (шлака) ПЦ 42,5-Д20 или ЦЕМ 11/А-Ш можно получать бетоны высокого класса по прочности при сжатии. В связи с этим, предлагается расширить номенклатуру применяемых в производстве газобетонов портландцементов, разрешив применение цементов с добавлением шлака. Это позволяет повысить основные физико-механические показатели и значительно снизить себестоимость выпускаемой продукции.
Литература
1. Гензлер М.Н. Пенобетонщик / М.Н. Гензлер, С.А. Линдеберг // Москва, 1936. - 157с.
2. Иванов И.А. Производство и применение газозоло-бетонных панелей из шлакопортландцемента и зол электростанций Кузбасса. Материалы 2-й научно-технической конф. по вопросам химии и технологии ячеистых бетонов / И.А. Иванов, Н.И. Федынин // Саратов, 1965. - С.136 - 149.
3. Кудряшев И.Т. Автоклавные ячеистые бетоны и их применение в строительстве / И.Т. Кудряшев // М.: Госстройиздат. - 1940. - 63 с.
пени зависят от активности сырьевой смеси. Рекомендовано при использовании в качестве цементной составляющей ЦЕМ 11/А-Ш уменьшать основность смеси на 0,5 %.
Для обеспечения стабильности качества выпускаемых изделий на предприятиях авторами рекомендовано нормировать минералогический состав клинкера используемого портландцемента. Это позволит избежать нештатных ситуаций при применении портландцементов различных поставщиков, особенно зарубежных, что в последнее время практикуется все шире.
Перечень основных требований к портландцемен-там, предлагаемых автором, приведен в таблице 3.
4. Кудряшев И.Т. Заводы по производству изделий из ячеистого бетона / И.Т. Кудряшев, Б.Н. Кауфман, М.Я. Кривицкий, Л.М. Розенфельд // М.: Госстройиздат, 1951. - 29 с.
5. Кудряшев И.Т. Ячеистые бетоны / И.Т. Кудряшев, В.П. Куприянов // Госстройиздат, 1959. - 181 с.
6. Боженов П.И. Технология автоклавных материалов // Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1978. - 368 с.
7. Пинскер В.А. Пути экономии цемента при производстве ячеистых бетонов / В.А. Пинскер, В.П. Вы-легжанин // Строительные материалы, 2008. - №1. - С. 43.
8. Сажнев Н.П. Производство ячеистобетонных изделий: теория и практика / Н.П. Сажнев [и др.]. - 3-е изд., доп. и перераб. // Минск: Стринко, 2010. - 464 с.
9. Кафтаева М.В. Теоретическое обоснование совершенствования автоклавной технологии производства энергоэффективных газосиликатов автореф. дисс. д-ра. техн. наук: 05.17.11. - Белгород, 2014. -38 с.
10. Кафтаева М.В. Обоснование требований к сырьевым материалам для автоклавного производства газосиликатных бетонов / М.В. Кафтаева, Ш.М. Ра-химбаев, Д.А. Жуков, М.А. Шугаева, К.Ю. Ковалевская // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 1. [Электронный журнал] URL: http://www.science-education.ru/115-11233
Таблица 3
Предложения по требованиям к портландцементу как к компоненту газосиликата
№ п/п Наименование показателя Ед. изм Норматив
минимум максимум
1 Тип цемента ЦЕМ I, ЦЕМ II
2 Класс по прочности Не ниже 42,5
3 Удельная поверхность по Блейну м2/кг 330 395
4 Нормальная густота цементного теста % 25 28
5 Конец схватывания мин 140 180
6 Начало схватывания мин 80 120
7 Активность по СаО (содержание СаО) % 58 68
8 СаОсвоб % Не более 2
9 Содержание MgO % Не более 5
10 БОз % Не более 3,5
11 N820 + К2О % Не более 1
12 Клинкерные минералы
12.1 СзБ % Не менее 50
12.2 С2Б % Не более 25
12.3 СзА % 7 10
12.4 С4АР % 10 15
