ФОРМИРОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ЦЕМЕНТНО-ДРЕВЕСНОГО КОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ БЕРЕЗЫ

Руденко Б.Д.

Кандидат технических наук, Сибирский государственный технологический университет

Работа выполнена в рамках госзадания по НИР1.9/2 СибГТУ 2014 г.

ФОРМИРОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ЦЕМЕНТНО-ДРЕВЕСНОГО КОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ БЕРЕЗЫ

Аннотация

В статье рассмотрены влияние продолжительности окунания и концентрации раствора извести на прочность получаемых образцов цементно-древесного материала из древесины березы. Используемый состав с содержанием извести позволяет получать приемлемые значения прочности для цементно-древесных композиций из березы. Расход извести в количестве 5 – 10 % позволяет получать качественные цементно-древесные композиционные материалы.

Ключевые слова: Прочность на разрыв, цемент, известь, композиционный материл, береза, образцы, эксперимент.

Rudenko B.D.

Candidate of Technical Sciences, Siberian State Technological Universit

The study was exercised as a part of goszadaniya on NIR1.9 / 2 SibGTU 2014

FORMATION OF STRENGTH OF CEMENT-BASED COMPOSITE WOOD BIRCH

Abstract

The article deals with the influence of the duration and concentration of the dipping solution of lime on the strength of the resulting samples tse-elementwise-wood material from birch wood. Used part of the contents of lime allows to obtain acceptable values, etc., of wood to cement compositions from birch. Consumption of lime in an amount of 5 - 10% to obtain high quality cement-wood composites.

Keywords: Tensile strength, cement, lime, compositiononny The material birch, samples, experiment

Для нейтрализации вредного влияния на цемент некоторых компонентов древесины требуется проведения некоторых операций, после чего возможно получение качественных цементно-древесных композиционных материалов. Рассмотрим обработку древесного заполнителя известковым раствором. При окунании древесных частиц в известковый раствор, они становятся пригодными для совмещения с портландцементом, их вредные компоненты перестают тормозить процессы твердения, становится возможным процесс образования соответствующего композиционного материала. Вместе с тем известно, что известь хорошо совмещается с портландцементом [1]. Если сравнивать с уже известными способами обработки древесных частиц известью [2], такой вариант технологически более пригоден для использования в производстве.

Так как качественные характеристики поверхности древесного заполнителя имеют зависимость от древесной породы, требуется исследовать, как использование древесных частиц из березы влияет на формирование свойств изучаемого композита при изменении параметров процесса такой обработки, концентрации раствора и продолжительности воздействия данного раствора на древесину.

Наиболее удобным инструментом для данного исследования является постановка активного эксперимента [3].

Для выбора интервала варьирования исследуемых факторов, используем данные [4,5], и определим их изменения, таблица 1.

Такой диапазон наилучшим образом характеризует исследуемую область существования факторов.

Таблица 1 – Переменные факторы и уровни их варьирования

Наименование факторов	Обозначение	Уровни варьирования
		верхний +1	средний 0	нижний-1
Концентрация извести, отношение И/В	Х1, А	1:1	0,6:1	0,2:1
Продолжительность окунания, мин	Х2, В	22	12	2

Прочность при растяжении перпендикулярно пла­ст и плиты определяют на образцах размерами 50x80´85 мм. Для определения этого показателя образцы соответствующим образом подготавливаются [6].

В качестве свойств исследуемого композиционного материала будем рассматривать прочность, По методике [7], используя программу STATGRAPHICS, получим взаимосвязь исследуемых факторов.

На рисунках 1 – 3 приведены графические иллюстрации результатов эксперимента.

Рис. 1 – Диаграмма Парето для исследуемых факторов

Рисунок 1 диаграмма Парето показывает каждый из оцененных эффектов в уменьшающемся порядке величины. Длина каждого прямоугольника пропорциональна стандартизированному эффекту. Из рисунка 1 видно, что самыми весомыми факторами в порядке убывания являются: квадратичный эффект продолжительности окунания, квадратичный эффект концентрации. взаимодействие продолжительности и концентрации, продолжительность окунания. Эти факторы действуют со знаком минус. Концентрация в пределах своего значения действует со знаком плюс на изменение прочности образцов.

Рис. 2 – Поверхность отклика для исследуемых факторов

 

Рис. 3 – Величина отклонения экспериментальных значений от значений, предсказанных полученной моделью

Рисунок 2 показывает поверхность отклика для прочности. Каждая линия контура представляет комбинации факторов, которые дают значение для переменной. Другие факторы считаются постоянными.

Из рисунка 2 видно, что этот трехмерный график имеет холм с вершиной для значений концентрации как для переменной, так и для фактора продолжительность окунания. Рисунок 2 показывает, что минимальная прочность наблюдается, когда содержание извести минимально. Наибольшее значение прочности наблюдается при средней продолжительности окунания.

На рисунке 3 показано разность значений прочности меду опытными значениями и значениями, вычисленными по модели. Наибольшая разность составляет 0,003, что составляет для полученного диапазона значений 5 %, что для целей описания процесса вполне удовлетворительно, в связи с тем, что используются срединные значения, для которых ошибка составляет менее 5 %.

Выводы

1. Рассматриваемый способ позволяет нейтрализовать вредное влияние древесины березы на портландцемент.
2. Используемый состав с содержанием извести позволяет получать приемлемые значения прочности для цементно-древесных композиций из березы
3. Расходы компонентов соответствуют форме используемых древесных частиц, т.е. и плотность, и прочность находятся на уровне и выше соответствующих показателей цементностружечных плит.
4. Расход извести в количестве 5 – 10 % позволяет получать качественные цементно-древесные композиционные материалы.

Литература

1. Волженский, А.В. Минеральные вяжущие вещества (технология и свойства) / А. В. Волженский, Ю. С. Буров, В. С. Колокольников. – М.: Стройиздат, 1979. – 476 с.
2. Патент 2005109606, МКИ C04B38/00. Способ изготовления арболита / Трофимов В. И., Мартынова Н. С., Марченкова Ю. С. RU – N 2005109606/03; заявлено 04.04.2005; опубликовано 09.10.2006. Бюл. № 22. – с 23
3. Пижурин, А. А. Исследования процессов деревообработки / А. А. Пижурин, М. С. Розенблит. – М.: Лесная промышленность , 1984. – 232 с.
4. Руденко, Б. Д. Исследование пригодности обработанных известью древесных частиц для получения цементно-древесного композита / Б.Д. Руденко // Лесной и химический комплексы - проблемы и решения : сб. ст. – Красноярск, 2012. – с.143-146.
5. Руденко, Б.Д. Формирование структуры цементно-древесного композита при обработке известью древесного заполнителя / Б.Д. Руденко, С.М. Плотников // Лесной комплекс: состояние и перспективы развития: сб. ст. – Брянск, выпуск 34, 2012. – с. 82-84.
6. Руденко, Б.Д. Образцы для исследования прочностных свойств цементнодревесных материалов / Б.Д. Руденко, В.Т. Изотов // Лесной и химический комплексы-проблемы и решения. Сборник статей по материалам Всеросийской научно-практической конференции 23-24 октября 2014 г. Красноярск: СибГТУ, 2014 г. с. 60-62.
7. Дюк, В. Обработка данных на ПК в примерах / В. Дюк. - СПб.: Питер, 1997. - 240 с.

References

1. Volzhenskij, A.V. Mineral'nye vjazhushhie veshhestva (tehnologija i svoj-stva) / A. V. Volzhenskij, Ju. S. Burov, V. S. Kolokol'nikov. – M.: Strojizdat, 1979. – 476 s.
2. Patent 2005109606, MKI C04B38/00. Sposob izgotovlenija arbolita / Trofimov V. I., Martynova N. S., Marchenkova Ju. S. RU – N 2005109606/03; zajavleno 04.04.2005; opublikovano 09.10.2006. Bjul. № 22. – s 23
3. Pizhurin, A. A. Issledovanija processov derevoobrabotki / A. A. Pi-zhurin, M. S. Rozenblit. – M.: Lesnaja promyshlennost' , 1984. – 232 s.
4. Prokop'eva, D.P. Sistematizacija faktorov vlijajushhih na formirova-nie adgezionnoj prochnosti v sisteme «cement-drevesina» /D. P. Prokop'-eva, B. D. Rudenko // Derevoobrabotka: tehnologii, oborudovanie, me-nedzhment XXI veka: sb. st.- Ekaterinburg, 2011.- s. 155-160.
5. Rudenko, B. D. Issledovanie prigodnosti obrabotannyh izvest'ju dre-vesnyh chastic dlja poluchenija cementno-drevesnogo kompozita / B.D. Ru-denko // Lesnoj i himicheskij kompleksy - problemy i reshenija : sb. st. – Krasnojarsk, 2012. – s.143-146.
6. Rudenko, B.D. Formirovanie struktury cementno-drevesnogo kompozi-ta pri obrabotke izvest'ju drevesnogo zapolnitelja / B.D. Rudenko, S.M. Plotnikov // Lesnoj kompleks: sostojanie i perspektivy razvitija: sb. st. – Brjansk, vypusk 34, 2012. – s. 82-84.
7. Grudinin, A.O. Issledovanie prochnosti izvestkovocementnovolokni-stogo kompozita iz kavitirovannyh drevesnyh chastic / A.O. Grudinin, B.D. Rudenko, D.P. Prokop'eva – Molodye uchenye v reshenii aktual'nyh problem nauki. Sbornik statej studentov, aspirantov i molodyh uchenyh po itogam Vserossijskoj nauchnoj prakticheskoj konferencii (s mezhduna-rodnym uchastiem) 16 – 17 maja 2013 g. G. Krasnojarsk, 2013. – s.219 – 221.
8. Rudenko, B.D. Obrazcy dlja issledovanija prochnostnyh svojstv ce-mentnodrevesnyh materialov / B.D. Rudenko, V.T. Izotov // Lesnoj i hi-micheskij kompleksy-problemy i reshenija. Sbornik statej po materialam Vserosijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii 23-24 oktjabrja 2014 g. Krasnojarsk: SibGTU, 2014 g. s. 60-62.
9. Djuk, V. Obrabotka dannyh na PK v primerah / V. Djuk. - SPb.: Pi-ter, 1997. - 240 s.