ДРЕВЕСНО-ЦЕМЕНТНЫЙ  МАТЕРИАЛ:  ЭФФЕКТ  ДОБАВКИ  ДОЛОМИТОВОЙ  МУКИ  НА  ПРОЧНОСТЬ  И  ЖЕСТКОСТЬ

Андреев  Александр  Александрович 

аспирант  кафедры  механики,  Петрозаводский  государственный  университет,  РФ,  г.  Петрозаводск

E-mail:  

WOOD-CEMENT  MATERIAL:  EFFECT  OF  THE  ADDITIVE  WASTE  OF  SOAPSTONE  PROCESSING  ON  THE  STRENGTH  AND  STIFFNESS

Alexandr  Andreev

graduate  student  of  mechanics  Petrozavodsk  State  University,  Russia,  Petrozavodsk

АННОТАЦИЯ

  Исследована  при  одноосном  сжатии  прочность  и  жесткость  образцов  древесно-цементного  композита  как  ортотропного  материала.  Экспериментально  подтверждено:  1)  доломитовая  мука  может  быть  использованы  взамен  извести  (совместно  с  известью  прочностные  характеристики  значительно  не  изменяются,  но  плотность  материала  возрастает  в  4,5  %);  2)  замена  сульфата  алюминия  хлоридом  кальция  существенно  повышает  прочность  древесно-цементного  композита;  3)  исследованный  материал  является  анизотропным  материалом,  что  необходимо  учитывать  в  рекомендациях  по  его  практическому  использованию.

ABSTRACT

Investigated  strength  and  stiffness  at  uniaxial  compression  of  wood-cement  composite  as  a  orthotropic  material.  Experimentally  confirmed:  1)  dolomite  flour  may  be  used  instead  of  lime  (lime,  together  with  the  strength  characteristics  do  not  significantly  change,  but  the  density  of  the  material  increases  to  4,5  %);  2)  replacement  of  aluminum  sulfate  by  calcium  chloride  significantly  increases  the  strength  of  composite;  3)  examined  material  is  a  anisotropic  material,  what  should  be  taken  into  account  in  the  recommendations  for  its  practical  use. 

Ключевые  слова:  древесно-цементный  композит;  одноосное  сжатие;  ортотропный  материал;  прочность;  жесткость;  опилки;  сульфат  алюминия;  хлорид  кальция;  стеатит. 

Keywords:   wood-cement  composite;  uniaxial  compressive;  orthotropic  material;  strength;  stiffness;  sawdust;  aluminum  sulfate;  calcium  chloride;  soapstone.

Введение.   Рассматривается  древесно-цементный  композитный  материал,  который  по  известной  классификации  ГОСТ  Р  54854-2011,  относится  к  легким  бетонам  на  органических  заполнителях  растительного  происхождения.  В  качестве  заполнителя  использованы  опилки.  Результаты  исследования  и  совершенствования  арболита  и  других  материалов  данного  класса  [1—8].  Однако  с  течением  времени  деревообрабатывающее  оборудование  совершенствуется  и,  соответственно,  изменяются  характеристики  опилок,  что  влияет  на  прочность  композита  и  требует  продолжения  исследований.  Кроме  того,  появляются  новые  микро-  и  нано-модификаторы,  применение  которых  позволяет  повысить  конкурентоспособность  древесно-цементных  материалов  [6].  По  причине  сложности  объекта  исследования  известные  рекомендации  СН  549-82  в  значительной  мере  базируются  на  обобщении  экспериментальных  данных  с  учетом  опыта  применения  данного  материала  в  строительных  конструкциях  [1—8].  Указанная  сложность  объясняется  влиянием  и  взаимовлиянием  компонентов  материала,  его  неоднородностью,  необходимостью  сопротивления  изменяющимися  в  процессе  многолетней  эксплуатации  нагрузками,  а  также  воздействиями  температуры  и  влажности.  Решению  появляющихся  в  этой  связи  задач  способствует  накопление  и  обобщение  экспериментальных  данных  о  свойствах  данного  материала.  В  работе  [6]  показано,  что  добавка  микрокремнезема  позволяет  повысить  прочность  древесно-цементного  материала.  В  работе  [8]  исследована  прочность  арболита  с  учетом  анизотропии  его  механических  свойств.  Анализ  литературы  показывает,  что  остаются  недостаточно  изученными  вопросы  прочности  и,  прежде  всего,  жесткости  древесно-цементных  материалов.

Цель  работы:   экспериментальное  исследование  прочности  и  жесткости  древесно-цементного  композита  как  ортотропного  материала  с  добавлением  доломитовой  муки.

Материалы  и  методы.  Объект  исследования:  образцы  древесно-цементного  композита  в  форме  куба  с  ребром  100  мм.  Образцы  испытывались  сериями  по  шесть  штук  в  возрасте  28  суток.  Для  каждой  серии  был  принят  определенный  состав  смеси,  из  которой  изготавливались  образцы.

Смесь  №  1.   Номера  образцов:  96—101

Компоненты  смеси  в  расчете  на  один  кубический  метр  композитного  материала:  опилки  древесные  350  кг,  портландцемент  (М400)  300  кг,  известь  30  кг,  жидкое  стекло  45  кг,  сульфат  алюминия  15  кг,  фиброволокно  полипропиленовое  (отрезки  длиной  18  мм)  1  кг,  вода  330  л,  В/Ц=1,1.

Смесь  №  2.   Номера  образцов:  138—143

Компоненты  смеси  в  расчете  на  один  кубический  метр  композитного  материала:  опилки  древесные  350  кг,  портландцемент  (М400)  300  кг,  известь  30  кг,  доломитовая  мука  49,5  кг,  жидкое  стекло  45  кг,  сульфат  алюминия  15  кг,  фиброволокно  полипропиленовое  (отрезки  длиной  18  мм)  1  кг,  вода  330  л,  В/Ц=1,1.

Смесь  №  3.   Номера  образцов:  150—155

Компоненты  смеси  в  расчете  на  один  кубический  метр  композитного  материала:  опилки  древесные  350  кг,  портландцемент  (М400)  300  кг,  доломитовая  мука  45  кг,  жидкое  стекло  45  кг,  сульфат  алюминия  15  кг,  фиброволокно  полипропиленовое  (отрезки  длиной  18  мм)  1  кг,  вода  330  л,  В/Ц=1,1.

Из  каждой  вышеуказанной  смеси  было  изготовлено  6  образцов:  исследуя  и  анализируя  свойства  анизотропии  материала  3  образца  испытывались  по  формированию  смеси  и  3  перпендикулярно  формированию  смеси.  Ниже  приведены  зависимости  воспринимаемой  нагрузки  от  деформации  для  каждой  исследуемой  смеси.

Результаты.  Экспериментальные  данные:

1график  —  Смесь  №  1,  2график  —  Смесь  №  2,  3график  —  Смесь  №  3 

График  1.

График  2.

График  3.

Обсуждение  и  заключение. 

Испытания  на  одноосное  сжатие  показали,  доломитовая  мука  может  заменить  известь.  При  этом  совместное  использование  извести  и  доломитовой  муки  приводило  только  к  повышению  плотности  образцов,  прочность  значительно  не  изменилась.

Список  литературы:

1.Андреев  А.А.,  Васильев  С.Б.,  Колесников  Г.Н.,  Сюнёв  В.С.  Влияние  новой  полимерно-минеральной  добавки  на  прочность  древесно-цементного  материала  для  малоэтажного  строительства  //  Сборник  научных  трудов  по  материалам  международной  заочной  научно-практической  конференции  Актуальные  направления  научных  исследований  XXI  века:  теория  и  практика.  —  2014.  —  №  2-2  (7-2).  —  С.  292—296.

2.Андреев  А.А.  Влияние  гранулометрического  состава  измельченной  древесины  для  древесно-цементного  материала  на  его  прочность//  Технические  науки  -  от  теории  к  практике.  —  2014.  —  №  32.  —  С.  71—76.

3.Андреев  А.А.  Ресурсосбережение  и  использование  отходов  заготовки  и  переработки  древесного  сырья//  Фундаментальные  и  прикладные  исследования:  проблемы  и  результаты.  —  2014.  —  №  10.  —  С.  148—155.

4.Запруднов  В.И.,  Санаев  В.Г.  Макроскопические  свойства  древесно-цементных  композитов  //  Вестник  Московского  государственного  университета  леса  -  Лесной  вестник.  —  2012.  —  №  6  (89).  —  С.  168—171.

5.Колесников  Н.Г.  Разработка  методики  оценки  социально-экономической  эффективности  использования  местных  ресурсов  в  регионе  //  Диссертация  на  соискание  ученой  степени  кандидата  экономических  наук  /  Петрозаводск,  2001.  —  155  с.

6.Лукутцова  Н.П.,  Горностаева  Е.Ю.,  Карпиков  Е.Г.  Древесно-цементные  композиции  с  минеральными  микронаполнителями  //  Вестник  БГТУ  им.  В.Г.  Шухова.  Белгород,  —  2011.  —  №  3.  —  С.  21—23. 

7.Наназашвили  И.Х.  Строительные  материалы  из  древесно-цементной  композиции  //  Л.:  Стройиздат,  1990.  —  415  с.

8.Цепаев  В.А.,  Один  А.И.  Длительная  прочность  арболита  с  учетом  анизотропии  строения  //  Приволжский  научный  журнал.  —  2007.  —  №  1.  —  С.  51—56.