Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Использование местного минерального и растительного сырья в производстве строительных материалов 9
1.1. Требования к материалам наружных стен для климатических условий Республики Таджикистан 9
1.2. Сырьевые минеральные материалы в составе материалов для наружных стен зданий 18
1.3. Сельскохозяйственные отходы и пути их рационального использования в производстве арболитовых строительных материалов 24
1.4. Объекты исследования 33
Глава 2. STRONG Физико-химические аспекты структурооб-разования и технологические особенности
изготовления арболитовых материалов STRONG 38
2.1. Специфические особенности целлюлозосодержащих заполнителей растительного происхождения и их влияние на структу-рообразование растительно-вяжущей композиции (РВК) 38
2.2. Химический состав и химическая агрессивность растительного заполнителя по отношению к минеральному сырью 40
2.3. Физико-химические закономерности структурообразования арболита 44
2.3.1. Общие методы определения физико-химических свойств арболита 49
2.3.2. Рентгенофазовый анализ компонентов арболита 50
2.4. Взаимосвязь химического свойства и фракционного состава растительного заполнителя при твердении арболита 61
2.5. Адгезия заполнителя растительного происхождения с цементным камнем 65
2.6. Технологическая схема выделения экстрактивных веществ гуза-паи 70
2.7. Технологические особенности изготовления арболитовых материалов и конструкций с использованием гуза-паи 76
Глава 3. STRONG Физико-технические свойства арболитовых материалов на основе стеблей хлопчатника
и эффективность их применения STRONG 82
3.1. Экспериментальные исследования механических и игротехнических свойств материалов рыхлой структуры
на основе растительного сырья 82
3.2. Экспериментальное исследование механических и гигротехнических свойств арболитовых материалов 90
3.2.1. Механические свойства арболитовых материалов на основе гипсовых вяжущих 93
3.2.2. Механические и гигротехнические свойства арболитовых материалов на основе цементных вяжущих 96
3.3. Кинетика изменения прочности арболита в зависимости от влажности 102
3.4. Влияние щелочного экстракта стеблей хлопчатника на свойства цементсодержащих композиций 107
3.5. Влияние щелочного экстракта стеблей хлопчатника на стойкость цементного камня в агрессивных средах 114
3.6. Экономическая эффективность применения арболитовых материалов на основе РВК в многослойных панелях 116
Основные результаты и выводы 123
Литература 125
- Сырьевые минеральные материалы в составе материалов для наружных стен зданий
- Химический состав и химическая агрессивность растительного заполнителя по отношению к минеральному сырью
- Адгезия заполнителя растительного происхождения с цементным камнем
- Экспериментальное исследование механических и гигротехнических свойств арболитовых материалов
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время, в связи с возрастающими темпами строительства в Республике Таджикистан, важнейшей задачей строительного производства становится не только наращивание объема производимых материалов, но и повышение эффективности создаваемых материалов и расширение их ассортимента. Наряду с этим, из-за сокращения не-восполняемых природных ресурсов, используемых в производстве различных синтетических строительных материалов, необходим поиск новых источников сырья. Перспективными источниками сырья в этом плане могут быть целлюлозосодержащие отходы органической природы, образующиеся после уборки сельскохозяйственного производства. Это определяет актуальность темы исследования.
Одним из путей рационального использования сельскохозяйственных отходов является применение их в качестве теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного строительного материала; в большинстве случаев это касается малоэтажного и, особенно, сельского строительства. При этом в качестве связующих можно использовать минеральные и органические вяжущие вещества.
В проведенных ранее исследованиях по данной проблеме, в основном, решены задачи получения подобных материалов. Однако, в настоящее время в необходимом объеме отсутствуют исследования физико-химических, физико-технических, в т.ч. и гигротехнических свойств сельскохозяйственных отходов, особенно стеблей хлопчатника (гуза-паи) и материалов на их основе, и крайне мало изучены эксплуатационно-технические свойства конструкций с использованием этих материалов, что затрудняет прогнозирование долговременной сохранности и, соответственно, обеспечение теплового комфорта жилых домов в резкоконтинентальных климатических условиях Республики Таджикистан.
В связи с этим, в диссертационной работе рассмотрена с единых теоретических позиций и экспериментально подтверждена целесообразность получения и применения арболитовых материалов на основе гуза-паи и местного минерального сырья.
Диссертационная работа выполнена: в соответствии с «Концепцией развития топливно-энергетического комплекса Республики Таджикистан на период 2003-2015 годы», утвержденной Постановлением Правительства Республики Таджикистан № 318 от 03 августа 2002 года; по плану координации научно-исследовательских работ в области естественных наук Академии наук Республики Таджикистан.
Цель работы заключается в разработке технологических основ получения арболитовых материалов на основе гуза-паи путем физико-химических исследований процессов их структурообразования.
Поставленная цель исследований достигается решением следующих задач:
анализ особенностей климата Таджикистана и условий, вызывающих перегрев помещений в летний период и изучение конструкций стен на основе местных материалов, применяемых в малоэтажном строительстве;
определение физико-химических и физико-технических свойств растительного сырья - гуза-паи рыхлой структуры;
экспериментальные исследования физико-химических и физико-технических свойств арболитовых материалов на основе гуза-паи;
проведение рентгенофазового анализа твердения композиционной смеси на основе гуза-паи и минерального сырья;
выяснение физико-химических механизмов структурообразования арболитовых материалов на основе гуза-паи;
- проведение технико-экономического анализа конструкций наружных
стен с использованием теплоизоляции из арболита на основе гуза-паи.
Научная новизна работы заключается в следующем:
на основе исследований физико-химических процессов гидратации арболита, выяснены механизмы его структурообразования и научно обоснована возможность его получения из гуза-паи и безобжиговых вяжущих;
установлены основные закономерности процессов структурообразования арболитовых материалов на основе минерального сырья и гуза-паи в зависимости от структурно-механических факторов с учетом особенностей их строения и химического состава;
на основе комплекса экспериментально-теоретических исследований и технико-экономического анализа для условий Республики Таджикистан обоснована целесообразность замены однослойных керамзитобетонных панелей на панели с утеплителем из арболита на основе гуза-паи.
Практическая ценность работы:
разработан технологический процесс получения арболитовых материалов на основе гуза-паи, позволяющий прогнозировать качество нового материала при различных изменениях его физико-химических и физико-технических свойств, а также технологических факторов производства;
получены экспериментальные значения физико-технических свойств органически рыхлых и органически связанных материалов на основе гуза-паи, которые пополняют банк данных физико-технических свойств материалов;
для условий Республики Таджикистан обоснована целесообразность замены однослойных керамзитобетонных панелей на панели с утеплителем из арболита на основе гуза-паи; экономический эффект на 1 м глухой части панели составил 3,70 у.е.
Результаты исследований апробированы и внедрены:
- в ООО «Самт-2» Республики Таджикистан - при производстве теплоизоля
ционных и теплоизоляцдонно-конструкционньк строительных материалов.
- в Таджикском НИИ проблем архитектуры и строительства градо
строительства — в нормативных документах как справочные материалы.
Основные положения, выносимые на защиту:
результаты экспериментальных исследований физико-химических и физико-технических свойств гуза-паи рыхлой структуры и других сельскохозяйственных отходов, а также строительных материалов на их основе;
результаты рентгенофазового анализа процесса кристаллизации арболита в различные сроки его гидратации и твердения в воде и в присутствии водорастворимых веществ;
технология получения арболита на основе гуза-паи;
технико-экономическое обоснование применения панелей с использованием теплоизоляции из арболита на основе гуза-паи для наружных стен малоэтажных жилых зданий Республики Таджикистан.
Достоверность результатов исследований подтверждена: необходимым объемом и повторяемостью экспериментальных данных, полученных в лабораторных и натурных условиях; расчетными данными, полученными на персональном компьютере (ПК); идентичностью результатов теоретических и экспериментальных исследований с помощью лабораторного оборудования и расчетных данных на ПК.
Апробация работы:
Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: 1-ой Международной научно-практической конференции (НПК) «Научно-технический прогресс и развитие инженерной мысли в XXI веке» (г.Худжанд, Худжандский филиал ТТУ им. академика М.С.Осими, 2007 г.); Республиканской НПК «Прогрессивные методы производства», посвященной 35-летию кафедры «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» ТТУ им. акад. М.С. Осими (Душанбе, 2009 г.); Республиканской НПК «Современные проблемы химии, химической технологии и металлургии» (Душанбе, 2009 г.).
Публикации. По исследуемой теме опубликовано 11 научных статей, 2 из которых напечатаны в изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы из 106 наименований на русском и иностранных языках и 5 приложений. Общий объем диссертационной работы состоит из 148 страниц компьютерного набора. Основной текст диссертации изложен на 133 страницах, включая 15 рисунков, 2 схемы и 31 таблицу.
Сырьевые минеральные материалы в составе материалов для наружных стен зданий
Минерально-сырьевой потенциал является важнейшим фактором размещения современного производства, во многом определяющим территориальную организацию производительных сил, масштабы концентрации производства и характер его специализации. Поэтому вопросы эффективности строительных материалов имеют неоспоримую актуальность. Однако нужно отметить и тот факт, что использование этого потенциала приводит к истощению природных ресурсов, что негативно влияет и на экологическое состояние окружающей среды. Развитие промышленности строительных материалов тесно связано с вовлечением в народнохозяйственный оборот наиболее эффективных природных ресурсов и с экономическим освоением природных богатств, что требует, прежде всего, учета и правильной оценки природных ресурсов, в частности минеральных. Проблема рационального использования минерально-сырьевых ресурсов относится к числу комплексных проблем экономического и социального характера. Поэтому разработка правильной методики количественного учета и рациональное использование минерально-сырьевых ресурсов позволит определить действительную величину эффекта, который можно получить от оптимизации их использования.
При определении потребности в стройматериалах за основу были взяты приведенные в таблицах объёмы капитальных вложений на строительно-монтажные работы по всем отраслям народного хозяйства. В расчётах по определению потребности были применены нормы расхода материалов на 1 млн. руб. (в ценах 1984 года) строительно-монтажных работ, предлагаемые НИИЭС и скорректированные нами для местных условий с учётом направления технического прогресса и перспективы. При расчётах потребности в строительных материалах также учитывалось изменение в их структуре в пользу более прогрессивных материалов. В конечном итоге на основе сопоставления вычисленной нами потребности в строительных материалах и возможного производства их на базе использования разведанных ресурсов определена степень обеспеченности минеральным сырьём предприятий промышленности строительных материалов и эффективность его использования для каждой зоны строительства на перспективу. Таджикистан располагает крупными запасами различных видов сырья для производства строительных материалов. В настоящее время учтено 123 месторождения строительных материалов, из них 119 - с утвержденными запасами [53, С.28]. Наибольшее распространение имеют месторождения сырья для производства цемента, извести, гипса, стеновых материалов, легких заполнителей, а также нерудных строительных материалов. Относительно реже встречается сырье для производства теплоизоляционных материалов, керамических плиток, силикатных изделий и др. Отличительной особенностью собственной базы сельского строительства от других баз производства является значительное использование местных строительных материалов. Самыми распространенными строительными материалами для сельского строительства являются глины и суглинки, которые в разных районах республики имеют различные гранулометрические составы. Ниже приводится гранулометрический состав лёссовидного суглинка с месторождения г.
Душанбе (табл. 1.2.1) [9]. Глины и суглинки можно использовать как сырье для производства пористых заполнителей. Лабораторными керамико-технологическими испыта ниями установлено, что для производства керамзита пригодно 11 месторождений глин, для аглопорита - 7 месторождений суглинков [53]. Оставшаяся часть, т.е. 29 месторождений глин и 14 месторождений суглинков, служит сырьем для производства кирпича-сырца, глинобита, глиносамана и других традиционных материалов. Современное строительство, представляющее сложный комплексно-механизированный процесс монтажа зданий и сооружений, предъявляет к качеству строительных материалов очень высокие требования. Наращивание новых производственных мощностей будет осуществляться преимущественно за счёт реконструкции и расширения действующих предприятий. Многие отрасли промышленности стройматериалов республики располагают значительными внутренними резервами и возможностью повышения эффективности производства за счёт улучшения использования имеющегося оборудования. Это позволит увеличить выпуск продукции и снизить её себестоимость. Большинство предприятий стройматериалов и конструкций размещены в основном в Гиссарской и Северной зонах, где сосредоточено сельское строительство. Характерной особенностью размещения промышленности стройматериалов является высокая концентрация ее предприятий в центральной части республики. Это снижает эффективность строительства за счёт увеличения транспортных расходов и вызывает перебои в снабжении материалами отдельных районов строительства. В перспективе повышение качества цемента имеет большое значение, так как увеличение активности цемента на одну марку эквивалентно росту его производства примерно на 15-20% [53]. На улучшение состава и ассорти мента продукции особое влияние оказывает правильный выбор сырьевой базы цементного производства.
Сырьевая база является важным фактором при определении размещения цементной промышленности, так как для производства 1 тонны клинкера расходуется около 1,6 тонны основного природного сырья. Поэтому цементные заводы обычно размещаются у источников сырья, что способствует повышению эффективности производства цемента. Таджикистан обладает достаточно крупными запасами цементного сырья, отвечающего названным выше требованиям, и среди среднеазиатских республик занимает одно из первых мест по этому показателю (см. табл. П.2.3 приложения 2). На территории республики для производства цемента разведано три месторождения. Наиболее крупным из них является Харангонское, расположенное в Гиссарской зоне строительства (с запасами по категории A+B+Ci -157,0 млн. т). Харангонское месторождение имеет не только крупные запасы и благоприятные горно-геологические условия разработки, но и весьма хороший физико-химический состав (СаО - 51,49% , MgO - 1,66% , Fe203 -0,24% , Si02 - 0,59% , S03 - 0,14% и т.д.) что, безусловно, отвечает необходимым требованиям, предъявляемым промышленностью к качеству сырья. На его базе и на базе Варзобского месторождения суглинков (с запасами категории А+В+С] - 26,3 млн. т) сейчас работает Душанбинский цемзавод, обеспеченный запасами карбонатного сырья примерно еще на 100 лет. Высокая обеспеченность предприятия сырьевыми ресурсами позволяет увеличить мощность цемзавода в 2-3 раза. В Вахшской зоне для цементного производства разведаны Курган-Тюбинское и Табакчинское месторождения известняков, а также Курган-Тюбинское месторождение суглинков. Эти месторождения расположены в непосредственной близости друг от друг, в связи с чем они могли бы рассматриваться как единая сырьевая база цементного завода типовой мощностью 1,2 млн. т. в год. В Вахшской и Кулябской зонах известняки распространены широко, поэтому разведку их целесообразно производить в районах концентрации
Химический состав и химическая агрессивность растительного заполнителя по отношению к минеральному сырью
Для гуза-паи характерна, в основном, более равномерная складчатая структура, что подтверждает сходство гуза-паи и древесины по строению и химическому составу. Это дает возможность использования основных характеристик древесины и для гуза-паи рыхлой структуры [15]. Тем не менее, хлопчатник, как и всякая растительная ткань, представляет собой сложный комплекс резко отличающихся по свойствам составных частей, которые предопределяют во многом его структурообразующие характеристики [5, 96]. Гуза-пая состоит из целлюлозы (примерно 44% всей массы гуза-паи), пектиновых веществ, лигнина, гемицеллюлозы и небольшого количества экстрактивных веществ - тани- , нов (дубильных и красящих веществ) и жиров (см. табл. 2.2.1). Целлюлоза и лигнин, составляющие основную массу клетчатки, являются достаточно стойкими веществами и вредного влияния на процесс твердения клинкерных цементов не оказывают. Пектины и гемицеллюлозная часть гуза-паи представляют собой сложный комплекс олиго- и полисахаридов, способных в щелочной среде гидролизоваться и переходить в водорастворимые сахара. Простейшие водорастворимые сахара (сахароза, глюкоза, фруктоза) содержатся в гуза-пае в небольшом количестве (0,1 ...0,5% от ее массы). Благодаря малому размеру молекул, водорастворимые сахара легко вымываются из нее раствором «минерализатора» и попадают в цементное тесто. Водорастворимые сахара - сильнейшие «цементные яды». Экстрактивные вещества - танины имеют большие размеры молекул. Они вымываются из древесины только горячей водой или горячим раствором «минерализатора» и хорошо осаждаются.
Вследствие этого танины не оказывают существенного влияния на процесс твердения цемента. Смолистые вещества, содержащиеся в гуза-пае, также не оказывают влияния на процесс твердения цемента. Смоляные кислоты, выделяющиеся из гуза-паи, при взаимодействии со щелочами, которые находятся в цементном тесте, s образуют мыльные растворы. При значительном содержании смолистых веществ в гуза-пае прочность РЦК может несколько снизиться вследствие уменьшения смачиваемости частиц гуза-паи и ухудшения сцепления с цементным тестом (камнем). Проведенные исследования показали, что гуза-пая содержит легкогидро-лизуемые и экстрактивные вещества - «цементные яды», вредные для цемента, которые замедляют набор прочности испытуемых образцов. Поэтому наши усилия были направлены на нейтрализацию такого вредного влияния. Исследования показали, что наиболее вредное воздействие оказывают легкорастворимые простейшие сахара: сахароза, глюкоза, фруктоза и часть гемицеллюлозы, способной в определенных условиях гидролизироваться до Сахаров, и в меньшей степени опасны пектиновые полисахариды, танины и смолы. Щелочная среда цементного теста способствует выделению «цементных ядов», количество которых изменяется в значительных пределах в зависимости от сорта гуза-паи, условий и сроков ее хранения. Было выявлено, что воздействие водорастворимых веществ гуза-паи на твердеющий цемент проявляется в стабилизирующем эффекте аналогично действию поверхностно-активных веществ (ПАВ). «Цементные яды», состоящие в основном из углеводных групп НСОН, осаждаясь на поверхности частичек минералов цемента 3CaOSi02 (трехкальциевый силикат) и ЗСаОАІгОз (трехкаль-циевый алюминат), образуют тончайшие оболочки, которые изолируют частицы цемента от воды и замедляют ход процесса гидратации цемента. Содержание полисахаридов в различных видах растительного сырья значительно отличается, наименьшее их количество, как видно из табл. 2.2.2, содержится в древесине ели (17,3%), наибольшее - в стеблях хлопчатника (в сечке гуза-паи) и виноградной лозе (соответственно 26,4 и 27,1%) [100].
Для уменьшения отрицательного влияния водорастворимых экстрактивных и легкогидролизуемых веществ на прочность РЦК были предложены различные способы и технологические приемы, сущность которых заключалась в частичном удалении этих веществ из растительных или безвредных для цемента соединений, в ускорении твердения портландцемента (т.е. в сокращении време ни воздействия Сахаров на процесс твердения). В большинстве своем предложенные способы «минерализации» древесного заполнителя требуют многоступенчатой обработки заполнителя различными химикатами с последующим кипячением или промывкой, выдержки в силосах для стабилизации его свойств или сушки и др. Из многочисленных добавок, опробованных в отечественной и зарубежной практике, приняты такие, при которых «минерализаторами» заполнителя растительного происхождения служат хлористый кальций и жидкое стекло (исключение составляет технология, используемая зарубежными фирмами «Ве-локс» и «Дюризол» [56]). Однако применяемые способы «минерализации» растительного заполнителя, хотя и повышают скорость нарастания прочности в начальный период, все же, как видно из табл. 2.2.3, не позволяют получать достаточно прочный мате
Адгезия заполнителя растительного происхождения с цементным камнем
Крупнопористая структура арболита, как и других РЦК с незаполненным межзерновым пространством (80...90% объема твердого тела занимает растительный заполнитель и только 10...20% приходится на цементный камень), характеризуется [49] объемом цементного камня, недостаточным для заполнения пустот между частицами органического целлюлозного заполнителя. Прочность и долговечность неплотной структуры арболита в значительной степени обусловливается сцеплением растительного заполнителя с минеральным вяжущим, т. е. адгезией растительного заполнителя с цементным камнем. Поэтому получение арболита на растительном заполнителе марок 5...35 (ГОСТ 19222-84) при расходе цемента 260...400 кг на 1 м3 предположительно может быть объяснено недоиспользованием прочности его компонентов, что обусловливается ослаблением структуры конгломерата из высокопрочных компонентов, вызываемым нарушением сцепления между ними. Представление об арболите как о композитной структуре, у которой непрерывный каркас образует тонкие пленки цементного камня, согласуется с общими положениями теории искусственных строительных материалов-композитов, разработанной В.И. Соломатовым, а также с результатами исследований В.Н. Юнга, Б.Г. Скрамтаева, Н.А. Попова, И.А. Рыбьева, Ю.Б. Корнило-вича, И.А. Иванова [44, 49, 55, 56, 96 и др.], которые считают одним из основополагающих факторов упрочения структуры бетона улучшение сцепления заполнителя с прослойками цементного камня. Это предопределило необходимость глубокого изучения процессов и явлений, имеющих отношение к сцеплению растительного заполнителя с цементным камнем, так как рассматриваемые свойства двух разных по своей природе материалов (органического целлюлозного заполнителя и цементного камня) являются важным условием, определяющим прочность и долговечность арболита. Особое значение для повышения структурной прочности арболита может иметь изучение прочности сцепления растительного заполнителя с цементным камнем с учетом склонности растительного заполнителя к значительным влажностным деформациям, так как в процессе твердения и сушки арболита эти деформации влияют определенным образом на структурную прочность композиции «растительный заполнитель -цементный камень». В настоящее время нет общепризнанной теории адгезии, по этому объяснение природы адгезионных процессов для таких сложных по своему составу материалов, как портландцемент и растительный заполнитель, представляется затруднительным. Результаты, полученные разными исследователями, весьма разноречивы и из-за отсутствия единой методики испытаний практически несопоставимы. Для начала рассмотрим проблему на примере распространенного растительного заполнителя - древесины.
Первые работы по определению сцепления древесины с цементным камнем были связаны с изучением возможности применения деревобетона (бетон с деревянной арматурой) в строительстве. Деревобетон представляет собой конструктивное соединение двух материалов, характеризующихся различными структурно-механическими свойствами. Влияние различных факторов на силу сцепления древесины с бетоном, раствором и цементным камнем приведены в литературе [55, 56]. Проблема заключается в необходимости обеспечения совместной работы его составляющих. Трудность решения этой задачи в том, что при тепловой об- работке и применении насыщенной водой арматуры возникает опасность нарушения сцепления между бетоном и древесиной (деревянной арматурой) из-за усушки последней и образования вокруг нее сквозного зазора, при использовании же сухой арматуры в бетоне образуются трещины в результате разбухания дерева. Проблему сцепления древесины с цементным камнем изучали проф. И.А. Криенко, М.А. Криенко, М.А. Киения (1930-1931 гг.), Г.Д. Цискрели (1933 г.), В.П. Петров и И.М. Пушкин (1935-1937 гг.) [55, 56]. Было установлено, что сцепление древесины с цементным раствором и бетоном зависит от В/Ц смеси, условий хранения конструкций, влажности, шероховатости и формы деревянных стержней (брусков). В зависимости от принятых условий величина сцепления колебалась от 0,05 до 1,25 МПа (из-за несовершенства принятой методики истинное сцепление значительно меньше). Г.А. Евсеевым [21] показано существенное влияние водорастворимых Сахаров, содержащихся в древесине, на ее сцепление с цементным камнем. Анало гичным вывод сделан в 1960 г. Л.М. Шмидтом [55]. Было получено значение адгезии древесины с цементным камнем 0,26...0,3 МПа. К сожалению, результаты этих исследований значительно различаются и трудно сопоставимы по следующим причинам: - в опытах использовались разные методики; - применялась древесина разных пород, с различной плотностью, направлением волокон в зоне склеивания и начальной влажностью; - виды и качество обработки древесины (шероховатость) были различными. При этом принимались определенные размеры склеиваемых образцов и характер разрушения сцепления, активность и степень помола вяжущего, а также толщина клеевого шва; на величину сцепления, кроме сил адгезии, влияли и силы защемления (трения при выдергивании деревянных стержней). До настоящего времени в лабораторной практике не существует общепринятой методики определения величины сцепления древесины с минеральными вяжущими веществами.
Методы определения сцепления арматурной стали (выдергивание или выдавливание стержней из затвердевшего бетона) при замене стержня деревянным бруском не могут быть приняты нами из-за того, что при вытягивании бруска из затвердевшего раствора фиксируется не только сила сцепления материалов, но также сила трения материала о затвердевший раствор, на которую влияет защемление, вызываемое набуханием деревянного бруска или его короблением. В ЦНИИМЭ опробовалась методика [8], испытывались образцы, полученные методом формования цементной призмы 40x40x160 мм, с деревянной пластинкой 40x40x20 мм, (образцы до распалубки хранились 14 суток), расположенной в середине. Однако зарегистрировать приборами величину сцепления не удалось. По нашему мнению, это объяснялось тем, что в экспериментах не исключалось нарушение сцепления вследствие усадочных процессов в началь
Экспериментальное исследование механических и гигротехнических свойств арболитовых материалов
Большинство теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструкцион-ных материалов на основе гуза-паи не имеют правильной волокнистой структуры. Вероятное расположение волокна в этих материалах в основном направлено параллельно плоской стороне плиты, но некоторая часть волокон неизбежно располагается нормально или под углом к этой плоскости. У некоторых разновидностей органических теплоизоляционных материалов на основе гуза-паи, например ксилолита, состоящего из отдельных зерен (мука гуза-паи), весьма дисперсная волокнистая структура, скрепленная органическими вяжущими. То есть, имеет место смешанное, не чисто волокнистое строение. Поэтому иссле дования физико-технических, в том числе и механических свойств были проведены в зависимости от используемого вида вяжущего вещества. Выбор методов экспериментальных исследований обусловливался задачами эксперимента. Для определения плотности исследуемых материалов в опытных образцах производились измерения их габаритов штангенциркулем, обеспечивающим точность +0,01 мм, и взвешивание с точностью +0,05 грамма. При известной массе и объеме образца определение плотности материала производилось согласно ГОСТ 17177.33-81. Характеристики материалов в сухом состоянии определялись после высушивания образцов при температуре 100+5С; материалы, которые имели в своем составе гипс, высушивались при температуре 70+5С, что связано с предотвращением дегидратации гипса во время сушки. Для определения прочностных характеристик материала на основе гипса, армированного гуза-паей, изготовлялись образцы размерами 40x40x160 мм.
Образцы высушивались до постоянного веса. Их испытывали сначала на изгиб на приборе МИ-100 (на кафедре "Производства материалов, технология и организация строительства (ПМ,ТиОС)" ТТУ имени академика М.С.Осими), а затем половинки образцов испытывались на сжатие с помощью стандартных пласти-нок площадью 25 см на гидравлическом прессе. Для гипсо-грунто-гузапаитового материала (ГГГТМ) и арболита на основе гуза-паи предел прочности определялся при испытании образцов размером 150x150x150мм на гидравлическом прессе (после 28 суток хранения в естественных условиях) завода ДСК г.Куляба и на базе кафедры «ПМ,ТиОС» ТТУ им. М.С.Осими. Фибролит на основе гуза-паи был взят разного состава, где в качестве связующего использовалось жидкое стекло и были исследованы их механические характеристики, с целью оценки возможности использования этих мате риалов в наружных стенах. Надо отметить, что при изготовлении фибролитов использовалась стружка гуза-паи фракции не более 5 мм, в противном случае были бы получены некачественные материалы. Гуза-пая такой фракции применялась при изготовлении и других исследуемых теплоизоляционных плит. В качестве отвердителя массы был использован хлорид аммония. То же можно сказать о материале ТИМНОГХ (теплоизоляционный материал на основе гуза-паи хлопчатника), в котором использовались не только стружки гуза-паи, но и ее волокна. Материалы ГСП (гуза-паито-стружечная плита) были изготовлены из стружек гуза-паи различной фракции до 5 мм, при связующем - ФФС (фенол-формальдегидная смола), отвердитель - хлорид аммония. Образцы при изготовлении выдавливались силой Р=0,5 МПа на гидравлическом прессе. Выдержка ;. велась по часам, что оказывает влияние, как на механические, так и на теплотехнические характеристики материала (как это следует из табл. П.3.1). Опытные образцы ГСП по предложенной технологии были выпущены на деревообрабатывающем комбинате (ДОК) г.Душанбе.
Средняя объемная масса выпу-щенных образцов в сухом состоянии составила у0 = 910 кг/м . Образцы гипсо-гуза-паитовых теплоизоляционных материалов (ГГТМ) содержали разные проценты гуза-паи фракции 5 мм по массе смеси. Были исследованы, помимо теплотехнических, также и механические характеристики этого материала, что подробно приводится ниже. Образцы хлопкостеблебетона были изготовлены согласно технологии, предложенной в работе [162]. Для сравнения исследовались также гигротехнические характеристики образцов теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструкционных материалов на основе костры кенафа (разработка ТашПИ совместно с НПО Узагро-промстрой) и теплоизоляционно-конструкционного материала на основе стру жек древесины и стеблей табака, армированного стеблями хлопчатника (разработка ФрунзПИ). Эти материалы и ГСП подвергались и гигротехническим испытаниям, результаты которых приведены в приложении 1.
