Введение к работе
Актуальность работы. Важнейшей проблемой в решении народно-хозяйственных задач, связанных с ресурсосбережением и экологией природы, является производство эффективных строительных материалов, изделий и конструкций с широким использованием техногенных продуктов промышленности и нетрадиционных источников энергии.
Одним из приоритетных направлений по выполнению указанных задач является разработка технологии получения дисперсно-армированного цементного камня пут-м формирования структуры под воздействием магнитного поля.
Как изеєстно, цементный камень представляет собой гетерогенный многофазный материал, содержащий природные кварцеподобные, заполнители, сцементированные продуктами гидратации минералов портландцемента. Одновременно его следут рассматривать как сложный композиционный материал, чувствительный к изменению окружающей среды, условиям эксплуатации и времени" твердения. Дисперсно-армированные композиционные материалы на основе цемента получают путем равномерного^ распределения волокнистой арматуры в смеси. Они обладают повышенной прочностью на удар, изгиб, растяжение и гре-щиностойкость.
Принципы построения композиционного материала с дисперсной арматурой предусматривают возможность придания произвольной и направленной ориентации дисперсной фазы. Следует отметить, что направленная^ ориентация реализует более полное и эффективное использование свойствармирующих волокон и приводит к снижению материалоемкости конструкций за счет снижения их массы и трудоемкости производства,а также стоимости, достигающей за счет частичного или полного исключения традиционных арматурных сеток и каркасов, весьма трудо-и энергоемких операций изготовления сеток для армирования железобетонных изделий и конструкций путем введения иглообразных отходов металлообработки в качестве дисперсной арматуры непосредственно в бетоносмеситель.
Исследуемый в диссертационной работе способ магнитного воздействия на направленное структурообразование системе '"матрица-волокно" обеспечивает повышение эффективности применения дисперсного армирования цементных композитов.
Сопоставление различных методов магнитного воздействия, в свою очередь, позволил целенаправленно изучить вопросы выбора технологии производства композитов с заданными свойствами и структуры твердеющей цементной системы для определения характеристик строительных материалов, конструкций и сооружений. Из из-
ложенного следует вывод об актуальности данной работы.
Целью работы является разработка эффективной технологии производства дисперсно-армированных композитов, полученных на основі цементно-песчаннои системы и отходов металлообрабатывающей про мышленности под воздействием магнитных полей и рационального под бора технологического оборудования, исследование строительно-технических свойств получаемых композиционных материалов на основі цементного камня.
В соответствии с поставленной целью сформулированы следующиі задачи:
изучение влияния магнитных полей на фазовый состав і структуру цементного камня;
изучение физико-механических свойств дисперсно-армированного цементного композита;
обоснование эффективного способа магнитного воздействия ні структурообразование и гидратацию цементного камня;
разработка оптимальных технологических параметров изготовления дисперсно-армированного цементного композита;
определение механизма и кинетики формирования структур] дисперсно-армированного цементного композита под воздействие! магнитного поля с целью разработки практических путей повышени прочности и долговечности изделий; .
математическое планирование экспериментов;
- практическая реализация результатов исследований.
Объекты исследования. Для реализации'изложенных выше целей і
задач объектами исследований выбраны:
- портландцемент ГО "Ахангаранцемент" марки "400";
отходы металлообрабатывающей промышленности в виде иглообразных стружек соотношением І/d - 50 и длиной 25-35 мм;
дисперсно-армированные композиты на основе портландцемент, и песка под воздействием однородного и неоднородного магнитны полей.
Научная новизна. Впервые проведены сопоставительные исследо
вания структур не армированных и дисперсно-армированных цементны
композитов с 5 процентной дисперсной арматурой (стружкой фрезеро
вания), полученных под воздействием однородного и неоднородное
магнитных полей с напряженностью 750 и 5000 эрстед, соответствен
но. Установлено существенное различие влияния магнитных полей н
структуру композитов, используемых с целью направленного, ртрукту
рообразования. ^,
Комплексним исследованием распределения свальных волокон по 5ъему композита и пор по размерам в диапозоне 1СГ4 до Ю-8 см, словий развития и формирования структур новообразований в за-исимости от времени"твердения композитов (Д сут- 5 лет) и харак-ера магнитных полей выявлены преимущества однородного магнитного оля над неоднородным. При воздействии однородного магнитного по-я происходит равномерное распределение волокон, создаются усло-ия развития благоприятной структуры и пористости, обеспечивающие омпозиту высокую долговечность и прочность.
Уточнены данные по воздействию магнитных полей на фазовый остав цементного камня, на аномальность дифракционных максимумов а(ОН)2 - 0,490 нм к 0,263 нм, которая при армировании и воз-ейстЕии однородного магнитного поля к 2 годам твердения компози-з составляет цифру II, что свидетельствует о значительном внед-ении ионов Si, Al, Fe в структуру портландита. Отмечено образо-ание кристаллогидратов при твердении цементного композита, полу-енного как под воздействием однородных и неоднородных магнитных элей, так и без воздействия последних. В результате выявлено лиянпе размеров форм, величины и ориентации кристаллогидратов, исперсной арматуры на структурно-прочностные характеристики ком-:озитов.
Определено, что по совершенности структуры и показателю ;рочности изученные составы распологаются в следующий ряд: неар-іированньїй цементный .композит < хаотичное армирование < Фмирование под воздействием неоднородного магнитного поля < ар-іирование под воздействием однородного магнитного поля.
Сформулированы основные требования к выбору технологии про-ізЕодстЕз дисперсно-армированных композитов путем формирования структуры под воздействием магнитных полей.
Методом планирования экстремальных экспериментов выявлены зависимости прочностных показателей композитов от напряженностей '.агнитных полей, водоцементного отношения и содержания металли-іеской стружки. Выявлены расчетные значения пределов прочности на ізгиб и сжатие рассматриваемых композитов, их соответствие экспериментальным данным к адекватность предложенных моделей.
Практическая ценность работы. Результаты исследований показали, что существует различие во влиянии однородного и неоднород-юго воздействий магнитных полей на структурообразование армированных цементных композитов.
Изложенная методика выбора технологии получения дисперс-
-4-.
но-армированного цементного камня путем формирования структурі под влиянием магнитных полей позволяет снизить издержки производства рациональным и эффективным подбором технологического оборудования.
Углубление практического познания особенностей формирована структуры дисперсно-армированных композитов при воздействии магнитных полей способствует прогнозированию основных свойств получаемых на их основе строительных материалов, конструкций и изделий.
С учетом ивложеннего выше, на основе портландцемента П( "Ахангаранцемент" М-400, природного песка и стружки фрезерованш НПО "Тарх" и "Ташсельмаш" разработаны составы смеси и технологи! изготовления дисперсно-армированного цементного камня повышенно! прочности. Полученные материалы отличаются устойчивостью к износу и удару в случае применения неоднородного магнитного поля и высокой прочностью на сжатие при воздействии к исходной смеси однородного магнитного поля.
Показана возможность применения полученных материалов, ш основе дисперсно-армированного цементного камня в качестве основь для производства весьма ответственных конструкций и изделий.
Данные испытаний рекомендуемой технологии на ряде предприятий республики позволили разработать технологические параметрь получения высокопрочных дисперсно-армированных изделий в промышленных условиях.
Результаты исследований и последующих апробаций послужат основой для организации производства строительных материалов с применением отходов металлообработки, снизить энергетические і материальные затраты на их производство и, соответственно, улучшить качество выпускаемой продукции.
Реализация работы. На Китабской фабрике товаров народногс потребления и Наманганском АО "Олмос" Госкорпорации "Махаллий са-ноат" проведены работы по бетонированию настила пола в производственных цехах из разработанного состава цементного композита, дисперсно-армированного 5 % -ными отходами металлообработки прі кратковременном воздействии магнитного поля. На Жаркурганском заводе ЖБИ Сурхандарьинского облводхоза выпущены плиты-перекрытш теплотрасс П-15-8. Экономический эффект от применения предлагаемой разработки на указанных предприятиях, соответственно, составил 50-55 сум на 1 м2 покрытия и I изделие типа П-15-8 - 298 сум.
Апробация работы. Результаты работы докладывали на:
1 Международной научно-текнической конференции "Снижение ма-ериалоемкости продукции стройиндустрии".'г.Ташкент, 1992 г.
Межреспубликанской научно-технической конференции "Интенси-іикация процессов химической и пищевой технологии "Процессы-93", '.Ташкент, 1993 г.
Республиканской научно-технической конференции "Марказий )сие тазофат (регион)ларида саноатнинг янги йуналишга утиш шарои-'ида кувватлар. хом-ашё ва материаллардан фоидаланишнинг илгор "ехнологияси ва ишлаб чикариш самарадорлиги", г.Ташкент, 1994 г.
Ежегодных научно-теоретических и технических конференциях ір'Офессорско-преподавательского состава, аспирантов, научных сотрудников и студентов ТашХТИ, г.Ташкент, 1993-1997 гг.
Публикации. По результатам работы опубликовано 15 научных :-абст. в том числе 7 статей и 8 тезисов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав., обсуждения результатов, основных выводов, списка іспользеванной литературы и приложений. Содержание работы изложено на 153 страниц машинописного текста (без приложения 146 страниц) , содержит 25 рисунков и 17 таблиц. Список литературы включает 135 наименований отечественной и зарубежной литературы.
