CC BY
20Лукутцова Н. П., д-р техн. наук, проф., Горностаева Е. Ю., асс., Карпиков Е. Г., магистр Брянская государственная инженерно-технологическая академия
ДРЕВЕСНО-ЦЕМЕНТНЫЕ КОМПОЗИЦИИ С МИНЕРАЛЬНЫМИ МИКРОНАПОЛНИТЕЛЯМИ
В работе представлены результаты исследования влияния микронаполнителей на физико-технические характеристики древесно-цементных композиций.
Ключевые слова: древесно-цементные композиции, микронаполнители, шунгит, микрокремнезем, измельчение.
Получение древесно-цементных композиций (ДЦК) с улучшенными физико-техническими характеристиками, как экологически безопасных для здоровья человека материалов, на основе отходов лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий позволит сохранить земельные угодья, поскольку при этом исключается необходимость их утилизации и отведения площадей под отвалы, а также способствует уменьшению загрязнения окружающей природной среды отходами промышленности.
Проведенные ранее исследования [2, 3] показали, что прочность арболита удается увеличить лишь на 10...15 % почти при полном удалении легкогидролизуемых веществ из древесного заполнителя. Следовательно, наличие таких веществ в заполнителе можно рассматривать лишь как один из его недостатков. Это означает, что кроме химической агрессивности (содержание
экстрактивных и легкогидролизуемых веществ) древесный заполнитель обладает и другими специфическими свойствами, которые отрицательно воздействуют на структурную прочность ДЦК и поэтому должны учитываться в технологии их производства.
Целью данной работы являлось исследование влияния микронаполнителей на физико-технические характеристики древесно-цементных композиций. Наиболее простым и эффективным способом решения этой задачи является модифицирование структуры на микроуровне.
При исследовании использовался портландцемент марки М500 Д0, в качестве древесных отходов применяли опилки (смесь лиственных и хвойных пород деревьев). Фракционный состав древесных отходов представлен в таблице 1.
Таблица 1
Фракционный состав древесных отходов
№ сита 10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 <0,16
Полные остатки, % 0 1 18,2 37,2 85,4 96,3 99,1 99,4
Влажность, при высушивании древесных отходов в сушильном шкафу, при температуре 35 °С, составила 9,9 %, насыпная плотность - 95 кг/м3.
В качестве микронаполнителей использовали микрокремнезем и молотый шунгит [4].
Шунгит - древнейший углеродосодержа-щий минерал на планете, представляющий собой метаморфизированный каменный уголь, который является переходной стадией от антрацита к графиту. В отличие от последних шунгит имеет необычную глобулярную углеродную матрицу, представляющую собой кластеры размером 10 нм. Дисперсии шунгита в структуре цементного камня практически не имеют адгезии, что подтверждает его способность форми-
ровать поровое пространство не заполненное твердой фазой новообразований цементного камня [1, 5, 6].
Шунгит подвергался измельчению в течение 10, 30 и 60 минут.
В ходе исследований были изготовлены образцы размером 150^150^150 мм и определены такие свойства как средняя плотность, коэффициент теплопроводности, предел прочности при сжатии и водопоглощение.
На основании полученных данных были построены графики (рисунки 1 -4) зависимостей средней плотности, коэффициента теплопроводности, предела прочности при сжатии и водопо-глощения от количества вводимых в состав ДЦК микронаполнителей.
Рисунок 1. Влияние количества микронаполнителя на среднюю плотность ДЦК
I" °'3
^ ¡1 0,2 п т
£ | 0,15
I °Д
^ 0,05
о
Г Г I
3 6 9 13 16 20 Количество наполнителя, %
■ ДЦК с микрокремнеземом
ДЦК с шунгитом (мюпотыме течение 10 мин)
ДЦК с шунгитом (мюпотыме течение 30 мин)
ДЦК с шунтгом (мопотымб течение 60 мин)
Рисунок 2. Влияние количества микронаполнителя на коэффициент теплопроводности ДЦК
Рисунок 3. Влияние количества микронаполнителя на предел прочности при сжатии ДЦК
£
Э"
о
В
о G о ч: о
CQ
120 100
SO
60 40 20 0
LLL 1.1
I
I I I III
20
|ДЦКс
микр окр емнез емом
ДЦК с шунгнтом (мопотымв течение 10 мин)
ДЦК с шунгнтом (мюпотыме течение 30 мин)
ДЦК с шунгнтом (мопотымв течение 60 мин)
3 б 9 13 16 К опиче стб о наполнит епя, % Рисунок 4. Влияние количества микронаполнителя на водопоглощение ДЦК
Из графиков видно, что введение в состав ДЦК микрокремнезема в количестве от 3 до 20 % привело к увеличению средней плотности в 1,2 раза, предела прочности при сжатии - в 7 раза, коэффициента теплопроводности - в 1,3 раза. При этом наблюдалось снижение водопо-глощения в 1,2 раза.
При введении в состав ДЦК шунгита в таком же процентном отношении (от 3 до 20 %) водопоглощение снизилось на 38,6 %, по сравнению с образцами содержащими микрокремнезем. Анализ полученных результатов показал, что увеличение времени помола и количества вводимой добавки привело к незначительному росту средней плотности и коэффициента теплопроводности, но при этом предел прочности при сжатии менялся незначительно.
Можно предположить, что совместное использование микрокремнезема и шунгита позволит получать древесно-цементные композиции с высоким пределом прочности при сжатии и с низкими водопоглощением, средней плотностью и коэффициентом теплопроводности.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Комохов, П.Г. Наноструктурированный радиационностойкий бетон и его универсальность [Текст] / П.Г. Комохов, Н.И. Александров // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2008. - №5. - с. 38-40.
2. Минас, А.И. Специфические свойства арболита [Текст] / А.И. Минас, И.Х. Наназашви-
ли//Бетон и железобетон. - 1978. - №6. - с. 1920.
3. Наназашвили, И.Х. Пути повышения структурной прочности и стойкости арболита в условиях попеременного увлажнения и высыхания [Текст]/И.Х. Наназашвили, А.И. Минас// Труды ЦнИиЭПсельстроя. - 1976. - №15. - с. 112 - 118.
4. Орешкин, Д.В. Повышение качества дре-весно-цементных композиций добавками [Текст] / Д.В. Орешкин, Н.П. Лукутцова, Е.Ю. Горностаева // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре: материалы 67-й Всероссийской научно-технической конференции по итогам НИР 2009 года: сб. науч. тр. - Самара. -2010. - с. 276-278.
5. Пыкин, А.А. Модификация мелкозернистого бетона наноструктурным шунгитовым наполнителем [Текст] / А.А. Пыкин // Проблемы инновационного биосферно-совместимого социально-экономического развития в строительном, жилищно-коммунальном и дорожном комплексах: сб. науч. тр. - Брянск. - 2009. - Т. 1. - с.129 -134.
6. Шаблинский, Г.Э. Исследование динамической прочности и жескисти изделий из мелкозернистого бетона, модифицированного нано-структурным шунгитовым наполнителем [Текст] / Г.Э. Шаблинский, Н.П. Лукутцова, А.А. Пыкин, К.А. Цветков // Вестник МГСУ. - 2010. -№2. - с. 231-236.
