CC BY
36
ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЛИСТВЕННИЧНОГО ЭКСТРАКТА НА ПРОЧНОСТЬ ЦЕМЕНТНОГО КОМПОЗИТА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВИДА И КОЛИЧЕСТВА ЗАПОЛНИТЕЛЯ
THE INFLUENCE OF LARCH EXTRACT ON THE STRENGTH OF CEMENT COMPOSITE, DEPENDING ON THE TYPE AND AMOUNT OF
FILLER
Прокопьева Д.П., Каратуев С.В., Руденко Б.Д. (СибГТУ, г.Красноярск, РФ)
Prokopyeva D., Karatuev S., Rudenko B. (The Siberian State Technological University)
Исследования показали, что прочность получаемого композита находится в зависимости от количества заполнителя и лиственничного экстракта.
Studies have shown that the strength of the resulting composite is dependent on the amount of larch extract, and the amount the filler.
Ключевые слова: цемент, заполнитель, лиственница, экстракт
Keywords: cement, filler, larch, extract
Последнее время остро стоит вопрос рационального природопользования. На территории Сибирского федерального округа сосредоточено большое количество лесоперерабатывающих предприятий, перед которыми встает проблема более полного использования сырья. Одним из решений проблемы является использование древесных отходов для изготовления цементно-древесных материалов, которые используются в малоэтажном домостроении. Наиболее пригодными для них являются хвойные породы, за исключением лиственницы, менее пригодными считаются лиственные породы. На первом месте по пригодности для производства ЦДК стоит ель, на последнем - лиственница [1]. В лиственнице в отличие от других хвойных пород повышенное содержание водорастворимых веществ (ВРВ), которые негативно влияют на гидратацию и твердение цемента.
Целью работы было установление зависимости прочности цементного композита от количества лиственничного экстракта в присутствии пассивных (песок, мел) и активного (древесные частицы) заполнителей.
Для реализации поставленной цели был реализован двухфакторный план эксперимента с тремя уровнями варьирования (таблица 1). Поскольку плотность древесины в несколько раз меньше, чем у песка и мела, соотношение массы цемента к массе заполнителя было взято меньше (таблица 2).
Таблица 1 - Факторы и уровни их варьирования при использовании в качестве заполнителя песка или мела
Наименование факторов Уровни варьирования
-1 0 1
Отношение массы заполнителя к массе цемента (З/Ц) 0 1 2
Количество ВРВ, % 0 4,3 8,6
Таблица 2 - Факторы и уровни их варьирования при использовании измельченной древесины лиственницы в качестве заполнителя_
Наименование факторов Уровни варьирования
-1 0 1
Отношение массы древесины к массе цемента 0 0,05 0,1
Количество ВРВ, % 0 4,3 8,6
В качестве заполнителя в изготавливаемых образцах были выбраны песок строительный ГОСТ 8736-93, мел и измельченная древесина лиственницы фракции 2/1. В качестве вяжущего был использован портландцемент марки ПЦ 400 ДО по ГОСТ 31108-2003. Водой затворения служила вода с различным содержанием ВРВ лиственницы. Количество водорастворимых веществ проводили методом высушивания.
В смесь из заполнителя и портландцемента добавляли воду затворения с соответствующим содержанием экстракта лиственницы. После смешивания компонентов, полученные образцы выдерживались в формах при комнатных условиях в течение 28 суток. Испытания на прочность при сжатии проводились на образцах-кубиках с ребром 2 см на разрывной машине М5.
Полученные данные были обработаны в программе STATGRAPHICS Centurion XVI. I согласно методике [2]. Прочность обр) азцов при сжатии приведена на рисунках 1, 2, 3.
03
С
s s
ё s
о S а с
£ о О
к
F о а С
24 F
20 -
16 -
12 -
8 4 0
-1,0
1,0
■1,0
1,0
песок
ВРВ
Рисунок 1 - Диаграмма главных эффектов влияния на прочность композита количества заполнителя (песка) и водорастворимых веществ лиственницы
20 Р
ей
С
(и
к *
о сз
К &
о о
к &
о л С
16 -
12 -
8 -
4 -
0 -
-1,0 1,0 -1,0 1,0 мел ВРВ
Рисунок 2 - Диаграмма главных эффектов влияния на прочность композита количества заполнителя (мела) и водорастворимых веществ лиственницы
ей
С
(и
к *
о
03
К &
о о к
о Л
С
20 Р
16 -
12 -
8 -
4 -
0 -
-1,0 1,0 -1,0 1,0 древесина ВРВ
Рисунок 3 - Диаграмма главных эффектов влияния на прочность композита количества заполнителя (древесных частиц) и водорастворимых веществ лиственницы
Из диаграмм главных эффектов видно, что максимальное значение прочности достигается при затворении цемента без заполнителя водой (только для образцов небольшого размера, из теории цементов известно, что цемент в отсутствии заполнителя растрескивается). Минимальная прочность - при максимальном количестве заполнителя и максимальном содержании ВРВ.
Из графиков видно, что наибольшее влияние на прочность оказывает количество заполнителя не зависимо от его происхождения. Воздействие экстрактивных веществ ближе к линейному в указанном диапазоне. Оба фактора негативно влияют на прочность композита, минимальную прочность наблю-
дается у образцов при сочетании максимального количества заполнителя и экстрактивных веществ.
Выводы:
- как количество лиственничного экстракта, так и количество заполнителя находятся в обратной зависимости с прочностью полученного композита;
- воздействие количества лиственничного экстракта на прочность образцов тем меньше, чем больше количества заполнителя;
- каждый вид заполнителя влияет на свойства бетона. Так заполнитель из древесины лиственницы при максимальном содержании ВРВ снижает прочность при сжатии образцов до нуля, что связано с химическим составом ее экстрактивных веществ.
Проведенные эксперименты подтверждают необходимость дальнейших исследований. При выявлении механизма воздействия водорастворимых веществ лиственницы на твердение и структурообразование цемента позволит найти способ устранить негативное их влияние, что в свою очередь позволит использовать древесину лиственницы в композиционных материалах на основе портландцемента.
Список использованных источников
1. Бухаркин, В.И. Использование древесных отходов для производства арболита (опыт работы предприятий) [Текст] / В. И. Бухаркин, С.Г. Свиридов, П. Н. Умняков, Е. М. Сар-гина. - М.: Лесная промышленность, 1975. - 192 с.
2. Дюк, В. Обработка данных на ПК в примерах [Текст] / В. Дюк - Питер, 1997. - 240 с.
