WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

В качестве вяжущего в исследованиях применялся каустический магнезит, полученный при пылеулавливании на Саткинском комбинате «Магнезит», в качестве затворителя, – водный раствор MgCl2 плотностью 2,2 г/см. Заполнителем служил природный кварцевый песок (модуль крупности 2,5). Фиброй – волокно базальтовое грубое марки БГВ – 250 производства ООО «Прогресс» г. Санкт-Петербург.

Для изучения свойств МБФА раствора применялись стандартные методики для определения подвижности и прочности на растяжение при изгибе. По предложенной методике определялось распределение длин армирующих волокон в смеси. Математическое планирование эксперимента и обработка результатов проводились в программе Statistica.

Установлено, что увеличение процента армирования от 0 до 3,7% по объему приводит к снижению удобоукладываемости смеси с 24 до 4 см (по осадке погружаемого конуса).

Прочность на растяжение при изгибе в зависимости от состава компонентов для неармированных образцов составила 10,3 – 14,25 МПа, для образцов с объемным процентом армирования 1,85 и 3,7 % были достигнуты значения прочности 19,8 и 20,2 МПа соответственно.

Особенностью базальтовых грубых волокон является то, что при введении в смесь и дальнейшем перемешивании, волокна разрушаются – их длина уменьшается, а количество в единице объема увеличивается.

Анализ проб МБФА смеси, показал, что длина армирующих волокон является случайной величиной, распределенной по логнормальному закону. Кроме того, в зависимости от технологического воздействия изменяется средняя длина волокон и среднее квадратическое отклонение (рис. 2).

В связи с этим, параметр L/D (отношение длины фибры к ее диаметру), используемый в качестве характеристики фибр, имеющих постоянную длину, в данном случае не подходит. Необходим параметр, характеризующий среднюю длину фибр в смеси и разброс длин от средней величины, изменяющийся в зависимости от технологического воздействия.

Известно, что при увеличении длины фибр повышаются конструкционные свойства композиционного материала.

То есть, параметр, характеризующий длину фибр в смеси, должен характеризовать изменение конструкционных свойств МБФА раствора.

Lср=17,55 мм, S=5,19;

Lср=7,76 мм, S=3,47;

Lср=10,74 мм, S=3,26;

Рисунок 2. Распределения длин фибр при различных технологических воздействиях.

В качестве такого параметра, предлагается использовать т-параметр, определяемый по формуле:

(1),

где – длина i-го волокна, – количество волокон с длиной в смеси, – общее количество волокон в смеси, – диаметр волокна, – среднее квадратическое отклонение, – число интервалов разбиения, – средняя длина фибр в смеси.

Исследование распределений длин фибр, полученных при различных условиях смешивания, показало, что в зависимости от технологического воздействия на армирующие волокна, значение т-параметра меняется. Так, для фибр, не подвергшихся технологическому воздействию (до введения в смеситель), это значение составляет 50,2, а в зависимости от технологического воздействия на МБФА смесь, значение т-параметра снижается и составляет от 19,5 до 29,9 (рис 3).

Рисунок 3. Значения т-параметра, средней длины (Lср) и среднего квадратического отклонения (S) для фибр, подвергшихся различным технологическим воздействиям при перемешивании.

В третьей главе исследовано влияние технологии дисперсного армирования на свойства МБФА растворов.

Технологическое воздействие на армирующие волокна, влияющее на значение т-параметра, обусловлено факторами, вызывающими изменение длины фибр: свойствами среды, в которой перемещаются волокна, характером движения частиц при перемешивании, временем воздействия на волокна.

Для изучения влияния вида дисперсионной среды на длину фибр, был проведен эксперимент, в котором движение фибр производилось в различных видах смесей в соответствии с рис. 4. После разрушения волокна, вызванного силой лобового сопротивления, действующей со стороны смеси, измерялась длина оставшегося участка фибры.

Рисунок 4. Схема движения армирующего волокна в растворной смеси.

Значение длины фибр в зависимости от вида смеси, в которой происходит движение, представлено на рисунке 5.

Рисунок 5. Длина армирующих волокон при движении в различных видах смесей.

Установлено, что растворная смесь литой консистенции (диаметр расплыва по вискозиметру Суттарда – 187 мм) оказывает минимальное разрушающее воздействие на фибры. Таким образом, для литых смесей армирующие волокна целесообразно вводить в готовую растворную смесь. При необходимости армирования растворных смесей жесткой консистенции целесообразно вводить фибру в сухую цементно-песчаную смесь до затворения.

При исследовании влияния на величину т-параметра и прочность МБФА раствора таких технологических факторов, как последовательность загрузки компонентов и скорость смешивания, тип смесителя и снижение подвижности смеси, были проведены двухфакторные эксперименты.

При ручном смешивании компонентов МБФА смеси с помощью миксера-насадки на электродрель было установлено, что максимальное значение т-параметра – 19,5, достигается при скорости вращения миксера 700 об/мин и последовательности загрузки компонентов – раствор затворителя, сухая магнезиально-песчаная смесь, армирующие волокна. При этих условиях время разрушающего воздействия на армирующие волокна минимально.

Приготовление МБФА смесей различной подвижности в смесителях гравитационного, принудительного и турбулентного типов подтвердило, что при смешивании происходит тиксотропное разжижение растворной смеси. Максимальный прирост подвижности – 15% достигается при турбулентном смешивании и лучше выражен для смесей литой консистенции.

Применение турбулентной активации позволяет свести к минимуму эффект снижения удобоукладываемости смеси в результате армирования (рис. 6).

Рисунок 6. Снижение удобоукладываемости смеси в результате армирования, приготовленной в различных типах смесителей.

Повышение подвижности смеси сказывается на значении т-параметра, которое достигает 30 при перемешивании в турбулентном смесителе. Данному значению соответствует наибольший прирост прочности Rи – 40% по сравнению с неармированными образцами.

По результатам экспериментов были составлены корреляционные зависимости между значением т-параметра, приростом прочности и снижением удобоукладываемости в результате армирования (рис. 7, 8).

Rи = –18,35 + 1,71т, r = 0,87 (2);

Удобоукл. = 59,22 – 1,83т, r = – 0,66 (3).

Установлено, что снижение удобоукладываемости МБФА растворной смеси приводит к уменьшению значения т-параметра.

Рисунок 7. Корреляция значения т-параметра и снижения удобоукладываемости.

Рисунок 8. Корреляция значения т-параметра и прироста прочности.

Технология, обеспечивающая повышение т-параметра, приводит к повышению прочности готового покрытия, что согласуется с теорией упрочнения материалов волокнами, а именно с положением, что с увеличением длины фибр прочность композиции увеличивается.

Обеспечение высоких конструкционных свойств обусловлено наличием сцепления на границе раздела между волокном и матрицей.

С помощью растрового электронного микроскопа «JEOL» JSM-6460 LV при 4000-кратном увеличении рассмотрена область границы раздела между фиброй и матрицей. Граница раздела характеризуется плотным соприкосновением поверхностей волокна и матрицы, отсутствие трещин и зазоров свидетельствует о наличии сцепления (рис. 9).

Рисунок 9. Граница раздела между волокном и матрицей.

Таким образом, значение т-параметра на данном технологическом этапе отражает прирост прочности и снижение удобоукладываемости в результате армирования, что может быть использовано для прогнозирования свойств МБФА раствора.

Четвертая глава посвящена разработке технологии приготовления, транспортирования и укладки МБФА смеси, обеспечивающей повышение конструкционных свойств монолитного покрытия.

Предложена технология приготовления МБФА растворной смеси в передвижном смесителе турбулентного типа, обеспечивающая повышение значения т-параметра и заключающаяся во введении фибр в основание турбулентного потока смеси с вращающим воздействием (рис. 10).

а б в

Рисунок 10. Способы введения фибр в смеситель:

а) без вращения; б), в) с вращением в верхнюю и нижнюю часть смесителя.

В результате обработки данных была построена зависимость т-параметра от времени смешивания и способа введения фибр в смесь (рис. 11).

Установлено, что максимальное значение т-параметра – 33,6 достигается при введении фибр в нижнюю часть смесителя с вращением. Оптимальное время смешивания составляет 10 сек.

Рисунок 11. Зависимость т-параметра от способа введения фибр (1 – без вращения, 0; -1 – с вращением в верхнюю и нижнюю часть смесителя) и времени смешивания.

При исследовании влияния параметров растворонасоса на значение т-параметра установлено, что винтовой насос вызывает интенсивное дробление фибр, – значение т-параметра снижается до 23,5, что на 30% меньше исходного (рис. 12). Для транспортирования МБФА смеси целесообразно использовать растворонасос диафрагменного типа.

Рисунок 12. Значение т-параметра при транспортировании смеси растворонасосами винтового и диафрагменного типов.

Для исследования влияния угла изгиба растворовода и способа укладки МБФА растворной смеси на величину т-параметра (рис. 13, 14, 15) был проведен двухфакторный эксперимент.

Рисунок 13. Изменение угла изгиба растворовода.

1 0 -1

Рисунок 14. Способы укладки МБФА смеси:

1) параллельно поверхности; 0) перпендикулярно поверхности;

-1) перпендикулярно поверхности со свободным сбрасыванием.

Рисунок 15. Зависимость т-параметра от способа укладки и угла изгиба растворовода.

В результате эксперимента было установлено, что угол изгиба растворовода диаметром 50 мм практически не влияет на длину фибр.

Большее влияние на разрушение фибр оказывает положение рукава растворовода по отношению к поверхности монолитного покрытия.

Способом, обеспечивающим максимальное значение т-параметра – 33, и лучшее качество поверхности является укладка смеси перпендикулярно поверхности монолитного покрытия без свободного сбрасывания.

По результатам исследований предложена схема для прогнозирования значений т-параметра, обеспечивающих повышение прочности готового монолитного покрытия при соответствующих технологиях приготовления, транспортирования и укладки МБФА растворной смеси (рис. 16).

В пятой главе на основании анализа результатов выполненных исследований составлен Технологический регламент на устройство монолитных покрытий из магнезиальной базальтофиброармированной растворной смеси, изложен опыт производственного применения.

Технологический регламент устанавливает требования к материалам и составу, технологии приготовления, транспортирования, укладки, выдерживания МБФА смеси, контролю качества работ.

Во «Введении» отмечаются преимущества технологии МБФА монолитных покрытий. Это экологическая чистота, беспыльность, биостойкость, негорючесть, высокая прочность, использование местного сырья.

В первом разделе «Указания по проектированию» приведены области применения МБФА монолитных покрытий в гражданском и промышленном строительстве, перечислены требования нормативных документов.

Во втором разделе изложены требования к материалам, представлены методы контроля соответствующих характеристик.

Третий раздел «Устройство монолитного покрытия» содержит перечень и характеристики машин и механизмов, ручного инструмента, средств защиты. Представлена последовательность операций и требования к технологии.

Четвертый раздел содержит описание в виде технологических карт процессов подготовки основания, приготовления, транспортирования и укладки МБФА раствора.

Положения разработанного регламента были применены при замоноличивании швов и устройстве монолитной стяжки площадью 300 м в промышленном здании в г. Челябинске.

Трудоемкость устройства 100 м монолитной стяжки из МБФА раствора составляет 21,61 чел-ч, что меньше трудоемкости для цементно-песчаной стяжки, армированной стеклосеткой на 27%, металлической сеткой – на 28%.

Стоимость 1 м монолитной МБФА стяжки составляет 345 руб, что меньше стоимости цементно-песчаной стяжки, армированной стеклосеткой на 3%, металлической сеткой – на 11%.

Рисунок 16. Влияние технологии на изменение т-параметра и прочности покрытия.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ применяемых при устройстве монолитных покрытий материалов и технологических приемов, который показал, что они не удовлетворяют постоянно растущим функциональным требованиям по прочности, экологической чистоте, технологичности.

2. Определены технологические и физико-механические характеристики МБФА смеси: подвижность 4 – 24 см (по глубине погружаемого конуса), прочность на растяжение при изгибе в зависимости от состава компонентов для неармированных образцов составила 10,3 – 14,25 МПа, для образцов с объемным процентом армирования 1,85 и 3,7 % были достигнуты значения прочности 19,8 и 20,2 МПа соответственно. Темп набора прочности составил в 1-е сутки твердения – от 35 до 58% от R28, в 3-и сутки – от 48 до 81% от R28, в 7-е сутки – от 61 до 95% от R28.

3. Установлено, что базальтовые волокна при введении в смесь и дальнейшем перемешивании, интенсивно дробятся, их длина является случайной величиной, распределенной по логнормальному закону. Предложен технологический параметр, учитывающий изменение длины и количества фибр в смеси в зависимости от технологии. Значения параметра изменяются в интервале от 13 до 50.

4. Получены корреляционные зависимости снижения удобоукладываемости и прироста прочности МБФА раствора от значения т-параметра. Установлены оптимальная последовательность введения компонентов в смеситель (раствор затворителя, сухая цементно-песчаная смесь, армирующие волокна) и тип смесителя, – при турбулентном смешивании снижение удобоукладываемости в результате армирования составляет 4,8%, значение т-параметра – 30, прирост прочности Rи – 40% по сравнению с неармированным образцом. Установлен характер сцепления фибр с матрицей на поверхности раздела с помощью электронной микроскопии;

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»