СПИРТОСОДЕРЖАЩАЯ ДОБАВКА ДЛЯ ЦЕМЕНТО-ДРЕВЕСНОГО КОМПОЗИТА
Руденко Б.Д. (СибГТУ, г. Красноярск, РФ)
Let's consider use as the additive of ethyl spirit, as the substance having free гидроксильные groups IT, possessing ability to formation hydrogen-hydrogen of communications with ОН groups of wood. As investigated factors are accepted: the water-cement attitude, the maintenance of chloride calcium and the maintenance of ethyl spirit.
В работе [1] показано, что за счет применения минерализатора более высокой концентрации, а также при использовании органических добавок, можно повысить не только качество готовых древесных бетонов, но и адгезию цементного клея к древесине лиственницы.
Рассмотрим использование в качестве добавки этилового спирта, как вещества, имеющего свободные гидроксильные группы ОН, обладающих способностью к образованию водород-водородных связей с гидроксильными группами древесины. В качестве исследуемых факторов приняты: водоцементное отношение, содержание хлористого кальция и содержание этилового спирта. Область исследуемых факторов представлена в таблице 1.
Таблица 1 - Уровни варьирования факторов
|
Обозначение фактора |
Наименование фактора |
Уровни значений факторов |
||
|
-1 |
0 |
1 |
||
|
А |
Вода, В/Ц |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
|
В |
CaCl2, %Ц |
5 |
7 |
9 |
|
С |
С2Н5ОН, %Ц |
0,025 |
0,125 |
0,225 |
Для проведения эксперимента использовалась игольчатая стружка из древесины сосны, влажностью 12 %, полученная от станка ДС-6 и используемая в наружных слоях древесно-стружечных плит. Соотношение цемента к древесине принято 1:2, как наиболее употребительное для данных древесных частиц.
В рассмотренной области факторного пространства был поставлен эксперимент, производилось смешивание компонентов в следующей последовательности, стружка, водный раствор добавки, цемент. Добавка вводилась в смесь в виде водного раствора, согласно принятой стратегии эксперимента, вместе с водой.
После тщательного перемешивания формировались балочки размером 4´4´16 см, которые твердели в течение 14 суток в комнатных условиях и производились испытания прочности при изгибе ГОСТ 310.4 – 81, плотности и влажности. Влажность определялась после 14 суток твердения образцов и ее можно считать косвенной характеристикой структурообразования рассматриваемого композита.
Методика обработки эксперимента взята по [2,3].
На рисунке 1 представлены влияния исследуемых факторов на прочность цементно-древесного композита.
Рисунок 1 – Влияние исследуемых факторов на прочность цементно-древесного композита
Как видим из рисунка, влияние водоцементного отношения проявляется в виде закономерности, имеющей хорошо выраженный оптимум. Такая зависимость хорошо согласуется с характером структурообразования цементно-древесного композита. Малое содержание хлористого кальция в составе соответствует малой прочности, затем, по мере увеличения содержания хлористого кальция, прочность достигает максимума, после чего наблюдается значительное снижение прочности, что, по-видимому, связано с образованием неоптимальных структуры цементного камня. В литературе [2]из-за повышенного содержания (более 8 кг на 1 м3 арболита) хлористого кальция указывается на значительное повышение гигроскопичности. Влияние этилового спирта проявляется в виде хорошо выраженного оптимума в середине исследуемого диапазона, возможно такой характер определяется водородными связями в образующемся конгломерате.
Если рассмотрим влияние взаимодействия исследуемых факторов (рис.2), то наблюдаются похожие закономерности, как у самих факторов. Наибольшее влияние видим у взаимодействия водоцементного отношения и этилового спирта, а также хлористого кальция и этилового спирта. Наблюдается более разделенное влияние взаимодействия факторов водоцементное отношение и хлористого кальция на прочность, что связано с растворимостью последнего в воде и возможность его распределения в жидкой фазе вяжущего.
На рисунке 3 представлены величины влияния исследуемых факторов на прочность исследуемого материала. Наибольшее влияние на формирование прочности оказывает этиловый спирт, остальные факторы находятся примерно в одинаковом положении.
Рисунок 2 – Влияние взаимодействие исследуемых факторов на прочность цементно-древесного композита
Рисунок 3 – Величины влияния факторов на прочность при изгибе исследуемого композита.
Наибольшая прочность исследуемого цементно-древесного композита получается при следующих соотношениях компонентов: водоцементное соотношение – 1:1, хлористого кальция – 7 % к массе цемента, этилового спирта 0,125 к массе цемента.
Следует отметить, что в [5] указывается о том, что мономерные сахара в небольших количествах (до 0,125 %) в растворе улучшают процессы схватывания цементного теста. Такое же действия оказывают и многоатомные спирты (глицерин, пентаэритрит).
Литература
1. Руденко, Б.Д., Стрижнев В.П. Органическая добавка для цементно-древесных материалов [Текст] / Б.Д.Руденко, В.П.Стрижнев // Научное обозрение. – 2002. - №2. – с. 95-98.
2. Справочник по производству и применению арболита [Текст] / П.И. Крутов [и др.].- М.: Стройиздат, 1987. – 208 с.
3. Пен, Р.З. Статистические методы моделирования и оптимизации процессов целлюлозно-бумажного производства [Текст] / Р.З.Пен. – Красноярск, 1982. – 192 с.
4. Дюк, В. Обработка данных на ПК в примерах [Текст] / В. Дюк. – СПб.: Питер, 1997. – 240 с.
5. Щербаков, А.С. Арболит. Повышение качества и долговечности [Текст] / А.С.Щербаков, Л.П.Хорошун, В.С.Подчуфаров. – М.: Лесн. пром-сть, 1979. – 160 с.