Методическое пособие 787

Доказано, что деформативность слоистых конструкций с каутоном в растянутой зоне зависит от толщины слоя данного полимера. С увеличением толщины слоя каутона прогибы уменьшаются, такая тенденция уменьшения прогибов наблюдается при толщине слоя каутона меньше половины высоты сечения, при толщине слоя каутона больше половины высоты

сечения прогибы таких конструкций сопоставимы (см. на рис. 2 балки КаутонБетон 1545 и

КаутонБетон 3030 ).

Библиографический список

1.Борисов Ю.М. Высокоэффективные композиционные материалы на основе жидких каучуков/ Ю. М. Борисов. – Воронеж: Воронежскийцентрнаучно-техн. инф., 1997. – №42. – 2 с.

2.Патент РФ № 97119574/04(020928). Полимербетонная смесь. Потапов Ю.Б., Борисов Ю.М., Макарова Т. В. от 12.03.98.

3.Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых

илегких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84).

4.Потапов Ю. Б. Высокоэффективные композиты на основе жидких каучуков и карбамидных смол / Ю.Б. Потапов, С.Н. Золотухин, М.Е. Чернышов // Изв. ВУЗов. Строитель-

ство. – Новосибирск, 1994. – № 5. – С. 30–40.

5.Потапов Ю. Б. Каутоны – новый класс коррозионностойких строительных материалов / Б. Ю. Потапов [и др.] // Строительные материалы XXI века. – 2000. – № 9. – С. 9-10.

6.СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. – М.: Госстрой СССР, 1989. – 86 с.

References

1.Borisov Y.M. High-performance composite materials based on liquid rubbers / Y.M. Borisov. – Voronezh: Voronezh Center of Scientific and Technical Informations, 1997. – № 42. – 2 p.

2.Patent of RF № 97119574/04(020928). Organic concrete mix. Potapov Y.B., Borisov Y.M., Makarova T.V. from 12.03.98.

3.The manual for the design of concrete and reinforced concrete structures of the highdensity and light concretes without prestress of armature (to SNiP 2.03.01-84).

4.Potapov Y.B. High-performance composites based on liquid rubbers and carbamide resins

/Y.B. Potapov, S.N. Zolotukhin, M.E. Chernishov // Proceedings of the universities. Construction.

– Novosibirsk, 1994. – № 5. – P. 30–40.

5.Potapov Y.B. Rubcons – new class of corrosion-resistant building materials / B.Y. Potapov [and others] // Construction materials of 21 century. – 2000. – № 9. – P. 9-10.

6.SNiP 2.03.01-84*. Concrete and reinforced concrete structures. – M.: Gosstroi of USSR, 1989. – 86 p.

120

Ф.В. Пошарников, М.В. Филичкина

ОБОСНОВАНИЕ СОСТАВА СМЕСИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗ ОПИЛКОБЕТОНА

Дается обоснование состава смеси для опилкобетона, который позволяет изготовливать строительные изделия с широким диапазоном прочностных и теплоизоляционных свойств в зависимости от назначения изделий. Приводится методика расчета компонентов смеси и результаты испытаний получаемых образцов, а также описание номограммы и правила ее использования при определении поризованного состава компонентов смеси.

Ключевые слова: опилкобетон, стены, прочность, теплопроводность, строительная смесь, опилки, химические добавки.

F.V. Posharnikov, M.V. Filichkina

SUBSTANTIATION OF STRUCTURE OF THE MIX FOR BUILDING PRODUCTS

VARIOUS PURPOSE FROM SAWDUST CONCRETE

The substantiation structure of a mix for sawdust concrete which allows to produce building products with good range durability and heat conductivity properties depending on purpose of products is given. The design procedure of components of a mix and results of calculation of components of a mix and results of tests of received samples, and also the description graph and rules of its use is resulted at definition porosity structure of components of a mix.

Keywords: sawdust concrete, walls, durability, heat conductivity, a building mix, sawdust, chemical additives.

Одним из наиболее перспективных материалов для малоэтажного строительства является опилкобетон. Это сравнительно дешевый и экологически чистый строительный материал, т.к. в нем в качестве наполнителя используются опилки, которые в виде отходов скапливаются в большом количестве на различных лесоперерабатывающих и деревообрабатывающих предприятия. Особенно выгодно производство строительных материалов из опилкобетона, если оно будет расположено близко или входить в структуру этих предприятий.

Недостаточно широкое применение строительных изделий из опилкобетона объясняется тем, что в основном их выпускали на специализированных предприятиях, что практически сводило на нет возможности использовать такого малоценного продукта, как опилки,

© Пошарников Ф.В., Филичкина М.В., 2009

121

«вредных ядов» в качестве добавки использовать от 8 до 12 % жидкого стекла относительно массы опилок.

С учетом сказанного для любой определенной массы смеси Mсм, можно определить массу составляющих смеси по формуле

где Мц – масса цемента в смеси; Мус – масса ускорителя отвердевания цемента; Моп – масса опилок в смеси; Мн – масса нейтрализатора и вредных ядов.

Значение Мус можно представить в виде Mус = k1Mц (где k1 – коэффициент учитывающий соотношение добавки к массе цемента), количество цемента в смеси.

В свою очередьсостав цемента в смеси заранее устанавливается в зависимости от назначения строительного изделия, т.е. его тоже можно выразить как Mц = k2Mсм, где k2 – показатель, характеризующий для данной смеси количественный составцемента (20, 30 или более %).

Количество опилок в смеси будет изменяться от количества цемента и его можно тоже выразить как Mоп = k3Mсм, но его значение заранее нельзя установить, т.к. это значение будет зависеть от состава всех других компонентов, но его можно будет рассчитать.

Поскольку масса добавки Мн связана с массой опилок, то Mн = k4Mоп, где k4 – коэффициент, учитывающий соотношение добавки нейтрализатора и массы опилок.

С учетом сказанного, можно выражение (1) представить в виде

k3 1 k2 (1 k1) 1 k4

Пример: Рассчитать состав сырьевой смеси при 30% цемента в ней. Примем массу смеси 100 кг.

Масса цемента Mц = k2Mсм, т.к. k2 = 0,3, то Mц = 0,3 100 = 30 кг. Масса ускорителя отвердевания цемента Mц = k1Mц . Примем k1 = 0,01, Mц =0,3 кг.

Примем значение k4 =0,1 и рассчитаем k3

Масса опилок будет равна

Mоп = 0,6336 100 = 63,36 кг.

Масса нейтрализатора будет равна

Мн k4Mоп 0,1 63,36 6,336

Проверим:

Мсм Мц Мус Моп Мн = 30 + 0,3 + 63,36 + 6,34 = 100; 100 = 100.

Таким образом, можно для любой смеси с определенным содержанием цемента рассчитать состав всех компонентов.

Для апробации предложенной методики расчета состава смеси для опилкобетона различного назначения на кафедре технологии и оборудования лесопромышленного производства ВГЛТА были изготовлены опытные образцы изделий из опилкобетона, для чего использовались стандартные спаренные металлические контейнеры с размером полости 100×100×100 мм (рис. 1) При изготовлении опытных образцов использовались бетономешалка, вибростол, электронные весы и другое лабораторное оборудование. Испытание образцов на прочность проводились на стенде с тарировочным устройством.

123

Рис. 1. а – общий вид контейнеров; б – лабораторные образцы из опилкобетона

На графике (рис. 2) представлена зависимость предела прочности опилкобетона на сжатие в зависимость от процентного содержания в смеси цемента.

Рис. 2. Зависимость предела прочности опилкобетона на сжатие

Для определения содержания в смеси опилок, жидкого стекла и сернокислого алюминия использовалась разработанная нами номограмма (рис. 3).

Рис. 3. Номограмма для определения состава смеси

124

Для заданного в смеси количества цемента (в %) на оси абсцисс проводится вверх вертикальная линия до пересечения с линией, характеризующей количество цемента в смеси (Зона А). Далее от точки О1 вниз проводится вертикальная линия до пересечения с линией характеризующей количество сернокислого алюминия (Зона Б). Высота отрезка до точки О2 будет соответствовать количеству этого компонента. Горизонтальная линия от точки О1 до точки О3 позволяет определить количество опилок в смеси (Зона В) в виде значения высоты отрезка от типа точки О3 до оси абсцисс. Высота отрезка от точки О4 до линии абсцисс определим количество жидкого стекла в смеси.

Пробная партия стеновых блоков из смеси, составленной на основе расчета ее компонентов по предлагаемой методике была изготовлена на установке, представленной на рис. 4, которая работает следующим образом.

В пульте управления имеются два пускателя, первый из которых используется для включения и выключения вибратора, а второй – для опускания и поднятия формы. Перед заполнением форма смазывается эмульсолом, после чего она заполняется приготовленной смесью. Подачей на себя рычага рукоятки фиксатора пригруз под собственным весом опускается на смесь. С помощью пускателя включается вибратор и происходит уплотнение смеси до тех пор, пока упорная балка не примет вертикального положения и не упрется во втулку пригруза. Нажатием второй кнопки пускателя форма поднимается вверх, а после того, как втулка формы упрется во втулку пригруза, произойдет отжатие в сторону упорной балки и форма с пригрузом поднимется в крайнее верхнее положение. После этого пригруз фиксируется в верхнем положении.

1 – рама, 2 – колеса, 3 – форма, 4 – пригруз, 5 – направляющие, 6 – двигатель, 7 – редуктор, 8 – блок, 9 – упорные балки, 10 – канат, 11 – стоки, 12 – пульт управления, 13 – вибратор

Рис. 4. Установка для формирования опилкобетонных блоков

Полученные результаты исследований показали, что в зависимости от назначения строительных конструкций можно заранее устанавливать состав сырьевой смеси для опилкобетона по предложенной методике и изготавливать строительные изделия с заданными прочностными и теплоизоляционными свойствами.

Библиографический список

1.Мурзин, В.С. Технология композиционных материалов и изделий [Текст]: учеб. пособие /В.С. Мурзин. - Воронеж: Воронеж. Гос. Лесотехн. Акад.,1999.-106 с.

2.Производство и применение арболита: Учеб./Под ред. С.М. Хасдана.–М.: лесн.

пром-ть, 1981–216 с.

3.Борвонов В.А. Технология стеновых изделий для малоэтажных зданий на основе арболита и вторичных продуктов производства [Текст]: автореф. дис.... к-та техн. наук:

125

05.23.05./ Борвонов В.А.-Минск, 2004.-17с.

4.Никишов В.Д. Комплексное использование древесины [Текст]: учеб. В.Д. Никишов

–М: Лесная промышленность 1985 – 264 с.

References

1.Myrzin, V.S. technolog of composite materials and products [Text]: studies/ Myrzin V.S.Voronezh: Voronezh. Forestry Academy., 1999.-106 p.

2.Manufacture and application сoncrete sawdust: Textbook/under edit. S.M. Hasdan.-M.: Forest. Ind-ru 1981-216 p.

3.Borvonov V.A. technolog wall products for low floor buildings on a basis сoncrete sawdust and by-products manufactures [Text]: .author's abstract diss. ... cand. tecn.science :05.23.05./ Borvonov V.A Minsk, 2004.-17p.

4.Nikishov V.D. complex use wood [Text]:Textbook. V.D. Nikishov - M: the Wood industry 1985 - 264 p.

И.С. Суровцев, Ю.М. Борисов, И.В. Фёдоров

ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ СЖАТЫХ ГИБКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ФИБРОКАУТОНА

В статье изложен принцип изучения работы фиброкаутона в нормальных сечениях внецентренно сжатых гибких армированных элементов, результаты экспериментальных исследований. Предложена методика расчета трещиностойкости сжатых гибких элементов строительных конструкций на основе фиброкаутона с учетом упругопластических свойств.

Ключевые слова: фиброкаутон, фибра, композиционные строительные материалы, отходы.

I.S. Surovcev, Yu.М. Borisov, I.V. Feodorov

DEFINITION CRACKFIRMNESS IN THE COMPRESSED FLOPPY BUILDING DESIGNS FROM RUBCON DISPERSELY REINFORCED

In article the principle of studying of work rubcon dispersely in normal sections outside of the center the compressed flexible reinforced elements, results of experimental researches is stated. The design procedure crackfirmness the compressed flexible elements of building designs on a basis rubcon dispersely with the account elastic the plastic properties is offered.

Keywords: rubcon dispersely, fiber, compositive building materials, waste.

В настоящее время с наметившимся ростом и развитием основных отраслей промышленности обозначилась проблема создания новых производственных зданий и сооружений со строительными конструкциями, обладающими повышенной эксплуатационной надежно-

© Суровцев И.С., Борисов Ю.М., Фёдоров И.В., 2009

126

элемента. Из проведенного эксперимента было установлено, что увеличение начального эксцентриситета приложения нагрузки, процента армирования, а также гибкости образца, увеличивает уровень образования трещин элементов. Увеличение уровня образования трещин элементов при увеличении процента армирования, гибкости и начального эксцентриситета наблюдали на всем интервале варьирования параметров. При этом можно отметить линейную зависимость между уровнем образования трещин внецентренно сжатых элементов из фиброкаутона от этих параметров.

Сравнительный анализ трещиностойкости фиброкаутона с трещиностойкостью бетона и полимербетонов показывает, что образование трещин во внецентренно сжатых элементах из фиброкаутона происходит примерно на том же уровне нагружения, что и в аналогичных элементах из других композитов [4, 5]. При этом отмеченные закономерности в образовании и развитии нормальных трещин носят схожий характер.

В результате эксперимента также было установлено, что в гибких элементах (λh=16…24), нагруженных с эксцентриситетом, появляется растянутая зона в сечении стойки, поэтому необходимо их армировать.

Проведенные исследования также показали, что для внецентренно сжатых гибких элементов из фиброкаутона перед образованием трещин характерна треугольная эпюра напряжений в сжатой зоне. Уровень трещинообразования в большей степени зависит от эксцентриситета приложения внешней силы, гибкости элемента и в меньшей от процента армирования. Принимая это во внимание, для аналитического описания можно рассматривать приближенную схему расчета усилий трещинообразования (см. рис.), особенностями которой являются:

N ео

хcrc

h

y

kt

k s

ky

128

–вне зависимости от уровня нагружения и характера напряженного состояния сечения остаются плоскими, то есть выполняется гипотеза плоских сечений;

–напряжения в сжатой зоне распределяются по треугольной эпюре;

–напряжения в растянутой зоне распределяются по прямоугольной эпюре;

–в момент образования трещин деформации фиброкаутона определяются с учетом упругопластических свойств.

Учитывая вышеизложенное, напряжения в крайнем сжатом волокне, выраженные через предел прочности фиброкаутона при растяжении, можно записать в виде:

Напряжения в арматуре определяем через деформации растянутой зоны:

где k E R - коэффициент, характеризующий упругопластические свойства фиброкаутона,

R

или, другими словами, отношение касательного модуля упругости в начале восходящей ветви диаграммы к секущему модулю, полученному в вершине диаграммы деформирования фиброкаутона при сжатии, εR – деформация при сжатии соответствующая максимальному

сопротивлению фиброкаутона; = Еs/Ek.

Уравнения равновесия с учетом сделанных допущений и выражений (1, 2) в момент образования трещин имеют следующий вид:

Решая систему уравнений (3) относительно xcrc, Ncrc, получаем усилие трещинообразования и высоту сжатой зоны в момент образования трещины.

Известно, что при длительном приложении нагрузки композиты снижают свои прочностные характеристики. Поэтому при расчете конструкций из фиброкаутонов и сталефиб-

129