ВЛИЯНИЕ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНОГО МОДИФИКАТОРА НА ПРОЧНОСТЬ КЕРАМЗИТОБЕТОНА
Описана технология модификации керамзитобетона вторичным поливинилхлоридом. Результаты испытания полученных образцов. Описана технология приготовления легкой бетонной смеси и режимы ее термообработки.
Модификация бетонов высокомолекулярными соединениями - распространенный и достаточно изученный способ улучшения их деформативно - прочностных свойств, коррозионной стойкости и морозостойкости. Введение твердых отходов термопластов в состав бетонной смеси малоизученный прием модификации легких бетонов, так как имеющиеся в наличии твердые полимерные отходы переpaбатываются, как правило, до 50 % в те же изделия, что и товарный продукт: пленку, трубы, окна и двери, профильные изделия и предметы ширпотреба.
Для модификации структуры керамзитобетона был использован вторичный поливинилхлорид (ПВХ) - мелко измельченный отход производства дренажных гофрированных труб фpaкции 0,006-0,15 мм, более 90 % которых составляет ПВХ. Для снижения хрупкости композиции, обеспечения равномерности перемешивания и снижения температуры плавления ПВХ предварительно смешивается с дибутилфталатом (ДБФ), выдерживается не менее 6 часов, после чего вводится в состав бетонной смеси на стадии перемешивания заполнителей.
Для равномерного распределения отходов ПВХ в бетонной смеси и последующего оплавления при термообработке приняли наиболее распространенный и доступный пластификатор - дибутилфталат (ДБФ) ДБФ - эмпирическая формула С16Н22О4.
Для приготовления керамзитобетона, в качестве крупного заполнителя применялся керамзитовый гравий крупностью зерен 5-20 мм, марки по насыпной плотности 600 кг/м3.
В качестве мелкого заполнителя была применена смесь дробленого и обжигового керамзитового песка в соотношении по объему 1:3, песок кварцевый (речной) и карбонатный. При этом модуль крупности составлял соответственно 1,9:1,5:1,4. Насыпная плотность песков: дробленого керамзитового, кварцевого и карбона составляла соответственно 950, 1400, 1310 кг/м3, насыпная плотность обжигового керамзитового песка - 650 кг/м3. Бетонные смеси приготовляли на портландцементе марки 400 Воскресенского цементного завода. В экспериментальных работа применялись также традиционные для легких бетонов добавки, воздухововлекающая - СДО и пластифицирующая ЛСТМ-2.
Были исследованы основные физико-механические свойства керамзитобетона с добавкой измельченного вторичного поливинилхлорида, вводимого в бетонную смесь при ее приготовлении.
Для правильной оценки влияния модифицирующей добавки необходимо, придерживаться стабильного состава исходного бетона, несмотря на различие в видах песка. Целесообразно, также, оценить возможное снижение расхода цемента в модифицированных бетонах для равномарочных бетонов. Все эксперименты выполнялись на бетонных смесях равной пластичности в интервале 1,5-2,0 осадки
конуса.
Экспериментально оптимизирована следующая последовательность приготовления бетонов модифицированных отходами ПВХ:
1. Загрузка и перемешивание заполнителей совместно с композицией «ПВХ+ДБФ» и 1/3 воды.
2. Введение цемента с пластифицирующей добавкой и 1/3 воды.
3. Оставшаяся часть воды с воздухововлекающей добавкой. Общее время перемешивания составляющей 5-7 мин.
Введение пастообразной композиции «ПВХ+ДБФ» вместе с заполнителем обеспечивает равномерное распределение ее по объему изделия, при этом необходимо увеличивать время перемешивания на этой стадии на 1-1,5 мин, что приводит к полному разрушению «комков» ПВХ с агрегированными по поверхности частицами песка.
После формирования образцы подвергались термообработке по различным температурно-временным режимам: тепловлажностной обработке по режиму: 4 часа предварительная выдержка, 3 часа подъем температуры, 5 часов изотермическая выдержка при Т = 75 °С, 8 часов естественное остывание (4-3-5-8); сухой прогрев при Т = (140-150) °С по режиму 4-1,5-4,5-8.
Цель варьирования тепловых режимов - добиться оптимальных условий для плавления ПВХ, превращения его формы и омоноличивания дефектов структуры цементно-песчаной матрицы бетона.
При этом были определены следующие хаpaктеристики: кубиковая прочность, средняя плотность, призменная прочность, прочность на растяжение, начальный модуль упругости, коэффициент Пуассона, предельные деформации, ползучесть и усадка, а также коэффициент теплопроводности, исследовалась морозостойкость.
В качестве объекта модификации выбраны керамзитобетоны М75...М100 (В5...В75) на различных песках: кварцевом, карбонатном и дробленном керамзитовом. Выбор различных типов песков обусловлен необходимостью расширить номенклатуру модифицированных бетонов. Контрольные составы бетонов плотной и поризованной структуры приведены в таблице.
М |
Бетон |
Цемент, кг |
Керамзит по фр., л |
Песок, л |
Вода, м |
Добавки, % |
||
10-20 мм |
5-10 мм |
СДО |
ЛСТ |
|||||
1 |
Плотный М100 (В7, 5) |
260 |
360 |
540 |
500 |
190-250 |
- |
- |
2 |
Поризован-ный М75 (В5, 0) |
250 |
400 |
600 |
350 |
170-180 |
0,2 |
0,2 |
Высокотемпературная сушка образцов - наиболее эффективный способ термообработки для контрольных и модинфицированных образцов, как на кварцевом, так и на карбонатном песках. Следует отметить значительное возрастание прочности бетона после модификации и ярко выраженное уплотняющее действие композиции «ПВХ+ДБФ».
Опытные формовки, проведенные на различных видах песков показали, что введение отходов ПВХ свыше 35 кг/м3 в состав бетонной смеси нецелесообразно, так как это не приводит к существенному увеличению прочности керамзитобетона (рисунок).
Соотношение объемов ДБФ и ПВХ в период подготовки модифицирующей композиции должно быть близко к 0,3-0,5, так как снижение этой величины менее 0,3 приводит к комкуемости ПВХ в бетономешалке и неравномерности перемешивания по объему бетонной смеси.
При модификации отходами ПВХ керамзитобетона на пористом керамзитовом песке, что на керамзитобетоне плотной структуры без воздухововлекающих добавок эффект значительно снижается. Так, например, для поризованного керамзитобетона увеличение прочности после модификации составляет 100 %, а для керамзитобетона плотной структуры 20 %. Это обстоятельство связано, с возможностью заполнения поровой структуры бетона расплавленной композицией ПВХ, увеличивающейся в объеме в несколько раз по сравнению с объемом исходного, полимера. Кроме того, выделение летучих их веществ при ТО в большей степени разрыхляет структуру плотного бетона, чем поризованного.
Зависимость прочности при сжатии и плотности бетона от содержания отходов ПВХ
Изменение плотности бетонов на кварцевом и керамзитовом песках при увеличении содержания ПВХ в целом также хаpaктеризуется экстремальными зависимостями с максимумом, приходящимся на содержание ПВХ в количестве 35 кг/м3 или около 60 л/м3 (рисунок б).
При этом следует отметить, что при увеличении плотности бетонов менее чем на 200 кг/м3, прочность при сжатии пpaктически удваивается. Снижение плотности бетона при увеличении концентрации ПВХ вызвано разуплотнением структуры бетона выделяющимися в большом объеме газообразными продуктами
С пpaктической точки зрения большой интерес представляет поверхностная модификация бетонов полимеризующимися составами. Для такого рода изделий и конструкций, например, плит полов, стеновых камней и др. эксплуатирующихся в условиях одностороннего воздействия агрессивной, водной, воздушной среды или механического воздействия (абразивный износ, ударные нагрузки) достаточно провести поверхностную (1,0-1,5), а не объемную модификацию. Кроме того, ПВХ расплавляясь в структуре бетона во время термообработки стремится под действием силы тяжести к нижней поверхности изделия и концентрация его, а значит, и модифицирующее воздействие должно быть выше с нижней (во время термообработки) поверхности.
Для оценки этих предположений были изготовлены образцы - кубы и плиты из керамзитобетона с добавкой ПВХ (по объему) в интервале до 200 л/м3 по насыпному объему. После термообработки при 150 °С в течение 5 часов образцы испытывались на истираемость по нижней и по верхней граням - «лицом вниз» и «лицом вверх».
Для определения технологических особенностей поверхностной модификации бетонных изделий были отформованы образцы - призмы из керамзитобетона на карбонатном песке бетонного слоя с ПВХ по одной из граней от I до 3 см. После термообработки по режиму 150 °С в течение 5 часов призмы испытывались на прочность при растяжении. Разрушение образцов происходило по не модифицированному бетону, ни каких дефектов в контактной зоне до и после испытаний не наблюдалось. Значение прочности при растяжении при этом составляет 0,9-1,1 МПа.
Таким образом, послойное формование изделий можно успешно применять при модификации одной из граней различных плит полов, тротуарных плит, стеновых блоков, поверхности архитектурных элементов.
Для модифицированного оптимальной добавкой ПВХ бетона линейный классический вид зависимости сохраняется, но на более высоком уровне. Из представленных зависимостей следует, что при экстраполяции прямых в область более высших значений расхода цемента эффект введения ПВХ для одномарочных бетонов, например, MI50 (BI2,5) будет эквивалентен снижению расхода цемента на 60-70 кг/м3.
Выводы
1. Установлено, что введение мелкодисперсных отходов ПВХ в оптимальных дозировках - 50-100 л в насыпном виде или 35-70 кг/м3 способствует увеличению прочности керамзитобетона на различных песках в 1,5-2 раза.
2. Введение отходов ПВХ в бетонную смесь возможно только после совмещения с пластификатором в соотношении I: (0,3-0,5) по объему и выдержки композиции не менее 6 часов.
3. Установлено, что на керамзитобетоне плотной структуры без воздухововлекающих добавок эффект модификации композицией «ПВХ+ДБФ» значительно снижается. Для поризованного керамзитобетона увеличение прочности после модификации составляет 100 %, а для керамзитобетона плотной структуры 20 %.
4. Экспериментально обосновано, что высокотемпературная cyшка образцов при температуре 140-150 °С в течение 4-5 часов наиболее эффективный способ термообработки с ПВХ на всех видах мелких заполнителей.
5. Доказано, что эксплуатационные качества поверхности модифицированных образцов зависят от их прострaнcтвенного расположения во время термообработки, вследствие оплавления ПВХ и перемещения под воздействием собственной массы.
6. В интервале расхода цемента от 180 до 260 кг/м3 для керамзитобетона с ПВХ и без него прочность при сжатии изменяется по линейному закону, но на более высоком уровне для модифицированных бетонов. Установлено, что для равнопрочных бетонов эффект модификации эквивалентен экономии расхода цемента 60-70 кг/м3.
7. Экспериментально подтверждена возможность поверхностной модификации бетонных изделий методом послойной укладки бетонных смесей с ПВХ и без него. Отслоений и дефектов в контактном слое не наблюдается. При испытаниях на прочность при растяжении граница разрушения проходит по не модифицированному слою.
03 05 2024 20:24:56
Статья в формате PDF 297 KB...
02 05 2024 13:50:43
Статья в формате PDF 116 KB...
01 05 2024 3:10:59
Статья в формате PDF 240 KB...
30 04 2024 20:51:27
Статья в формате PDF 111 KB...
29 04 2024 22:22:40
Статья в формате PDF 273 KB...
28 04 2024 22:17:32
Статья в формате PDF 253 KB...
27 04 2024 17:55:25
Статья в формате PDF 363 KB...
26 04 2024 9:40:42
Статья в формате PDF 262 KB...
25 04 2024 0:53:10
Статья в формате PDF 106 KB...
24 04 2024 16:26:10
Статья в формате PDF 174 KB...
23 04 2024 7:18:41
Статья в формате PDF 109 KB...
22 04 2024 13:24:47
Приведены данные по петрологии и потенциальной рудоносности умеренно-щелочных гранитоидов Нагорного Сангилена, которые по сумме признаков отнесены к анорогенному типу. Показано ведущее значение в генерации этих фельзических интрузивных образований флюидного режима, в котором доминирующую роль играли концентрации плавиковой кислоты. ...
21 04 2024 17:18:29
Статья в формате PDF 103 KB...
20 04 2024 16:23:30
Статья в формате PDF 109 KB...
19 04 2024 2:44:48
Изучен биохимический статус свиней крупной белой породы Западной Сибири. Установлено влияние возраста на активность аминотрaнcфераз, которая уменьшается в процессе онтогенеза. Полученные данные могут являться основой для постоянного мониторинга селекционируемых популяций. ...
18 04 2024 11:23:28
Статья в формате PDF 124 KB...
17 04 2024 14:59:19
Статья в формате PDF 111 KB...
15 04 2024 0:30:35
Статья в формате PDF 115 KB...
14 04 2024 8:48:42
Работу вычисляют по формуле: dA=FdS или A=FS. Но эта формула применима только для силы вызывающей изменение кинетической энергии тела. Для других сил (трения, упругой деформации, центростремительных) работу нужно вычислять по формуле: , где - импульс силы. ...
13 04 2024 22:46:20
Статья в формате PDF 117 KB...
12 04 2024 3:49:33
Статья в формате PDF 118 KB...
10 04 2024 9:42:59
Статья в формате PDF 267 KB...
09 04 2024 19:25:53
Статья в формате PDF 581 KB...
08 04 2024 13:47:27
Статья в формате PDF 317 KB...
07 04 2024 23:14:19
Статья в формате PDF 298 KB...
06 04 2024 20:18:53
Статья в формате PDF 113 KB...
05 04 2024 6:55:14
Задачу формирования интеллекта учащихся призвана решать современная школа и, в первую очередь, учебные заведения с названиями «лицей» и «гимназия». В представленной работе излагаются сведения об основных этапах по подготовке и проведению школьной научно-пpaктической конференции «В науку первые шаги», которая ежегодно проводится в Лицее № 37 г. Саратова. В рамках конференции каждый учащийся 11 класса защищает выпускную работу по профильному предмету (математике, физике, информатике, химии, биологии и др.). Подготовка к защите выпускной или творческой работы по химии способствует личностно-ориентированному обучению и воспитанию школьников, развитию активности и самостоятельности, учит работать с библиографической и информационно-справочной литературой, пользоваться электронными каталогами через систему Internet, знакомит с историей науки, развивает экспериментальные навыки, обучает целенаправленным наблюдениям. ...
04 04 2024 0:25:29
В статье представлен анализ современных данных о морфологических особенностях слизистой оболочки и магистральных сосудов полости носа, отражена их специфика и значение в аспектах кранио-фациальных травм и обусловленных ими носовых кровотечений. Приводятся последние научные данные о значении нарушений в системе гемостаза и регуляторных механизмов гемомикроциркуляции в патогенезе рецидивов травматических носовых кровотечений. ...
03 04 2024 16:29:25
Статья в формате PDF 313 KB...
02 04 2024 14:25:21
Статья в формате PDF 151 KB...
31 03 2024 16:35:49
Статья в формате PDF 285 KB...
30 03 2024 10:40:27
Статья в формате PDF 133 KB...
29 03 2024 13:10:33
Статья в формате PDF 131 KB...
28 03 2024 6:13:34
Статья в формате PDF 250 KB...
27 03 2024 0:36:16
В результате патогенетического обоснования компьютерной дермографии (КД) изучены возможности использования этого метода при бронхиальной астме (БА) у 176 пациентов в возрасте от 3 до 15 лет. Показаны возможности использования КД для диагностики периода БА, форм тяжести и тяжести приступа заболевания, дифференциальной диагностики интермиттирующей и персистирующей БА, контроля течения и оценки эффективности терапии у детей и подростков. ...
26 03 2024 6:39:33
Статья в формате PDF 119 KB...
25 03 2024 22:31:26
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::