Влияние объемных влажностных деформаций древесного заполнителя на прочность и стойкость арболита к влагопеременным условиям

⇐ ПредыдущаяСтр 13 из 23Следующая ⇒

Приступая к исследованию, мы исходили из предположения о том, что изменение в диапазоне от 27—30 до 0% влажности арболита (состоящего на 80—90% по объему из древесного заполнителя), т.е. ниже точки насыщения древесных волокон (27-30%), должно отрицательно влиять на целостность его структуры вследствие таких объемных влажностных деформаций древесины, как набухание, усушка и коробление вследствие изменения количества гигроскопической влаги [29]. Было установлено, что образование структуры арболита сопровождается наряду с конструкционными (твердение цементного камня и повышение его сцепления с заполнителем) также и деструкционными процессами, вызываемыми в основном влажностными деформациями и давлением набухания древесного заполнителя. Оказалось, что прочность в процессе твердения арболита при изменении влажности нарастает неравномерно. Наибольшие структурные изменения наблюдаются при снижении общей влажности арболита ниже точки насыщения волокна (27—30%) древесного заполнителя. При этом максимальной прочности арболит разных составов достигает при влажности 15—17%. С дальнейшим снижением влажности прочность уменьшается, что объясняется влиянием деструкционных процессов. Снижение прочности арболита вследствие деструкционных процессов при уменьшении влажности арболита ниже 15—17% подтвердилось также исследованиями, которые показали, что в арболите, высушенном до абсолютно сухого состояния, а затем увлажненном до экстремального значения, первоначальная прочность не восстанавливается, т.е. снижение прочности не связано с известным положением о размягчении материала под воздействием влаги (рис. 16).

Рис.16. Кривые изменения прочности арболита при высушивании (1) и последующем увлаженении (2) и величина гистерезиса прочности (ΔR) в точке оптимальной влажности (W=16%) для арболита марки 35. Учитывая то, что по ГОСТ 19222—73 отпускная влажность арболита может доходить до 25% и определяется после испытания образцов, а экстремальные значения прочности принимают при 15-17%, в целях более объективной оценки прочностной характеристики при подборе составов смеси мы предложили полученное эмпирическим путем выражение, определяющее максимальную прочность R_сж(16) для образцов (с влажностью от 5 до 25%), отличающейся от усредненной 16%-ной влажности, соответствующей максимальной прочности для разных составов арболита R_сж(16) = R_сж(W)[1±α(W-16)]; (6) где R_сж(16) — предел прочности при сжатии при влажности 16%; R_сж(W) — предел прочности при сжатии при влажности W, %; а - поправочный коэффициент на влажность, полученный эмпирическим путем: а₁= 0,03 для составов смеси без добавок; а₂= 0,02 для составов, рекомендуемых Руководством 6-74; а₃= 0,015 для составов с минеральными добавками; а₄ = 0,01 для составов с полимерными добавками. Поправочный коэффициент принимается со знаком плюс при W>16 и минус при W<16; W — влажность испытуемого образца; 16 — усредненная влажность, соответствующая максимальной прочности арболита для разных составов, %. Установлено, что для арболита критерием прочности может служить не только коэффициент размягчения (К_разм), но и предлагаемый нами коэффициент сохранения прочности при полной усадке (К^R_у), который для разных составов арболита изменяется в пределах от 0,69 для арболита без добавок до 0,86 для арболита с полимерными добавками: К^R_у=R_сж(а.с.)/R_сж(16) (7) где R_сж(а.с.) - прочность образца, высушенного до постоянной массы, МПа. Экспериментально показано, что процесс набухания древесного заполнителя и арболита сопровождается развитием значительного давления набухания, что является одной из основных причин его напряженного состояния. Для обнаружения структурных изменений деструкционного характера в контактных зонах, вызванных объемными деформациями древесного заполнителя в процессе попеременного увлажнения и высыхания, испытывались одни и те же образцы через каждый цикл такой обработки на импульсном ультразвуковом дефектоскопе модели "ДУК"-20. С каждым последующим циклом регистрировалось уменьшение скорости прохождения ультразвука через испытуемый арболитовый образец, что свидетельствует о развитии дефектов структуры.

Исследования показали, что прочность и стойкость арболита на любом органическом целлюлозном заполнителе — функция следующих основных факторов:

R = f(К,А, Ц, ε_Д.Н., Д^-1, В^-1, F_уд^-1, ε_с.у.^-1) (8)

где К - коэффициент формы заполнителя (отношение длины к ширине); А - адгезия древесного заполнителя к цементному камню; Ц — расход портландцемента на 1 м³ арболита; Д - расход древесного заполнителя на 1 м^З арболита; В — расход воды на 1 м^З арболита; F_уд - удельная поверхность древесного заполнителя, м²/кг; ε_с.у - свободная усадка арболита; ε_Д.Н. - давление набухания.

Из приведенной функциональной зависимости видно, что резервом повышения структурной прочности и стойкости в эксплуатационных условиях (попеременное увлажнение и высыхание) может быть снижение объемных деформаций древесного заполнителя и усадочных деформаций арболита, а также повышение адгезии в системе дерево - цементный камень.

Исследованиями было установлено влияние удельной поверхности древесного заполнителя на величину частично стесненной деформации и развивающегося усилия набухания для арболита со средней плотностью 680 кг/м³ (рис. 17). Также определена зависимость частично стесненной деформации и развивающегося усилия набухания (рис. 18) от различной средней плотности арболита. Значительное снижение частично стесненных влажностных деформаций для исследованных составов арболита, а также развиваемое давление набухания с каждым последующим циклом попеременного увлажнения и высыхания особенно в первых пяти циклах, указывают на целесообразность выдерживания изделий на открытых складах для стабилизации влажностных деформаций, что в значительной мере исключает возможность возникновения этих процессов в уже возведенных сооружениях.

В качестве дополнительного критерия оценки прочности и стойкости к влагопеременным условиям нами предложен "коэффициент стойкости"

К_ct=R_ct(16) / R_ст(5Ц)

равный отношению максимальной прочности (соответствующей влажности 16%) и прочности того же образца после пяти циклов попеременного увлажнения и высыхания в частично стесненных условиях. Состав может быть рекомендован, если стойкость арболита к влагопеременным воздействиям выше стойкости контрольного образца, изготовленного из смеси, состав которой регламентирован ГОСТ 19222-73 "Арболит и изделия из него" и "Руководство по проектированию и изготовлению изделий из арболита" (Руководство 6-74) на соответствующую марку и плотность, т.е. если К_ст (предложенный состав) больше К_ст(контрольный состав по Руководству 6-74).

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 277; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 121314 15 16 17 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!