Строительство и архитектура/4. Современные строительные материалы

К.т.н. Удербаев С.С.

Кызылординский Государственный университет им. Коркыт Ата, Казахстан

Оптимизация технологических параметров подготовки органического заполнителя при производстве арболита

Качественные и эксплуатационные показатели готовых изделий достигаются только в том случае, когда тщательно будут учтены комплекс физико-химических свойств применяемых сырьевых материалов и все факторы, влияющие на процессы формирования структуры.

Теория бетоноведения располагает множеством принципов получения качественных изделий. Однако, при практическим решении поставленной задачи варьировать всеми факторами технологического цикла производства изделий, довольно сложно.

Подбор оптимальных технологических параметров производства арболита осуществляли с применением математического метода планирования экспериментов для двух- и трехкомпонентной системы. В начальном этапе исследовании при обосновании технологического цикла подготовки сырьевых композиции к формованию исходили из теоретического принципа – эффективная подготовка органического заполнителя способствующей активное взаимодействие между частицами реагируемых веществ.

С целью оптимизации технологических параметров производства арболита был проведено математическое планирование экспериментальных работ. В частности на первом этапе было исследовано влияния способа подготовки органического заполнителя на прочность при 28 суточном твердении арболита. В качестве параметра оптимизации была принята прочность арболита.

Значение факторов и их уровни варьирования принимали такими, чтобы они могли охарактеризовать особенности параметров обработки и технологию изготовления арболитовых изделий. Для установления оптимального режима облагораживания органического заполнителя – рисовой лузги был реализован ротатабельный план второго порядка для 3-х переменных.

В процессе выполнения опытов, постоянными параметрами принимались следующие показатели:

- Состав арболитовой смеси, согласно ГОСТ -19222-84;

- Портландцемент М400 Шымкентского цементного завода.

Для определения уравнения регрессии и коэффициентов регрессии были использованы формулы:

где, b₀, b₁, b₂, b₁₁, b₂₂, b₁₂ – коэффициенты уравнения регрессии:

В таблице 1. представлен план проведения экспериментов в кодированных и натуральных переменных и приведены результаты экспериментов.

Таблица 1.

Уровни варьирования исследуемых факторов

Наименование исследуемых факторов	Код	Уровни варьирования
		-1,682	-1,0	0	+1,0	+1,682
Время вымачивания (τ), мин	Х1	10	14,05	20	24,05	30
Щелочность среды (рН), мин	Х2	12	12,81	14	15,19	16
Негашеная известь (НИ), %	Х3	2	2,41	3	3,59	4

Результаты проведения экспериментов представлены в таблице 2.

Таблица 2.

План и результаты проведения эксперимента

№пп	Уровни варьирования						Прочность при сжатии арболита*, МПа
	В кодированных переменных			В Натуральных переменных
	Х1	Х2	Х3	Х1	Х2	Х3
1.	+1	+1	+1	24,05	15,19	3,59	3,38
2.	-1	+1	-1	14,05	15,19	2,41	3,37
3.	+1	-1	+1	24,05	12,81	3,59	3,31
4.	+1	-1	-1	24,05	12,81	2,41	3,30
5.	-1	+1	+1	14,05	15,19	3,59	3,36
6.	-1	+1	-1	14,05	15,19	2,41	3,33
7.	-1	-1	+1	14,05	12,81	3,59	3,29
8.	-1	-1	-1	14,05	12,81	2,41	3,285
9.	+1,682	0	0	30	14	3	3,36
10.	-1,682	0	0	10	14	3	3,31
11.	0	+1,682	0	20	16	3	3,36
12.	0	-1,682	0	20	12	3	3,29
13.	0	0	+1,682	20	14	4	3,35
14.	0	0	-1,682	20	14	2	3,32
15.	0	0	0	20	14	3	3,35
16.	0	0	0	20	14	3	3,35
17.	0	0	0	20	14	3	3,35
18.	0	0	0	20	14	3	3,35
19.	0	0	0	20	14	3	3,35
20.	0	0	0	20	14	3	3,35

*-28 суточного возраста

Рисунок 1. Диаграмма зависимости прочности арболита

от изменения параметров подготовки органического заполнителя – рисовой лузги (Щелочность среды, время обработки) а) Негашеная известь -2,8%; б) Негашеная известь -3,2%;

Диаграмма зависимости прочности арболита от режима подготовки органического заполнителя, в частности от времени вымачивания и содержания негашеной извести приведен на рисунках 1.

На данном рисунке сплошными линиями соединены точки факторного пространства, характеризующиеся одинаковой прочностью. Округленная область факторного пространства характеризует оптимальные технологические параметры подготовки органического заполнителя при производстве арболита.

Реализация ротатабельного плана второго порядка для трех переменных позволило получить математическую модель зависимости прочности от режима подготовки органического заполнителя в виде полного квадратного уравнения:

Анализ диаграммы «время вымачивания – щелочность среды» в системе «активированная жидкая среда + рисовая лузга» позволяет сделать вывод, что высокую прочность при предложенном способе подготовки органического заполнителя можно достигнуть при следующих технологических параметрах производства арболита, в частности щелочность среды составило рН от 14 до 16, времени вымачивания – от 20-30 мин при расходе негашеной извести 2,8-3 % от общей массы активированной водной среды.