сборник докладов. 1МССФ-2020 том 2. Кафедра строительства и городского хозяйства v международный студенческий строительный форум 2020 Белгород, 26 ноября 2020 г Том 2 Сборник докладов Белгород 2020
 Скачать 4.55 Mb.
|
|
уравнения регрессии для средней плотности п ен ог и п са Y 1 3 7 5 3 6 3 7 5 5 7 2 3 1 1 6 3 1 0 5 7 1 2 4 0 1 2 0 8 5 2 8 1 0 8 4 6 5 1 9 8 9 9 7 3 92 4 9 3 2 8 5 9 8 Сумма при линейных членах 8 X 2 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 0 0 1 -1 0 0 0 0 0 Y 1 X 2 3 7 5 3 6 3 -7 5 5 -7 2 3 1 1 6 3 10 57 -1 2 4 0 -1 2 0 8 0 0 6 5 1 -9 8 9 0 0 0 0 0 -1 3 0 6 X 3 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 Y 1 X 3 3 7 5 -3 6 3 7 5 5 -7 2 3 1 1 6 3 -1 0 5 7 1 2 4 0 -1 2 0 8 0 0 0 0 9 7 3 -9 2 4 0 0 0 2 при квадратичных членах 0 8 4 9 6 Y 1 X 2 2 3 7 5 3 6 3 7 5 5 7 2 3 1 1 6 3 1 0 5 7 1 2 4 0 1 2 0 8 0 0 6 5 1 9 8 9 0 0 0 0 0 8 5 2 4 Y 1 X 3 2 3 7 5 3 6 3 7 5 5 7 2 3 1 1 6 3 1 0 5 7 1 2 4 0 1 2 0 8 0 0 0 0 9 7 3 9 2 4 0 0 0 8 7 при взаимодействиях 0 0 -5 1 2 Y 1 X 1 X 3 3 7 5 -3 6 3 7 5 5 -7 2 3 -1 1 6 3 1 0 5 7 -1 2 4 0 1 2 0 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -94 Y 1 X 2 X 3 3 7 5 -3 6 3 -7 5 5 7 2 3 1 1 6 3 -1 0 5 7 -1 2 4 0 1 2 0 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 54 156 Таблица Расчет параметров для определения ко эф ф иц ие нт ов ура вн ен ия регрессии для прочности на сжатие п ен ог ип са Y 2 0 ,8 6 6 0 ,8 0 1 3 ,9 3 5 3 ,4 4 1 8 ,5 2 7 ,0 2 4 1 3 ,4 8 5 1 1 ,7 4 6 1 ,8 0 5 9 ,4 6 3 ,0 2 6 ,7 4 7 ,8 8 5 ,9 5 5 ,6 8 2 5 ,5 5 5 ,4 Сумма при линейных членах 0 0 1 -1 0 0 0 0 0 Y 2 X 2 0 ,8 7 0 ,8 -3 ,1 4 -2 ,8 4 8 ,5 2 7 ,0 2 -1 3 ,4 9 -1 1 ,7 5 0 0 3 ,0 2 -6 ,7 4 0 0 0 0 0 -1 9 ,1 2 X 3 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 Y 2 X 3 0 ,8 7 -0 ,8 3 ,1 4 -2 ,8 4 8 ,5 2 -7 ,0 2 1 3 ,4 9 -1 1 ,7 5 0 0 0 0 7 ,8 8 -5 ,9 5 0 0 0 5 ,7 при квадратичных членах 4 2 ,8 4 8 ,5 2 7 ,0 2 1 3 ,4 9 1 1 ,7 5 0 0 3 ,0 2 6 ,7 4 0 0 0 0 0 5 9 ,5 8 Y 2 X 3 2 0 ,8 7 0 ,8 3 ,1 4 2 ,8 4 8 ,5 2 7 ,0 2 1 3 ,4 9 1 1 ,7 5 0 0 0 0 7 ,8 8 5 ,9 5 0 0 0 6 3 ,6 при взаимодействиях 0 ,8 7 -0 ,8 3 ,1 4 -2 ,8 4 -8 ,5 2 7 ,0 2 -1 3 ,4 9 1 1 ,7 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -2 ,6 8 Y 2 X 2 X 3 0 ,8 7 -0 ,8 -3 ,1 4 2 ,8 4 8 ,5 2 -7 ,0 2 -1 3 ,4 9 1 1 ,7 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0 ,6 7 157 Таблица 5 Расчетные значения коэффициентов уравнения регрессии b 0 b 1 b 2 b 3 b 11 b 22 b 33 b 12 b 13 b 23 ρ ср , кг/м 3 861,08 - 300,8 -130,6 23,1 -52,46 -38,46 90,04 -64 -11,75 6,75 R сж , МПа 5,6 - 3,939 -1,912 0,57 0,033 -0,72 1,316 0,497 -0,335 - 0,084 Уравнение регрессии для средней плотности Y 1 =861,08-300,8∙X 1 -130,6∙X 2 +23,1∙X 3 -52,46∙Х 1 2 -38,46∙Х 2 2 +90,04∙Х 3 2 -64∙X 1 ∙X 2 -11,75∙X 1 ∙X 3 +6,75∙X 2 ∙X 3 (5) Уравнение регрессии для средней прочности на сжатие Y 1 =5,6-3,939∙X 1 -1,912∙X 2 +0,572∙X 3 +0,033∙Х 1 2 -0,719∙Х 2 2 +1,316∙Х 3 2 +0,497∙X 1 ∙X 2 -0,335∙X 1 ∙X 3 -0,084∙X 2 ∙X 3 (6) где X 1 = МОРПЕН-0,052 0,052 ; X 2 = Esapon 1214-0,047 0,047 ; X 3 = Melment F10-0,0315 0,0315 ; Используем полученные уравнения регрессии проведем анализ влияния исследуемых факторов на среднюю плотность и прочность на сжатие газобетона. Зависимости средней плотности и прочности на сжатие пеногипса от количества Морпена (рис. 2): Х (7) Х (8) Зависимости средней плотности и прочности на сжатие пеногипса от количества Esapon 1214 : Х (9) Х (10) Зависимости средней плотности и прочности на сжатие пеногипса от количества Melment F10 : Х (11) Х (12) 158 Рис. 2. Зависимость физико-механических характеристик пеногипса от количества Морпена, Esapon 1214, Melment F10: а – средней плотности б – средней прочности на сжатие Кривая изменения средней плотности и прочности на сжатие от количества Морпена и Esapon 1214 имеет убывающий характер. 159 Кривая зависимости средней плотности имеет криволинейный характер, при количестве суперпластификатора Melment = 0,063 % происходит увеличение средней плотности и прочности, при количестве 0,032 % наблюдается снижение плотности и прочности соответственно. Данные о совместном влиянии количества пенообразователей и суперпластификатора на плотность и прочность пеногипса можно получить с помощью двухфакторных номограмм (рис. 3, 4). Рис. 3. Номограммы средней плотности пеногипса ( ρ ср , кг/м 3 ) от количества Морпена (X 1 ), Esapor 1214 (X 2 ) и Melment F10 (X 3 ) Наиболее востребованными в строительстве являются стеновые ячеистые блоки с маркой по плотности в диапазоне D300-D800. Ячеистые блоки с маркой по плотности D300…D500 являются теплоизоляционными, блоки с марками по плотности D500…D800 используются как конструкционно-теплоизоляционные. В нормативной литературерегламентированы необходимые значения минимальных классов по прочности на сжатие для каждой марки ячеистых бетонов неавтоклавного твердения по плотности [6]. 160 Соответствие результатов эксперимента и диапазона необходимых нормативных значений прочности показаны в табл. 6. Рис. 4. Номограммы средней прочности пеногипса на сжатие ( R сж , МПа) от количества Морпена (X 1 ), Esapor 1214 (X 2 ) и Melment F10 (X 3 ) Таблица Марка по средней плотности Класс по прочности на сжатие экспериментальный) Класс по прочности на сжатие по ГОСТ 25485-89) D300 B0,5 B0,35…B1 D500 B1 В D600 В В1…В2 D700 В В1,5…В2,5 D800 В В2…В3,5 Разработанные составы пеногипса марки D300…D800 с классом прочности на сжатие В0,5…В3,5 соответствуют необходимым значениям, соответственно данные составы возможны к применению в строительстве в качестве аналога стеновым блокам из ячеистого бетона. 161 Библиографический список 1. ГОСТ 125-2018. Вяжущие гипсовые. Технические условия. Введ. 01.05.2019. М Стандартинформ, 2018. 12 с. 2. Сулейманова, Л.А. Компьютерное моделирование технолого- экономических задач методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 270106 – Производство строительных материалов, изделий и конструкций Текст / сост. Л.А. Сулейманова. – Белгород Изд-во БГТУ, 2008. – 56 с. 3. Рекомендации по применению методов математического планирования эксперимента в технологии бетона Текст. – М НИИЖБ Госстроя СССР, 1982. – 103 с. 4. Джонс, М. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных Текст / М. Джонс, Ф. Лион. – М Мир, 1980. – 610 с. 5. ГОСТ 5802-86. Растворы строительные. Методы испытаний. Введ. 01.07.1986. М Стандартинформ, 2010. 16 с. 6. ГОСТ 25485-89. Бетоны ячеистые. Технические условия. Введ. 01.01.1990. М ИПК Издательство стандартов, 2003. 12 с. Артамонова Е.Г., магистрант Артамонов ПА, магистрант Научный руководитель проф. др техн. наук Лукутцова Н.П. Брянский государственный инженерно-технологический университет, г. Брянск, Россия ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МИКРОКРЕМНЕЗЕМА НА СВОЙСТВА МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА Аннотация. Представлены результаты исследований влияния микрокремнезема (МК) на среднюю плотность и прочность мелкозернистого бетона (МЗБ) в возрасте 3 суток. Методом трехфакторного планирования эксперимента установлены зависимости свойств мелкозернистого бетона от содержания микрокремнезема, трепела и суперпластификатора С, что позволяет прогнозировать их значения при варьировании состава бетонной смеси. 162 Ключевые слова мелкозернистый бетон, микрокремнезем, трепел, планирование эксперимента, средняя плотность, прочность, время твердения. В настоящее время в России и за рубежом динамично развиваются научные исследования, направленные на модифицирование бетонов комплексными микро- [1-5] и нанодобавками [6-11]. В качестве сырья для производства высокодисперсных кремнеземистых добавок для бетонов на сегодняшний момент наиболее изучены и распространены активные минеральные добавки на основе диатомита, трепела, опоки и техногенных кремнеземсодержащих материалов (микрокремнезем, быстро охлажденные шлаки, высококальциевые золы уноса и др) [12, 13]. Насыщение цементной матрицы высокодисперсными частицами является предпочтительным способом регулирования структуры и свойств бетонов, а использование при этом высокоэффективных добавок, содержащих в своем составе микрочастицы, способствует снижению расхода наиболее дорогостоящего компонента бетонной смеси – цемента. С целью использования микрокремнезема в качестве замены части цемента активной минеральной добавкой, было изучено влияние содержания микронаполнителя на свойства бетона методом трехфакторного планирования эксперимента. В качестве составляющих для приготовления мелкозернистой бетонной смеси применялись следующие сырьевые материалы портландцемент производства ОАО Белорусский цементный завод марки ЦЕМ II/А–К (Ш-П) Н кварцевый намывной песок ООО Карьер с модулем крупности 1,6; затворяющая жидкость – водопроводная вода (МУП Брянский городской водоканал микронаполнители - трепел месторождения «Гришина Слобода и микрокремнезем марки 85 U; С - добавка, относящейся к классу суперпластификаторов, представляет собой смесь натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот различной молекулярной массы. Определение зависимостей свойств мелкозернистого бетона от содержания микрокремнезема проводилась методом трехфакторного планирования эксперимента с обработкой результатов и построением номограмм с помощью компьютерных программ UROFRY и SigmaPlot. В качестве варьирующих факторов выбраны следующие расход микрокремнезема (Мк = х, трепела (Т = х, суперпластификатора С С = х. 163 Для микрокремнезема (Мк, %) интервал варьирования составил от 0 до 30%, для трепела Тот до 40%, для суперпластификатора Сот до 1%. Результаты выполненных экспериментов и обработки полученных данных показали, что зависимость свойств МЗБ от выбранных влияющих факторов описывается следующими уравнениями регрессии 𝑦 1 (R c ) = 14,55 – 0,92 𝑥 1 – 0,85 𝑥 2 + 0,35 𝑥 3 – 1,25 𝑥 1 2 – 0,24 𝑥 2 2 – 2,87 𝑥 3 2 − 0,06 𝑥 1 𝑥 2 – 0,24 𝑥 1 𝑥 3 – 0,20𝑥 2 𝑥 3 ; (1) и 6,05 - 0,16 𝑥 2 + 0,88 𝑥 3 – 1,02 𝑥 1 2 – 0,78 𝑥 2 2 – 2,01 𝑥 3 2 – 0,09 𝑥 1 𝑥 2 – 0,29 𝑥 1 𝑥 3 + 0,26 𝑥 2 𝑥 3 ; (2) ро) = 2311,13 − 20,21x 1 + 163x 2 − 21,73x 3 x 3 + 2,69x 1 2 + 2,02x 2 2 − 12,66x 3 2 − 26,25x 1 x 2 + 17,75x 1 x 3 − 30x 2 x 3 . (3) Из номограммы, представленной на рисунке 1, следует, что зависимость прочности МЗБ от содержания микрокремнезема без добавки трепела носит экстремальный характер. Увеличение расхода МК от 0 дои суперпластификатора Сот до 1% приводит к росту прочности при сжатии от 11,1 до 15,2 МПа, то есть, в 1,4 раза. Последующее увеличение расхода микрокремнезема от 30 дои суперпластификатора Сот до 2%, приводит к снижению R c в 1,5 раза от 15,2 до 10,5 МПа. Рис. Номограмма зависимости прочности при сжатии в возрасте 3 суток от влияющих факторов Рис. 2. Номограмма зависимости прочности при изгибе в возрасте 3 суток от влияющих факторов 164 Рис. 3. Номограмма зависимости средней плотности образцов в возрасте 3 суток от влияющих факторов При среднем уровне расходе трепела, равном 20%, увеличение содержания микрокремнезема от 0 дои суперпластификатора Сот до 1% вызывает рост прочности при сжатии в 1,4 раза от 10,7 до 14,5 МПа. В случае увеличения расхода МК от 30 дои Сот до 2%, прочность при сжатии снижается в 1,5 раза от 14,5 до 9,6 МПа. При максимальном расходе трепела, равном 40 %, увеличение содержания МК от 0 дои Сот до 1% происходит увеличение прочности в 1,4 раза от 9,9 до 13,6 МПа. Увеличение содержания микрокремнезема от 30 дои Сот до 2% приводит к существенному снижению прочности при сжатии в 1,6 раза от 13,6 до 8,2 МПа. Анализ номограммы, приведенной на рисунке 2, показывает, что увеличение расхода трепела от 0 дои суперпластификатора Сот до 1% в составе МЗБ без микрокремнезема, способствует росту прочности при изгибе в 2,6 раза от 1,9 до 5,0 МПа. Дальнейшее увеличение расхода трепела от 20 дои Сот до 2%, приводит к снижению прочности при изгибе в 1,7 раза от 5 до 3 МПа. В случае расхода микрокремнезема, равном 30 %, увеличение содержания трепела от 0 дои Сот до 1% прочность при изгибе возрастает от 2,7 до МПа, то есть, в 2,2 раза. В тоже время, увеличение расхода трепела от 20 дои Сот до 2% способствует снижению прочности при изгибе в 1,4 раза от 6,0 до 4,2 МПа. При максимальном расходе микрокремнезема, равном 60 % увеличение расхода трепела от 0 дои суперпластификатора Сот до 1% приводит к росту прочности при изгибе от 1,5 до 5 МПа, то есть в 3,3 раза. Увеличение расхода трепела от 20 дои суперпластификатора Сот до 2% снижает прочность при изгибе от 5,0 до 3,4 МПа, то есть в 1,5 раза Анализ номограммы, приведенной на рисунке 3 установил, что увеличение расхода микрокремнезема от 0 дои трепела от 0 до 20% без суперпластификатора С приводит к небольшому росту средней плотности от 2255,0 до 2320,2 кг/м3. Дальнейшее увеличение расхода микрокремнезема от 30 дои трепела от 20 до 40% также незначительно повышает среднюю плотностьот 2320,2 до 2342,1 кг/м3. В случае расхода суперпластификатора Сна среднем уровне, равном 1%, увеличение содержания микрокремнезема от 0 дои трепела от 0 до 20%, средняя плотность снижается от 2393,6 до 2311,1 кг/м 3 . Увеличение микрокремнезема от 30 дои трепела от 20 до 40%, также приводят к незначительному снижению средней плотности от 2311,1 до 2285,2 кг м При максимальном расходе С, равном 2%, увеличение расхода микрокремнезема от 0 дои трепела от 0 до 20% средняя плотность МЗБ снижается от 2307,1 до 2276,8 кг/м 3 . Увеличение микрокремнезема от 30 дои трепела от 20 до 40% способствует дальнейшему уменьшению средней плотности от 2276,8 до 2203,2 кг/м 3 Таким образом, были получены уравнения регрессии и номограммы зависимостей средней плотности и прочностных показателей в возрасте 3 суток твердения мелкозернистого бетона от варьирующих факторов. Анализ полученных результатов показал, что микрокремнезем может эффективно использоваться в мелкозернистом бетоне, содержащем трепел и Св количестве до 30 %. Библиографический список 1. Баженов Ю.М., Лукутцова Н.П., Матвеева Е.Г. Исследование модифицированного мелкозернистого бетона // Вестник МГСУ. 2010. № 4-2. С. 415 – 4202. 2. Теоретические и технологические аспекты получения микро- и нанодисперсных добавок на основе шунгитосодержащих пород для бетона. / Н.П. Лукутцова, А.А. Пыкин. – Брянск Из-во БГИТА. 2013. 231 с. 3. Бетон с микронаполнителем на основе волластонита /Лукутцова Н.П., Карпиков Е.Г., Пинчукова И.Н. и др. // Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании. Междунар. научн. конф. МС. Кинетические модели для оценки агрегативно- седиментационной устойчивости высокодисперсных добавок к бетону 166 и раствору, полученных ультразвуковым диспергированием минеральных компонентов вводной среде /Лукутцова Н.П., Кулеш И.А., Антоненкова О.Е. и др. Строительство и реконструкция. 2015. № 1 (57). С. 130-136. 5. High-performance fine concrete modified with nano-dispersion additive /Lukuttsova N.P., Karpikov E.G., Luginina I.G., Pykin A.A., Ustinov A.G., Pinchukova I.N. //International Journal of Applied Engineering Research. 2014. Т. 9. № 22. С. 16725-16731. 6. The use of additives based on industrial wastes for concrete / Lukuttsova N., Pashayan A., Khomyakova E., Suleymanova L.. //International Journal of Applied Engineering Research. 2016. Т. 11. № 11. С. 7566-7570. 7. Лукутцова Н.П., Пыкин А.А., Суглобов А.В. Способ изготовления комплексной нанодисперсной добавки для высокопрочного бетона. Патент на изобретение RU 2563264 C1, 20.09.2015. Заявка № 2014131704/03 от 30.07.2014. 8. Фотокаталитическое покрытие на основе добавки нанодисперсного диоксида титана /Лукутцова Н.П., Постникова О.А., Соболева Г.Н., Ротарь Д.В., Оглоблина Е.В. Строительные материалы. 2015. № 11. С. 5-8. 9. Лукутцова Н.П., Устинов А.Г., Гребенченко И.Ю. Новый вид модификатора структуры бетона - добавка на основе биосилифицированных нанотрубок Строительные материалы. 2015. № 11. С. 17-19. 10. . Экологическая безопасность наномодифицирующих добавок для композиционных строительных материалов /Лукутцова Н.П., Пыкин А.А., Головин С.Н., Боровик Е.Г Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова . 2016. № 10. С. 16-20. 11. Лукутцова Н.П., Головин С.Н. Некоторые аспекты получения наномодифицированных композиционных строительных материалов и перспективы их развития Интеллектуальные строительные композиты для зеленого строительства. Междунар. научн.-практич. конф. 2016. С. 195-201. 12. Горностаева ЕЮ, Лукутцова Н.П. Получение древесно- цементных композиций с улучшенными физико-техническими показателями Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова . 2010. № 4. С. 44-46. 13. Золотухина Н.В., Лукутцова Н.П. Перспективы использования техногенных отходов Молдовы в производстве строительных материалов Актуальные вопросы техники, науки, технологий. Сб. научн. трудов национальной конф. 2019. С. 350-353. |