К вопросу о выборе оптимальных параметров фиброматериалов из отходов промышленности

Все большее применение в строительстве находят фиброармированные материалы и изделия, для создания которых используют отходы химической продукции.

Использование фибр позволяет целенаправленно управлять отдельными свойствами цементных систем. При этом эффективность использования фиброматериалов в одинаковой степени зависит от характеристик исходных материалов (фибр)и от правильности их подготовки и применения.

В Гродненской области основным химическим предприятием является ПТК «Химволокно» ОАО  «Гродно Азот». На этом предприятии при производстве основной продукции образуются отходы.

Цель выполнения данной работы – установить возможность использования отходов производстваПТК «Химволокно» ОАО  «Гродно Азот» в качестве фибр для изготовления цементных систем.

Для достижения поставленной цели на первом этапе работы изучена продукцияПТК «Химволокно» ОАО  «Гродно Азот» и отобраны образцы для дальнейших экспериментов. В таблице 1 представлены основные физико-механическиехарактеристики материалов, являющихся отходами при производстве кордной полиэфирной ткани и нити полиамидной.

 

Таблица 1 – Физико-механические характеристики материалов, применяемых при фиброармировании

 

№ п/п

Наименование материала

Фото

Основные характеристики

материалов

1

Отходы (жгуты) нити полиамидной

Удлинение при разрыве, %, не более

60

Растяжимость , %

5-15

Массовая доля замасливателя, %

0,4-1,2

 

2

Отходы (обрезки) ткани кордной полиэфирной пропитанной

Разрывная нагрузка, Н,

не менее

265

Удлинение при разрыве, %

17,0±2,0

Линейная усадка,%, 160°С, t=20 мин

2,0±0,5

Массовая доля привеса пропиточного состава, %

5,0±1,0

Фактическая влажность, %

0,8

 

 

На следующем этапе работы осуществлялась подготовка материалов, представленных в таблице 1. Подготовка заключалась в том, что отходы разрезались по длине на образцы нужной для исследований величины.

Минимальное значение длины образцов составляло 0,5-0,6 см, так как получить фибры меньшей длины не представлялось возможным.

Максимальная длина фибр составила 1,8-2,0 см и была определена опытным путем. Увеличение длины фибр приводило к спутыванию отдельных волокон и плохому распределению по объему изготовляемых изделий.

Ориентировочное количество фиброволокна устанавливалось предварительно исходя из анализа литературных источников.               

После проведения подготовительных работ изготавливались цементно-песчаные балки с габаритными размерами 40×40×160 мм. Водоцементное отношение определялось с использование встряхивающего столика. Строительный раствор готовился составом 1:3, т.е. одна часть цемента приходилась на три части кварцевого песка. В состав растворов вводилось необходимое количество фибр – отходов производства.

Образцы балки выдерживались в течение 7 суток при нормальных температурно-влажностных условиях в камере естественного твердения. Затем они подвергались испытаниям на изгиб и сжатие [1]. Цель проведения этих экспериментов заключалось в установлении рациональной длины волокон и их количества. Полученные результаты испытаний представлены на рисунках 1-4.

 

Рисунок 1- Прочность на изгиб балок, изготовленных с применением отходов нити полиамидной

 

Рисунок 2 - Прочность на сжатиебалок, изготовленных с применением отходов нити полиамидной

Результаты, представленные на рисунках 1 и 2, позволяют сделать вывод о том, что увеличение количества отходов нити полиамидной приводит к снижению прочности как на изгиб, так и на сжатие. При этом наилучшие результаты при определении прочности на изгиб и сжатие получены при введении отходов в количестве 0,6 % от массы цемента. Изменение длины волокон привело к тому, что прочность на изгиб и сжатие повышается при низком содержании в образцах волокон из отходов нити полиамидной. Подводя итог вышесказанному, можно констатировать, что оптимальное соотношение количества и длины волокон будет следующее:

  • 0,3% при длине 1,8-2,0 см;
  • 0,6% при длине 0,5-0,6 см.

Рисунок 3 - Прочность на изгиб балок, изготовленных с применениемотходов ткани кордной полиэфирной

Рисунок 4 - Прочность на сжатиебалок, изготовленных с применениемотходов ткани кордной полиэфирной

Результаты, представленные на рисунках 3 и 4, показали, что увеличение количества отходов ткани кордной полиэфирной также приводит  к снижению прочности как на изгиб, так и на сжатие. При этом наилучшие результаты при определении прочности на изгиб и сжатие получены при введении отходов в количестве 0,3 % от массы и их длине 0,5-0,6 см.

Заключение.Полученные результаты позволяют говорить о возможности применения отходов ПТК «Химволокно» ОАО  «Гродно Азот» при изготовлении фиброармированных цементных систем. При этом наибольший интерес вызывают следующие отходы предприятия: отходы нити полиамидной и отходы ткани кордной полиэфирной. При использовании этих материалов рекомендуется придерживаться следующих параметров:

  • для отходов нити полиамидной оптимальное количество и длина волокон –0,3% при длине 1,8-2,0 см или 0,6% при длине 0,5-0,6 см;
  • для отходов ткани кордной полиэфирной оптимальное количество и длина волокон – 0,3% при длине 0,5-0,6 см.

Список литературы

  1. Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии: ГОСТ 310.4-81. - Взамен ГОСТ 310.4-76; Введ. 21.08.1981. – Москва, 1998. – 17 с.

КОРНЕЕНКО Н.А., РАПЕЙКО Е.В.

In this article are considered , being waste of the chemical industry. The experimental data confirming possibility of use of waste of a thread of polyamide and tissue of cord impregnated for a fibroarmirovaniye of cement systems are presented. Are defined optimum quantity and lengths , made of waste of the enterprise PTK "Himvolokno" of JSC Grodno Azot.