УДК 691.434.7:666.76:691.33

ВЛИЯНИЕ МЕЖЧАСТИЧНЫХ РАССТОЯНИЙ НАПОЛНИТЕЛЯ НА ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ШЛАКОВ И ГЛИН

Батынова Алина Алесандровна1, Тарасов Роман Викторович2, Макарова Людмила Викторовна3
1ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», студент
2ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», к.т.н., доцент
3ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», к.т.н., доцент

Аннотация
Оценка межчастичных расстояний, определяющих развитие и ветвление трещин, позволяет не только прогнозировать поведение материала при высоких температурах, но и дает возможность подобрать оптимальный гранулометрический состав наполнителя.

Ключевые слова: жаростойкие композиционные материалы, межчастичные расстояния, наполнитель


THE INFLUENCE OF INTERPARTICLE DISTANCES FILLER ON THE THERMAL PROPERTIES OF COMPOSITES BASED ON SLAG AND CLAY

Batynova Alina Alexandrovna1, Tarasov Roman Viktorovich2, Makarova Ludmila Viktorovna3
1Penza State University of Architecture and Construction, student
2Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
3Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Abstract
Evaluation of interparticle distances that determine the development and branching cracks, not only to predict the behavior of the material at high temperatures, but also gives you the opportunity to choose the optimal size distribution of the filler.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Батынова А.А., Тарасов Р.В., Макарова Л.В. Влияние межчастичных расстояний наполнителя на термические свойства композитов на основе шлаков и глин // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 1. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/01/45614 (дата обращения: 28.09.2017).

Спектр используемых в промышленности жаростойких футеровочных материалов достаточно высок и отличается разнообразием в плане выбора вида материалов и способа использования [1…8].

В качестве более дешевой альтернативы традиционным материалам могут использоваться композиты на основе активированных молотых шлаков и глин [9…11]. Как показали ранее проведенные эксперименты, молотый металлургический шлак и глина в присутствии щелочного активизатора, создают достаточно прочную структуру, обладающую высокими эксплуатационными характеристиками [12…14].

Гранулометрический состав жаростойких заполнителей и их вводимое количество оказывает значительное влияние на термическую стойкость наполненных глиношлаковых материалов [15…18]. В связи с этим, чрезвычайно важной является оценка оптимизации структурной топологии высокотермостойких наполненных композитов. С этих позиций целесообразно определить межчастичные расстояния наполнителя в структуре вяжущего на основе глины и шлака. Такая оценка дает возможность достаточно точно оценить межчастичные расстояния, определяющие развитие трещин.

На рисунке 1 представлены зависимости расстояния между поверхностями частиц шамотного заполнителя и термостойкости композиций от содержания заполнителя с различными размерами частиц.

Из графиков видно, что максимальная термостойкость в 71 цикл обеспечивается при расстояниях межу поверхностями частиц шамотных зерен, равных0,6 мм. При этом средний размер зерен равен1,87 мми при содержании их в количестве 100% от массы вяжущего. При уменьшении среднего размера частиц шамотного боя до 0,924 мм максимум термостойкости в 42 цикла водных теплосмен обеспечивается при расстоянии между поверхностями частиц 0,27 мм, что соответствует 100% содержанию шамотного заполнителя от массы вяжущего. С уменьшением среднего размера частиц до 0,45 мм термостойкость существенно падает до максимального значения в 12 циклов при наполнении 80% от массы глиношлакового вяжущего. Оптимальное расстояние, обеспечивающее эту термостойкость, составляет 0,17 мм.

Рисунок 1 – Зависимости расстояний между поверхностью частиц шамотного заполнителя (1) и термостойкость глиношлакошамотных композитов (2) от содержания боя шамотного кирпича различного фракционного состава: а) бой шамотного кирпича фр.0,3-0,6 мм; б) бой шамотного кирпича фр.0,6-1,25 мм; в) бой шамотного кирпича фр. 1,25-2,5 мм.

 Для конкретной матрицы с соотношением компонентов «шлак:глина», равным 60:40, при наполнении ее шамотными наполнителем со средним размером 1,87 мм, расстояние между зернами, равное 0,55-0,6 мм является оптимальным для создания условий, когда трещины развиваются без ветвления. При этом продолжительность распространения трещин позволяет получить композиционный материал с достаточно высокой термостокостью. Уменьшение расстояний между частицами (состав с боем шамотного кирпича фр. 0,3-0,6 мм) приводит к уменьшению времени распространения трещин от зерна к зерну и после первого-второго цикла испытаний на термостойкость трещина проходит расстояние между частицами заполнителя. При последующих циклах испытания трещины расширяются, что приводит к разрушению структуры. Это отчетливо подтверждается низкой термостойкостью композиций с зернами 0,3-0,6 мм(рис. 1., а), не превышающей 12 циклов.

Выявление закономерности подтверждает важную роль полиструктурности композитов в снижении трещинообразования их не только при развитии капиллярной усадки, но и при термических перепадах.


Библиографический список
  1. Горлов, Ю.П. Огнеупорные и теплоизоляционные материалы [Текст]: учебное пособие для техникумов / Ю.П. Горлов, Н.Ф. Еремин, Б.У. Седунов. -М.: Стройиздат, 1976.- 192 с., ил.
  2. Тарасова, А.П. Готовые сухие смеси для жаростойких бетонов [Текст] / А.П. Тарасова, Н.П. Жданова // Бетон и железобетон. – 1981. – №12. -  С. 17.
  3. Жаростойкие бетоны [Текст] / Под ред. К.Д. Некрасова. -М.: Стройиздат, 1974.-176 с.
  4. Некрасов, К.Д. Жаростойкие вяжущие на жидком стекле и бетоны на их основе [Текст] / К.Д. Некрасов, А.П. Тарасова. – М.: Стройиздат, 1982.
  5. Стрелов, К.К. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов [Текст] /К.К. Стрелов.- М.: Металлургия, 1985. – 480 с.
  6. Ферворнер, О. Огнеупорные материалы для стекловаренных печей [Текст] / О. Ферворнер, К. Берндт, пер. с нем. О.Н. Попова; под ред. А.С. Власова. – М.: Стройиздат, 1984. – 260 с, ил.
  7. Физико-химические и технологические основы жаростойких цементов и бетонов [Текст] / отв. ред И. В. Тананаев.- М.: «Наука», 1986. – 191 с, ил.
  8. Фомичев Н.А. Жаростойкие бетоны на основе металлургических шлаков [Текст] / Н.А. Фомичев.- М.:Стройиздат, 1972.
  9. Тарасов, Р.В. Эффективный жаростойкий материал на основе модифицированного глиношлакового вяжущего [Текст] / Р.В. Тарасов: канд. диссертация. –  ПГАСА, 2002.-150 с.
  10. Калашников, В.И. Новый жаростойкий материал для футеровки промышленных печей [Текст] /  В.И. Калашников, В.Л. Хвастунов, Р.В. Тарасов, Д.В. Калашников // Строительные материалы. – 2003. – №11. – С.40-42.
  11. Батынова, А.А. Технология производства материалов на основе активированного шлака и глин [Текст] / А.А. Батынова, Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/01/43378 (дата обращения: 06.01.2015).
  12. Слепова, И.Э. Оценка возможности использования глин месторождений Пензенской области для производства керамической продукции [Текст] / И.Э. Слепова, Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2014.- № 8 [Электронный ресурс].- URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/08/37211 (дата обращения: 20.08.2014).
  13. Блохина, Т.П. Оценка воздушных и огневых усадочных деформаций глин месторождений Пензенской области [Текст] / Т.П. Блохина, Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2014.-№ 7. [Электронный ресурс].- URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/08/37254 (дата обращения: 25.08.2014).
  14. Батынова, А.А. Анализ термических свойств металлургических шлаков [Текст] / А.А. Батынова, Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № 1 [Электронный ресурс]. URL:http://web.snauka.ru/issues/2015/01/43380 (дата обращения: 06.01.2015)
  15. Батынова, А.А. Анализ огнеупорных свойств композитов на основе металлургических шлаков и глин [Текст] / А.А. Батынова, Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/01/43495 (дата обращения: 08.01.2015).
  16. Батынова, А.А. Влияние рецептурных и технологических факторов на эксплуатационные свойства жаростойких материалов на основе молотых шлаков и глин [Текст] / А.А. Батынова, Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/01/45013 (дата обращения: 17.01.2015).
  17. Батынова, А.А. Анализ теплопроводности теплоизоляционных материалов на основе металлургических шлаков и глин [Текст] / А.А. Батынова, Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/01/44984 (дата обращения: 17.01.2015).
  18. Тарасов, Р.В. Влияние введения наполнителя на характер трещинообразования жаростойких композитов на основе молотых шлаков и глин [Текст] / А.А. Батынова, Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/01/45541 (дата обращения: 17.01.2015).


Все статьи автора «Макарова Людмила Викторовна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: