Главная Коллекция "Revolution" Химия Исследование влияния составов и свойств базальтового волокна и стекловидной оболочки при их совместной работе в гранулах пористого заполнителя на основе опоки

Исследование влияния составов и свойств базальтового волокна и стекловидной оболочки при их совместной работе в гранулах пористого заполнителя на основе опоки

Расчетный механизм оптимизации состава вещества, формирующегося в контактной зоне оболочки гранулы пористого заполнителя опоки. Перспективы адаптации при совмещении в процессе обжига их физических характеристик с вплавленными базальтовыми волокнами.

Рубрика Химия
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 01.03.2019
Размер файла 22,2 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование влияния составов и свойств базальтового волокна и стекловидной оболочки при их совместной работе в гранулах пористого заполнителя на основе опоки

Разработан пористый заполнитель бетона в виде гранул размером 5-20 мм, состоящих из ядра и оболочки. Ядра представляют собой зерна дробленой и обожженной кремнистой опоки, а оболочка выполнена в виде стеклокерамического покрытия толщиной 1-2 мм с вплавленными базальтовыми волокнами. На внешней стороне стеклокерамической оболочки гранулы образуется развитая поверхность из вплавленных базальтовых волокон, используемых в качестве материала опудривания [1,2].

Процесс внедрения и одновременного сохранения базальтовых волокон в структуру оплавленной оболочки весьма чувствителен как к колебаниям температурных режимов обжига, так и сродства вещественных составов сплавляемых сред.

Наиболее предпочтителен температурный режим обжига, при котором образование большого количества легкоплавкой стекловидной фазы в глинистом материале, формирующем оболочку, не привело к ассимиляции - усвоению расплавом вещества базальтовых волокон, то есть их растворению в стекловидном объеме. С другой стороны, составы базальтового волокна и стекловидной оболочки при их совместной работе в грануле пористого заполнителя должны быть как можно близки и гармонировали по таким показателям как прочность, упругость и хрупкость.

Предпринята попытка реализации численной интерпретации данной проблемы на основе корреляционно-регрессионного анализа и планирования эксперимента. В качестве модельных взяты составы известных базальтовых волокон, производимых промышленностью США и Японии из традиционного природного сырья, которые приведены в таблице 1.

Химический состав и свойства базальтовых волокон, вырабатываемых промышленностью США и Японии из природного сырья различных месторождений

Показатели

№ партии и расположение месторождения

Х-6

K-9068

K-9064

K-9048

К-9017

RC-3

RC-11

O-2

BCR-P

штат Вашингтон, США

штат Айдахо, США

Орегон, США

Якима,

Япония

SiO2

49,10

50,02

50,49

50,86

53,61

51,41

49,41

50,50

54,50

Al2O3

13,80

13,29

13,62

15,18

15,14

15,14

17,92

16,00

13,60

TiO2

3,16

3,48

3,06

1,69

1,84

2,22

2,41

2,17

2,20

Fe2O3 + FeO

13,98

15,27

14,62

11,21

11,60

13,32

11,66

13,50

12,50

CaO

9,43

8,59

8,48

10,62

8,43

9,33

9,06

10,00

6,52

MgO

5,25

4,28

4,45

6,49

4,98

5,05

5,64

4,30

3,46

K2O + Na2O

4,35

4,30

4,47

3,42

3,87

2,96

3,38

3,55

4,97

MnO

0,21

0,21

0,22

0,19

0,18

0,21

0,17

0,00

0,18

P2O5

0,68

0,55

0,58

0,33

0,35

0,36

0,35

0,00

0,36

S, %

99,96

99,99

99,99

99,99

100

100

100

100,02

98,29

Прочность при растяжении, ГПа

1,97

2,13

2,23

2,08

2,45

2,25

1,99

2,08

1,97

Модуль упругости, ГПа

2,76

77,93

87,59

82,76

87,59

7,59

77,93

90,34

71,03

Модуль хрупкости, ГПа

2,01

36,59

39,28

39,79

35,75

8,93

39,16

43,43

36,05

Твытяжки, 0С

350

1250

1250

1250

1250

250

1300

1250

1360

Диаметр волокон, мкм

3,0

13,5

9,0

11,8

10,2

1,3

12,2

11,4

12,1

При помощи множественного регрессионного анализа изучена связь прочностных характеристик волокна с его химическим составом. Для анализа вследствие многокомпонентности химического состава было выбрано уравнение регрессии первой степени с восемью факторными переменными с условными обозначениями: S - SiO2, A - Al2O3, T - TiO2, F - FеO + Fе2O3, C - CaO, M - MgO, R - Na2O + K2O, P - P2O5 в массовых%.

В качестве зависимых переменных выбраны: ?p - прочность на растяжение, Е - модуль упругости и Х - критерий хрупкости, представляющий собой отношение модуля упругости к прочности на растяжение, то есть Х= Е/sp. Полученные уравнения регрессии имеют вид:

sp = - 41,4533 + 0,471156S + 0,378717A + 0,149708T + 0,555984F + 0,137679C + 0,682061M + 0,386868R + 0,375784P (1)

Е= -1014,25+ 9,733236S + 13,62914A - 19,6879T + 17,85648F+ +11,77494C + 4,958191M + 14,71286R + 62,55688P (2)

Х = 274,0231 - 3,45272S - 0,06676A - 10,8858T - 1,93554F + +4,086357C - 10,7427M + 0,140797R + 25,21597P (3)

Адекватность расчетных и экспериментальных данных оценивалась по коэффициенту корреляции, который близок к 1, что говорит о тесной связи между предсказанными и табличными значениями.

Сравнительный анализ значений наблюдаемого (Fн) и критического (Fк) значений критериев Фишера для всех уравнений подчиняется неравенству Fн>Fк, что подтверждает их значимость при уровне надежности 95%.

Используя уравнения (1-3), можно оптимизировать состав стекла по показателям прочности, упругости и хрупкости.

Таким образом, введя ограничения по колебаниям количества оксидов в пределах минимальных и максимальных их значений в модельных стеклах при максимальном значении модуля Юнга E=90 ГПа и минимальном модуле хрупкости X=36, решали задачу линейного программирования по максимизации значения прочности на растяжение.

Получен состав оплавленной оболочки, гармонично приближенный к составам наиболее распространенных производимых видов промышленных базальтовых волокон. Состав включает оксиды в масс.%: SiO2=54,5; Al2O3=16,00; TiO2=2,86; FеO + Fе2O3=12,94; CaO=6,60; MgO=3,46; Na2O + K2O=2,96; P2O5= 0,68 с ожидаемым значением прочности на растяжение минеральных волокон sp = 2,57466 ГПа.

Далее на основе известных видов сырья можно подобрать состав шликера для формирования при совмещении в процессе обжига стеклокерамической оболочки с адаптированными физическими характеристиками вплавленных базальтовых волокон.

Библиографический список

базальтовый заполнитель опока обжиг

Патент РФ на изобретение №2570161. Пористый заполнитель и способ его получения / Мещеряков Д.В., Иващенко Ю.Г., Хомяков И.В., Решетникова А.А., - опубл. 10.12.2015 БИ №34.

Мещеряков Д.В. Пористый заполнитель бетона с развитой волокнистой поверхностью гранул на основе опоки и отходов базальтового волокна/ Мещеряков Д.В., Решетникова А.А., Чернышев А.В. // Ж. «Научное обозрение», №14. 2015. - С. 187-193 ISSN 1815-4972.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены