Исследование формовочной смеси для изготовления теплоизоляционных вермикулитовых изделий

Использование математических методов планирования экспериментов для исследования составов бетонной смеси, а также для оптимизации зернового состава легких бетонов показало их высокую эффективность. В данной работе эти методы применены для изучения зависимости прочности н объемного веса вермикулитовых изделий на жидком стекле от состава формовочной смеси и зернового состава заполнителя — вспученного вермикулита.

Исходными материалами служили: вспученный вермикулит Потанинского месторождения фракции 0—10 мм, объемным весом 90—120 кг/м, жидкое натровое стекло — Na20-nSi02 с кремнеземистым модулем 2.78 п плотностью 1,45 г/см3 и кремнефтористый натрий первого сорта с содержанием Na2SiF6 в пробе 96,5%.

Образцы изготавливались и испытывались по следующей методике. Дозированный раствор жидкого стекла (по объему) и Na2SiF6 (по весу) тщательно перемешивались д-о получения однородной суспензии. Смесь разбрызгиванием вводили во вспученный вермикулит, и вся масса перемешивалась в мешалке свободного падения в течение S мин.

Из смеси прессованием изготавливали образцы-кубы размером 10х10х10 см с определенным коэффициентом сжатия. Свежеотформованные изделия прогревали электрическим током до температуры 100°С, не снимая прессующей нагрузки. Полученные образцы высушивали до но стоянного веса при 300—350“С и испытывали.



Основное достоинство таких номограмм — простота выполнения обратной интерполяции, когда требуется определить значение одного из аргументов по заданным значениям других аргументов и функции. Хотя номограммы строятся исходя из уравнений, полученных по результатам лабораторных опытов, по ним, в отличие от уравнений, можно быстрее найти оптимальные решения и нагляднее проследить зависимость функции — величины, подлежащей оптимизации, от аргументов — влияющих факторов.

Существенно влияет на качество изделий зерновой состав вспученного вермикулита. Влияние зернового состава пористых заполнителей (вермикулита, гидрофлогопита) на свойства легких бетонов и изделий из них изучалось неоднократно. Однако вполне четких зависимостей прочности материала от характеристики зернового состава выявлено не было. В связи с этим при исследовании формовочной смеси было изучено влияние грависостава вспученного вермикулита на прочность и объемный вес изделий. Применен метод построения диаграмм «состав — свойство». В одной из ранее известных работ приводится расположение на диаграмме минимального числа точек, так называемое решетчатое планирование, которое позволяет получить приближение поверхности отклика полиномами различных степеней и, используя обычную процедуру проверки адекватности, выбрать нужное. При решении этой задачи была использована симплекс-решетка для неполного кубического приближения.

Оптимизация зернового состава заполнителя проводилась в два этапа. Используя предварительно полученные данные, за оптимальную была принята фракция 0,6—5 мм и исследовалось влияние добавкн мелкой 0—0,6 мм и крупной 5—10 мм фракций вспученного вермикулита на прочность изделий. Поэтому при планировании эксперимента за параметр многокомпонентной системы, подлежащей оптимизации, была принята прочность изделий при сжатии, а в качестве независимых переменных — фракции вспученного продукта: фракция 0—0,6 мм, х2—0,6—5 мм и х3—5—10 мм.





Таким образом, методами математической статистики получены геометрические образы, позволяющие очень быстро и достаточно точно определять основные свойства теплоизоляционных вермикулитовых изделий при заданном составе формовочной смеси.