Производство модифицированного арболита

_{6. Проверка адекватности математической модели соответствующему технологическому процессу.}

_{По результатам проверки адекватности модели можно принять или отвергнуть гипотезу о том, соответствует ли построенная модель результатам эксперимента, и, следовательно, пригодна ли она для описания объекта. Проверка адекватности модели осуществляется в четыре этапа.}

_{Определяют сумму квадратов, характеризующую адекватность модели Sад. Она рассчитывается по формуле}

, (2.8)

_{где n - число дублированных опытов;}

- среднее значение результатов эксперимента в j-й серии дублированных опытов, j=1,2,…N;

- величина отклика, рассчитанная по уравнению регрессии для j-го опыта.

_{Вычисляют число степеней свободы fад дисперсии адекватности по формуле}

_{fад =N-p, (2.9)}

_{где N - число опытов;}

_{р - число значимых коэффициентов регрессии.}

_{Вычисляют дисперсию адекватности Sад по формуле}

, (2.10)

_{С помощью F - критерия Фишера проверяют однородность дисперсии адекватности и дисперсии воспроизводимости S2{y}. При этом вычисляют отношение по формуле}

, (2.11)

_{где S2{y} - дисперсия воспроизводимости эксперимента, рассчитывается по формуле (2.6).}

_{Полученное значение сравнивают с табличным, найденным при выбранном уровне значимости q и для чисел степени свободы fад и fy. Если выполняется соотношение то модель считается адекватной и может быть использована для описания объекта.}

_{Fрасч.<Fтабл. (2.12)}

_{Для математического анализа и интерпретации полученных моделей лучше всего пользоваться уравнениями в нормализованных значениях факторов. Необходимость математического анализа на ряду с регрессионным обуславливается тем, что для квадратичной модели степень влияния фактора на изменение отклика не является постоянной. Она различна в разных точках диапазона варьирования данного фактора, а при наличии парных взаимодействий определяется еще и уровнями факторов, входящих в эти взаимодействия. Степень влияния фактора Х1 на изменение отклика в некоторой точке Х1 = определяется величиной частной производной , взятой в точке , то есть выражением = b1 + 2b11 + b12Х 2. Как видно, значение этого выражения определяется как уровнем фактора Х1 = , так и значением фактора Х2. Если же сравнивать факторы по максимальной степени их слияния в диапазоне варьирования, то, в общем случае, для i-го фактора критерием является максимальное по модулю значение величины , которое равно .}

_{Обращаясь к уравнению параболы общего вида}

_{Y = b0 + biXi + biiXi2, (2.13)}

_{будем учитывать некоторые факты:}

_{1) Если bii > 0, то уравнение (3.21) описывает вогнутую функцию (ветви параболы направлены вверх), а если bii < 0 - выпуклую.}

_{2) Абсцисса вершины параболы равна XiB = - bi / 2bii.}

_{3) Если имеет место соотношение}

_{bi > 2bii, (2.14)}

_{то вершина параболы находится вне диапазона варьирования фактора Хi и, следовательно, уравнение описывает монотонную функцию. Если при этом bi > 0, то эта функция монотонно возрастающая, а если bi < 0 - монотонно убывающая.}

_{4) При наличии соотношения}

_{bi < 2bii, (2.15)}

_{функция имеет экстремум внутри диапазона варьирования фактора Xi - максимум при bii < 0 или минимум при bii > 0.}

_{Реализация описанной схемы регрессионного и математического анализа и оценка степени влияния каждого входного технологического фактора на выходные величины осуществлена с применением программы Microsoft Excel 2010.}

_{2.4 Выбор основных характеристик моделей}

_{Факторы, влияющие на исследуемый процесс можно разделить на три группы: управляемые, контролируемые, неконтролируемые.}

_{Управляемые факторы однофакторных эксперимента:}

_{-Fc - фракционный состав стекла, г.;}

_{-Fп - фракционный состав полиэтилентерефталата, г.;}

_{-Fк - фракционный состав коры, г.;}

_{-Fв - фракционный состав вермикулита, г.;}

_{-Сс - концентрационный компонент стекла в основной композиции к а.с.в, %;}

_{-Сп - концентрационный компонент полиэтилентерефталата в основной композиции к а.с.в , %;}

_{-Ск - концентрационный компонент коры в основной композиции к а.с.в, %;}

_{-Св - концентрационный компонент вермикулита в основной композиции к а.с.в, %.}

_{Контролируемые факторы однофакторного эксперимента:}

_{-Og - огнезащищенность, мин;}

_{-Pr - прочность готового блока, МПа;}

_{-Pl - плотность готовой блока, кг/м3.}

_{К неконтролируемым факторам эксперимента относились не указанные выше геометрические характеристики процесса.}

_{Таким образом, программа экспериментальных исследований должна состоять из четырех разделов:}

_{1. Планирование и реализация однофакторных исследований по определению зависимости прочности, Pr, плотности, Pl, огнезащищенности , Og, арболитового блока от фракционного состава стекла и его процентного содержания в основной композиции в виде функциональных зависимостей:}

_{Pr = f (Fc), (2.16)}

_{Pr = f (Сс), (2.17)}

_{Pl = f (Fc), (2.18)}

_{Pl = f (Сс), (2.19)}

_{Og = f (Fc), (2.20)}

_{Og = f (Сс), (2.21)}

_{2. Планирование и реализация однофакторных исследований по определению зависимости прочности, Pr, плотности, Pl, огнезащищенности , Og, арболитового блока от фракционного состава полиэтилентерефталата и его процентного содержания в основной композиции в виде функциональных зависимостей:}

_{Pr = f (Fп), (2.22)}

_{Pr = f (Сп) (2.23)}

_{Pl = f (Fп), (2.24)}

_{Pl = f (Сп), (2.25)}

_{Og = f (Fп), (2.26)}

_{Og = f (Сп), (2.27)}

_{3. Планирование и реализация однофакторных исследований по определению зависимости прочности, Pr, плотности, Pl, огнезащищенности , Og, арболитового блока от фракционного состава коры и его процентного содержания в основной композиции в виде функциональных зависимостей:}

_{Pr = f (Fк), (2.28)}

_{Pr = f (Ск) (2.29)}

_{Pl = f (Fк), (2.30)}

_{Pl = f (Ск), (2.31)}

_{Og = f (Fк), (2.32)}

_{Og = f (Ск), (2.33)}

_{4. Планирование и реализация однофакторных исследований по определению зависимости прочности, Pr, плотности, Pl, огнезащищенности , Og, арболитового блока от фракционного состава вермикулита и его процентного содержания в основной композиции в виде функциональных зависимостей:}

_{Pr = f (Fв), (2.34)}

_{Pr = f (Св), (2.35)}

_{Pl = f (Fв) (2.36)}

_{Pl = f (Св), (2.37)}

_{Og = f (Fв), (2.38)}

_{Og = f (Св), (2.39)}

_{Таким образом, активный однофакторный эксперимент был принят нами в качестве основного метода получения математического описания рециклинга твердых промышленных и бытовых отходов в производстве арболитовых изделий.}

_{3. Результаты экспериментальных исследований}

_{3.1 Лабораторные установки для проведения исследований}

_{Мельница МР - 4. Устройство МР-4 предназначено для измельчения кусковых материалов, являющимися отходами производства в виде пластика, коры, хвои, веток хвойных и/или лиственных деревьев, макулатура, полиэтилен, РТИ, макулатура, твердый листовой материал растительного происхождения.}

_{Таблица 3.1 - Характеристика устройства}

Высота с питателем для крупных габаритов измельчаемого материала, мм.	550
Высота с питателем для широкого листового материала, мм.	310
Ширина, мм.	360
Длина, мм.	750
Электродвигатель трехфазного тока Напряжение, В. Мощность, кВт Частота вращения ротора электродвигателя, об/мин Частота вращения ведущего вала устройства, об/мин	220 2 1500 900
Масса, кг.	55

_{На рисунке 3.1 показано устройство МР - 4 для измельчения отходов производства. Основными элементами устройства являются ротор 1 и статор-корпус 2. Ротор 1 и приводной шкив 3 жестко связанны с валом 4, на котором свободно посажены внутренние обоймы подшипников 5. Наружные обоймы подшипников 5 установлены в корпусе 2. В пазах ротора 1 закреплены ножи 6 при помощи клиньев 7 и винтов 8. В корпусе 2 закреплена сменная колосниковая решетка 9, с отверстиями круглого сечения, диаметр которых определяет размеры измельченных частиц.}

_{Измельчение осуществляется режущими кромками ножей 6 ротора 1 и режущей кромкой 11 питателя 12, где между режущими кромками (поз. 10 и 11) устанавливается минимально возможный зазор b= 0,1-1 мм. Питатель 12 закреплен на корпусе 2, с некоторым межосевым смещением a, который образован между продольной осью симметрии О1-О2 питателя 12 и вертикальной диаметральной осью симметрии О-О ротора 1.}

Рисунок 3.1 - Устройство МР - 4

_{Решение поставленной задачи осуществляется путем подачи измельчаемого материала в зону измельчения устройства, в ориентируемом состоянии, которое осуществляется за счет питателя (воронки), форма сечения отверстия которого соответствует форме поверхности поперечного сечения измельчаемого материала. Например, при измельчении пластиковых бутылок питатель должен иметь круглое отверстие, через которое по очереди поступают бутылки, а при измельчении плоской ленты питатель должен иметь прямоугольное отверстие (щель), через которое непрерывно подается лента с прямоугольным поперечным сечением. Высота питателей должна быть не менее 5d и/или 5c, где d- диаметр отверстия питателя, c-ширина щели питателя.}

_{На рисунке 3.1 показаны устройства для измельчения отходов производства. Основными элементами устройства являются ротор 1 и статор-корпус 2. ротор 1 и приводной шкив 3 жестко связанны с валом 4, на котором свободно посажены внутренние обоймы подшипников 5. Наружные обоймы подшипников 5 установлены в корпусе 2. В пазах ротора 1 закреплены ножи 6 при помощи клиньев 7 и винтов 8. В корпусе 2 закреплена сменная колошниковая решетка 9, диаметр отверстий которой ограничивает размер измельченных частиц.}

_{Измельчение отходов производства материалы в устройстве осуществляется режущими кромками 10 ножей 6 ротора 1 и режущей кромкой 11 питателя 12, где между режущими кромками 10 и 11 устанавливается минимально возможный зазор b= 0,1-1 мм. Питатель 12 закреплен на корпусе 2, с некоторым отрезком (a), который образован между продольной осью симметрии О1О2 питателя 12 и вертикальной диаметральной осью симметрии ОО ротора 1.}

_{Величина отрезка (а) определяется опытным путем. Отрезок (а) может быть установлен от оси симметрии О-О ротора 1- направо или налево.}

_{Установлено, что при большой величине правого отрезка (а) материал для измельчения не подается в зону измельчения устройства (материал выбрасывается из питателя).}

_{Установлено, что при большой величине левого отрезка (а) материал для измельчения подается из питателя в зону измельчения устройства с большой скоростью, которая превышает скорость измельчения материала в устройстве, что приводит к остановке вращения ротора.}

_{Установлено, что для измельчения материала величина отрезка (а) должна быть определенна опытным путем, при котором скорость подачи материала из питателя должна соответствовать скорости измельчаемого материала в устройстве.}

_{Бетоносмеситель Prorab ECM-63. Модель оборудована двигателем мощностью 220 Вт, который для безопасности находится в защищённом кожухе. Двигатель питается от сети: 220 В, 50 Гц.}

_{Барабан бетономешалки имеет максимальный объём 63 литра, что позволяет вмещать до 48 литров готовой смеси. После завершения работы обязательно нужно проводить чистку барабана.}

_{Материалы для приготовления бетона загружаются в загрузочное отверстие диаметром 267 мм. Скорость перемешивания составляет 27,5 оборотов в минуту. Наклон барабана (например, для залива бетона) осуществляется с помощью специальной рукоятки наклона.}

_{Эксплуатацию модели можно осуществлять только в условиях следующего температурного режима: +5 С° - + 35 С°.}

_{Для безопасной эксплуатации рабочее место должно быть максимально чистым и хорошо освещённым.}

_{Вес инструмента составляет 25 кг. А габариты: 1110х550х935 мм. Для удобства транспортировки бетономешалка оборудована одной опорной и одной колёсной стойкой (с двумя колесами).}

_{Рама бетономешалки PRORAB ECM 63 усилена металлическими откосами, которые обеспечивают жесткость и прочность конструкции.}

_{Наличие колес позволяет быстро и легко перемещать бетономешалку в любое удобное место. Управление наклоном барабана бетономешалки осуществляется вручную с помощью специальной удобной рукоятки. Устойчивость благодаря наличию опорной ножки.}

_{Класс защиты IP45D. Цельный чугунный венец. Электрический привод.}



Рисунок 3.2 - Бетоносмеситель Prorab ECM-63

_{Устройство и принцип работы ФВГ-2}

_{Конструкция прибора, представленная на рисунке 1, имеет следующие основные элементы:}

_{- механизма привода сит,}

_{- реле времени,}

_{- поддон,}

_{- набор сит,}

_{- крышка,}

_{- пружины крепления.}

Рисунок 3.3 - Конструкция фракционатора ФВГ - 2

_{Работа прибора основана на гирационном разделении волокна по фракциям. Электродвигатель через клиноременную передачу вращает центральный вал с эксцентриком, на котором через подшипники закреплена планшайба с роликовым упором, не позволяющим вращаться планшайбе. За счет эксцентриситета, планшайба, на которой жестко крепятся поддон, сита и крышка, создает колебания вдоль прибора с частотой около 400 колебаний в минуту.}

_{При работе прибор создает значительную вибрацию, поэтому устанавливать прибор необходимо на жесткое основание, исключающее смещение прибора}

_{Вибропресс стром - уникум. Назначение.}

1. Установка «СТРОМ» предназначена для производства различных типов строительных блоков, кирпичей, и тротуарной плитки для индивидуального строительства. дома, дачи, гаража и благоустройства приусадебного хозяйства.

1.2. Установки «СТРОМ» созданы на основе модульности конструкции, что расширяет их возможности при оснащении дополнительной оснасткой.

1.3. Установки должны работать при температуре окружающей среды не ниже 5 градусов по Цельсию. Установки «СТРОМ» соответствуют техническому исполнению «У» категории «3» по ГОСТ 15150-69.



1. Блок-формы

_{2. Виброплощадка}

_{3. Электродвигатель с грузом (эксцентриком)}

_{Рисунок 3.4 - Устройство вибропресса стром - уникум}

_{Подготовка установки к работе и порядок работы.}

_{Рисунок 3.5 - Схема формы вибропресса}

_{1. При подготовке к работе необходимо расконсервировать установку в соответствии с. Перед включением установки в сеть необходимо:}

• изучить и выполнять требования настоящего паспорта;

• убедиться в соответствии напряжений электровибропривода и питающей электросети « проверить надежность крепления и затяжку всех резьбовых соединений;

• удостовериться в отсутствии повреждений токопроводящего кабеля и штепсельной вилки;

_{2. Перед началом работы виброплощадка устанавливается на равном месте. Во избежание появления боковых колебаний установка виброплощадки с уклоном не допускается.}

_{3. На виброплощадку устанавливаются три блок-формы (1) на подставках (2). Подставка (2) необходима для предотвращения выпадения рабочей смеси из формы (1). А так же для перемещения блок-формы при выемке отформованного блока из блок-формы.}

_{4. Подключить электрооборудование к электрической сети с помощью прилагаемого токопроводящего кабеля со штепсельной вилкой. С целью защиты от перегрузок и коротких замыканий электропривод рекомендуется подключать к сети через автомат.}

_{5. Формы заполняются рабочей смесью на 1\4 часть. При необходимости внутрь блок-форм устанавливается дополнительная оснастка, делящая полость на равные части. Для производства изделий имеющих толщину 5 - 15 см форма заполняется рабочей смесью на данную высоту.}

_{6. Нажатием кнопки «Пуск» пускового устройства включается электродвигатель.}

_{7. Формы заполняются рабочей смесью до верхнего края.}

_{8. Время уплотнения смеси - 2 минуты. По окончании формования электропривод отключается, блок-формы снимаются с виброплощадки д 11 расформовки - переносятся на ровное место (лист рубероида или тонкий слой сухого песка), подставка выдёргивается из-под формы, форма снимается с изделия.}

_{Перед заполнением формы рабочей смесью внутренние стороны формы для облегчения выемки необходимо смазать отработанным маслом. Данная операция выполняется перед началом работы и в последующем повторяется после каждого восьмого изготовленного блока.}

_{Порядок работы при использовании сменной оснастки блок - форм.}

_{После заполнения формы раствором и окончания вибрации электродвигатель выключается, поверхность блока выравнивается и производится расформовка и выемка изделия.}

_{Для повышения прочности стен рекомендуется использовать различную арматуру.}

_{Установку (1) устанавливают на ровное место, заполняют три блок-формы рабочий смесью на 1\4 часть каждой, после чего в них устанавливают оснастку, делящую полость формы на 2-8 равных частей (2).}

_{В формы добавляется рабочая смесь с одновременным включением электровибратора для её уплотнения, поверхность изделия равняется, после чего электровибратор отключается и производится расформовка и выемка изделия.}

Рисунок 3.6 - Схема формы для пустотелого блока

_{3.2 Сырье и материалы}

_{Органический целлюлозный заполнитель. Многие органические целлюлозные заполнители, в том числе и древесина (древесный заполнитель), наряду с присущими им ценными свойствами (малая средняя плотность, хорошая смачиваемость, легкость обработки, в частности дроблением и др.), имеют и отрицательные качества, которые затрудняют получение арболита высокой прочности из высокопрочных компонентов (цементный камень и древесина).}

_{Технологическое древесное сырье поставляется на предприятие как отдельно по породам, так и в смешанном виде в различных соотношениях.}

_{Диаметр заготовок сырья в круглом виде устанавливается от 5 до 15 см. Заготовки диаметром более 15 см подлежат расколке части, наибольшая линия раскола по торцу не должна превышать 15 см.}

_{В технологическом сырье допускаются пороки древесины (по ГОСТ 2140--81 с изм.), в том числе гниль внутренняя заболонная мягкая и наружная трухлявая, если она занимает не более 6% площади торца дровяного сырья или 5% общего объёма партии.}

_{Дрова и кусковые отходы укладывают, принимают и учитывают в соответствии с ГОСТ 3243--46 (с изм.). Древесное технологическое сырье в круглом виде хранят в соответствии с ГОСТ 9014.0--75 (с изм.).}

_{Кусковые отходы древесины должны измельчаться в щепу и выдерживаться в кучах под навесом не менее 1 мес. при положительной температуре.}

_{Применение свежесрубленной древесины всех пород для производства арболита допускается при соблюдении следующих требований: показатель пригодности (удельный расход цемента на единицу прочности арболита при сжатии) должен быть не более 15; содержание водорастворимых редуцирующих веществ не более 2%.}

_{При дроблении и рассеве необходимо применять древесину равновесной относительной влажности не более 39%, при влажности выше этого предела нарушается нормальная работа дробилок, сит и грохотов.}

_{Органическими заполнителями служат измельченная древесина из отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки хвойных (ель, сосна, пихта) и лиственных (береза, осина, бук, тополь) пород, костра конопли и льна, измельченные стебли хлопчатника и измельченная рисовая солома.}

_{Размеры древесных частиц измельченной древесины не должны превышать по длине 40, по ширине 10, а по толщине 5 мм. Содержание примеси коры в измельченной древесине не должно быть более 10%, а хвои и листьев -- более 5% по массе сухой смеси заполнителя. Содержание водорастворимых редуцирующих веществ в измельченной древесине не должно превышать 2% (данный показатель не является браковочным признаком).}

_{Фракционный состав органического заполнителя должен находиться в следующих пределах:}

_{- Размеры отверстий контрольных сит, мм 20, 10, 5, 2,5, менее 2,5}

_{- Полные остатки на контрольных ситах, % по массе до 5, 20--40, 40--75, 90--100, до 10.}

_{Вяжущие вещества. Вяжущие вещества, применяемые для приготовления арболита по ГОСТ 19222--84, должны удовлетворять требованиям следующих Стандартов: портландцемент и быстротвердеющий портландцемент -- ГОСТ 10178--76 (с изм.); цемент сульфатостойкий -- ГОСТ 22266--76 с изм.); портландцемент белый -- ГОСТ 965--78; портландцемент цветной-ГОСТ 15825-80.}

_{Марка цемента должна быть не ниже 300 -- для теплоизоляционного арболита и 400 -- для конструкционного.}

_{При возможности выбора портландцемента предпочтение отдается алитовым цементам, содержащим в основном трехкальциевый силикат. Такой цемент обеспечивает в первые сутки более интенсивный набор прочности по сравнению с белитовым цементом.}

_{С увеличением тонкости помола портландцемента прочность цементного камня возрастает. Средний размер зерен портландцемента примерно 40 мкм. Глубина гидратации зерен через 6-12 мес. твердения обычно не превышает 10--15 мкм. Таким образом, при обычном помоле портландцемента 30-40% клинкерной части его не участвует в твердении и формировании структуры камня. С увеличением тонкости помола цемента возрастает содержание клеящих веществ -- гидратов минералов и повышается прочность цементного камня. Цементы должны иметь тонкость помола, характеризуемую остатком на сите № 008 не более 15 %.}

_{Тонкость помола цемента характеризуется также удельной поверхностью (см2/г) -- суммарной поверхностью зерен (см2) в 1 г цемента. Удельная поверхность цементов 2500-3000 см2/г. Для повышения активности цемента и получения быстротвердеющего цемента тонкость помола повышают. Условно считают, что прирост удельной поверхности цемента на каждые 1000 см2/г повышает активность на 20--25%.}

_{Химические добавки. В арболитовую смесь химические добавки вводят для повышения марочной прочности; ускорения процессов твердения; улучшения технологических свойств арболитовой смеси (удобоукладываемость, однородность) повышения защитных свойств арболита по отношению к стали арматуре (ингибиторы коррозии стали); улучшения строительных свойств.}

_{Добавками служат химические вещества, которые локализуют замедляющее действие экстрактивных веществ, содержащихся в органическом целлюлозном заполнителе, или покрывают частицы заполнителя водонепроницаемой пленкой препятствующей соприкосновению вредных веществ заполнителя с цементным тестом. Многие добавки являются также ускорителями твердения арболита, что позволяет сократить срок воздействия вредных веществ на гидролиз гидратацию цемента.}

_{При использовании древесного заполнителя химическая добавка выбирается в зависимости от его активности -- содержания сахара в водорастворимых экстрактивных веществах. При применении заполнителя из хвойной выдержанной древесины (атмосферное хранение в течение 3 мес. и более) эффективным ускорителем твердения арболита является хлорид кальция и комплексные добавки на его основе, а для заполнителя из свежесрубленной древесины --сульфат алюминия и комплексные добавки на его основе. Если используют заполнитель из смешанных пород древесины или лиственницы, наиболее эффективны комплексные добавки: хлорид кальция + жидкое стекло и хлорид кальция + известь.}

_{Выбор и дозирование химических добавок для арболита оcyществляется заводской лабораторией с учетом конкретных условий вида заполнителя.}

_{Химические добавки в арболитовую смесь вводят в виде водных растворов взамен воды затворения или частично заменяя ее. Для поддержания принятого водоцементного отношения (В/Ц) количество воды, содержащееся в растворах, учитывается при расчете состава, арболитовой смеси. Вода для приготовления растворов химических добавок и корректировки В/Ц арболитовой смеси должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732--79.}

_{Растворы химических добавок готовят в специальных установках или емкостях с учетом коррозионной агрессивности этих растворов.}

_{Для ускорения растворения химических веществ при приготовлении растворов рекомендуется подогревать воду до 40--70°С перемешивать растворы.}

_{Перед использованием раствора следует определять его плотность, в соответствии с которой устанавливают дозировку. При необходимости плотность корректируют добавлением в раствор воды и химической добавки. Плотность растворов определяют при температуре 18--20°С ареометром со шкалой от 1 до 1,4 г/см3 или денсеметром.}

_{Количественное соотношение компонентов химических добавок устанавливают с учетом конкретных свойств применяемых материалов для приготовления арболитовой смеси. Его корректируют в переходе на другие сырьевые материалы.}

_{арболит производство рециклинг отходы}

_{Таблица 3.1 - Содержание хлорида кальция в растворах}

Концентрация раствора, %	Плотность раствора при 20°С, г/см3	Содержание безводного СаС12, кг
		в 1 л раствора	в I кг раствора
1	2	3	4
2	1,015	0,02	0,02
4	1,032	0,041	0,04
6	1,049	0,063	0,06
8	1,066	0,085	0,08
10	1,084	0,108	0,1
12	1,102	0,132	0,12
14	1,12	0,157	0,14
16	1,139	0,182	0,16
17	1,148	0,195	0,17
18	1,158	0,209	0,18
19	1,168	0,222	0,19
20	1,178	0,236	0,2
21	1,18	0,25	0,21
22	1,198	0,264	0,22
23	1,208	0,278	0,23
24	1,218	0,293	0,24
25	1,228	0,307	0,25
26	1,239	0,322	0,26

_{Вода для затворения бетона и раствора отделочных слоев должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732--79.}

_{Вермикулит. Для придания арболитовым блокам специфических свойств в качестве наполнителя применяли вспученный вермикулит.}

_{Вермикулит - минерал из группы гидрослюд, имеющих слоистую структуру. Продукт вторичного изменения (гидролиза и последующего выветривания) темных слюд биотита и флогопита. Представляет собой крупные пластинчатые кристаллы золотисто - желтого или бурого цвета. При нагревании из пластинок образуются червеобразные столбики или нити золотистого или серебристого цвета с поперечным делением на тончайшие чешуйки (вспученный вермикулит). В нашей дипломной работе был использован вспученный вермикулит по ГОСТ 12865 - 67 плотностью 100 кг/м3. В соответствии с указанным стандартом, вспученный вермикулит выпускается трех фракционных составов: крупный - с размером фракций от 5 до 10 мм; средний - с размерами фракций от 0.6 до 5 мм; мелкий - с размером фракций до 0,6 мм. В результате предварительных экспериментов было установлено, что добавление вспученного вермикулита крупного и среднего фракционного состава даже в очень малых долях (5-6%) оказывает резко негативное воздействие на прочностные характеристики арболитовых блоков.}

_{Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) - твердое вещество без запаха, плотность 1,38-1,40г/см3,температура плавления 255-2650С,температура размягчения 245-2480С, температура стеклования 70-800С.}

_{Полиэтилентерефталат характеризуются высокой прочностью и ударной вязкостью, устойчив к истиранию и многократным деформациям при растяжении и изгибе.}

_{Стекло - вещество и материал, один из самых древних и, благодаря разнообразию своих свойств, - универсальный в практике человека. Физико-химически - твёрдое тело, структурно- аморфно, изотропно; все виды стёкол при формировании преобразуются в агрегатном состоянии - от чрезвычайной вязкости жидкого до так называемого стеклообразного - в процессе остывания со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации расплавов, получаемых плавлением сырья (шихты).}

_{Полиэтилентерефталат и стекло, являются пассивным неволокнистым компонентам, которые оказывают значительное влияние на образование связей в арболите следовательно, и на физико-механические свойства арболита. Очевидно, что размер частиц вводимого неволокнистого компонента будет оказывать определенное влияние на свойства готовой продукции. Для этого требуется провести планирование эксперимента, выбрать основные характеристики моделей, разработать математические модели с нормализованными значениями факторов.}

_{3.3 Последовательность проведения экспериментов}

_{В соответствии с планами экспериментов исследования проводились по следующему направлению.}

_{При проведении однофакторного эксперимента изменяли значения одного из факторов (С, F), не учитывая влияние остальных, при всех прочих равных условиях, затем определяли физико - механические показатели готового арболитового блока и проводили испытания по определению параметров пожарной опасности.}

_{Этапы проведения эксперимента:}

_{1. Подготовка оборудования. Перед тем как начать заготовку сырья для проведения эксперимента необходимо подготовить оборудование. Для снижения вибрации и предотвращения повреждения пола лаборатории под оборудование укладываются резиновые коврики, на которые в последующем устанавливается вибропресс и бетоносмеситель.}

_{2. Установка и проверка оборудования. Перед тем как установить оборудование необходимо проверить работоспособность и исправность рабочих узлов. После его установки на резиновые коврики проверяется его работоспособность путем кратковременного включения и выключения.}

_{3. Заготовка сырья. Для проведения экспериментов щепа, которая соответствует ГОСТ 15815 - 83 "Щепа технологическая. Технические условия", доставлялась с предприятия ОАО "Лесосибирский ЛДК №1". После доставки в лабораторию щепы определялась ее влажность. Размол щепы и полиэтилентерефталата осуществлялся на мельнице МР - 4 следующим образом.}

_{Измельчение осуществляется путем подачи материала в рубящую зону устройства через питатель, который ориентирует поступающие кусковые отходы, форма сечения и размеры питателя (воронки) должны соответствовать поперечному сечению кусков измельчаемого материала. Например, при измельчении пластиковых бутылок питатель должен иметь круглое отверстие, через которое по очереди поступают бутылки, а при измельчении плоской ленты питатель должен иметь прямоугольное отверстие-щель, через которое непрерывно подается лента с прямоугольным поперечным сечением. Высота питателей должна быть не менее 5c, где c-ширина щели питателя, соответствующая толщине измельчаемого материала +1 мм: (с=д+1, мм).}

_{Величина межосевого смещения а определяется опытным путем.}

_{При увеличении смещения а материал для измельчения втягивается из питателя в зону измельчения устройства с большой скоростью, которая может превысить скорость измельчения материала в устройстве, что приведёт к остановке вращения ротора.}

_{Изменением а регулируется скорость втягивания материала из питателя в зону измельчения, которая должна соответствовать скорости измельчаемого материала в устройстве.}

_{Перед пуском устройства для измельчения заданного материала закрепляют питатель 12 на корпусе 2 то отрезки (а), полученные опытным путем, при котором скорость подачи материала из питателя соответствует скорости выхода измельченного материала из устройства.}



Рисунок 3.3 - Схема размалывающей мельницы МР - 4

_{При работе устройства измельчаемый материал подается из питателя 12 на вращающий ротор 1 (в ориентируемом состоянии) где режущая кромка 10 каждого ножа 6, по очереди врезается и срезает часть материала с помощью режущей кромки 11 питателя 12. Материал, подвергнутый измельчению, проваливается в бункер через отверстия в колосниковой решетки.}

_{4. Изготовление арболитовых блоков. Производится расчет необходимого количества сырья для изготовления образцов. Взвешивается необходимое количество щепы и закладывается во включенный бетоносмеситель. По плану эксперимента выбирается вторичное сырье, взвешивается необходимое количество и засыпается во включенный бетоносмеситель с щепой. Затем добавляется связующее вещество. В нашем эксперименте в качестве связующего вещества используется портландцемент марки М 400 ДО. После перемешивания в течении 5 минут добавляются хлористый кальций и жидкое натриевое стекло. Вся масса перемешивается в течении 2 минут. После этого добавляется вода, температуры 20-30 0С равномерными малыми порциями, для воизбежания образования комков и оседания на стенках бетоносмесителя, и перемешивается в течении 5 минут. Под бетоносмеситель устанавливается плоская емкость и вся смесь извлекается из бетоносмесителя, путем его наклонения с помощью рукоятки.}

_{На установленный вибропресс ставятся формы, предварительно смазанные машинным маслом, для более легкого извлечения блока. В формы заливается арболитовая смесь и слегка придавливается крышками для начального уплотнения. Включается вибропресс, смесь уплотняется, и после 20 секунд вибропресс выключается. Готовые формы с арболитовыми блоками снимаются с вибропресса и укладываются. После выдержки в течении 3 дней блоки изымаются из форм, оборачиваются пищевой пленкой и выдерживаются в течении 25 дней при температуре 25 0С и влажности воздуха 70%. Формы очищаются и эксперимент повторяется согласно плану.}

_{3.4 Методики определения физико-механических показателей арболитовых блоков}

_{Определение плотности образцов. Образцы взвешиваются после выдержки в течении 28 суток. По одному образцу укладываем на весы, фиксируем массу и вычисляем плотность по формуле}

(3.1)

_{где с - плотность образца, кг/м3;}

_{m - масса образца, кг;}

_{V - объем образца, м3.}

_{Методика определения параметров пожарной опасности арболитовых блоков.}

_{Образец исследуемого материала закрепляют в держателе и при помощи шаблона проверяют положение образца относительно его вертикальной оси. Включают прибор для регистрации температуры, зажигают газовую горелку и регулируют расход газа так, чтобы контролируемая в течение 3 мин температура газообразных продуктов горения составляла (200±5) °С.}

_{Держатель с образцом вводят в камеру за время не более 5 с и испытывают в течение (300±2) с или до достижения максимальной температуры отходящих газообразных продуктов горения материала, при этом регистрируют время ее достижения. Если при испытании максимальная температура не превышает 260°С, то продолжительность испытания составляет (300±2) с. После чего горелку выключают. Образец выдерживают в камере до полного остывания (комнатной температуры). Остывший образец извлекают из камеры и взвешивают.}

_{Если при испытании максимальная температура превысила 260°С, то продолжительность испытания определяется временем достижения максимальной температуры. Горелку выключают, образец извлекают из камеры и после остывания взвешивают.}

_{Максимальное приращение температуры (Дtmax) вычисляют по формуле}

_{Дtmax = tmax -- t0, (3.2)}

_{где tmax -- максимальная температура газообразных продуктов горения исследуемого материала, °С;}

_{t0 -- начальная температура испытания, равная 200°С.}

_{Потерю массы образца (Дm) в процентах вычисляют по формуле}

, (3.3)

_{где mн -- масса образца до испытания, г;}

_{mк -- масса образца после испытания, г.}

_{По значению максимального приращения температуры Дtmax и потере массы Дm материалы классифицируют:}

_{- трудногорючие -- Дtmax < 60°C и Дm <60%;}

_{- горючие -- Дtmax > 60°С или Дm > 60 %.}

_{Горючие материалы подразделяют в зависимости от времени достижения максимальной температуры газообразных продуктов горения ф исследуемого материала tmax на:}

_{- трудновоспламеняемые ф > 4 мин;}

_{- средней воспламеняемости -- 0,5 < ф < 4 мин;}

_{- легковоспламеняемые -- ф < 0,5 мин.}

_{Методика определения прочности при сжатии арболитовых блоков.}

_{Предел прочности при сжатии Rc, МПа вычисляют для каждого образца по формуле}

(3.4)

_{где Р - разрушающая нагрузка, Н.}

_{Для определения разрушающей силы необходимо выпилить из арболитового блока образец размером 5Ч5Ч10 см, установить его в пресс и подать нагрузку согласно плану эксперимента. После определения первых трещин на образце нагрузку прекращают и нагрузку фиксируют.}

_{3.5 Результаты экспериментальных исследований}

_{На первом этапе исследований была спланирована и проведена серия однофакторных экспериментов по определению зависимости плотности Pl от массовой доли стекла Cc, вспученного вермикулита Св, коры Ск и полиэтилентерефталата Сп, с размером фракций 2,2;10;30 мм.}

_{После обработки результатов эксперимента, по фракции 2,2 мм, в пакете программ Microsoft Excel 2007 были получены следующие регрессионные зависимости:}

, (3.5)

, (3.6)

, (3.7)

; (3.8)

_{Анализ зависимостей позволяет говорить о большем влиянии линейной составляющей, чем квадратичной. Более наглядное представление о представленных зависимостях дают графики, построенные по полученным уравнениям (рисунки 3.4-3.6).}

_{Рисунок 3.4 - Зависимость плотности от содержания вторичного вещества, фракции 2,2 мм, в общем объеме сухой массы}

_{Как видно из представленных графиков, с увеличением объемной доли стекла, коры и вермикулита параметры плотности увеличиваются, а с использованием полиэтилентерефталата - уменьшается. Например, при значении Сс= 12,5% плотность арболитовых блоков составляет 880,6 кг/м3, а при Сс = 37,5% плотность составит 1108 кг/м3, при этом марка арболитового блока увеличивается. При увеличении концентрации п/э свыше 20% марка готового арболитового блока снижается, что негативно сказывается на физико - механических характеристиках. При использовании стекла, коры и вермикулита арболит входит в группу конструкционных блоков, что позволит использовать данный тип блоков для строительства самонесущих стен и зданий более высокой этажности.}

_{После обработки результатов эксперимента, по фракции 10 мм, в пакете программ Microsoft Excel 2007 были получены следующие регрессионные зависимости:}

, (3.9)

, (3.10)

; (3.11)

Рисунок 3.5 - Зависимость плотности от содержания вторичного вещества, фракции 10 мм, в общем объеме сухой массы

_{Анализ графических зависимостей на рисунках 3.4 и 3.5 показал следующее. При увеличении содержания вторичного сырья, в общей массе, наблюдается увеличение плотности на 3-5 %.}

_{После обработки результатов эксперимента, по фракции 30 мм, в пакете программ Microsoft Excel 2007 были получены следующие регрессионные зависимости:}

, (3.12)

, (3.13)

; (3.14)

_{Анализ графиков на рисунке 3.6 показал, что наблюдается линейная закономерность увеличения плотности от содержания вторичного сырья. При увеличении фракции плотность увеличивается на 5-10 %, это объясняется высокой степенью плотности засыпания.}

Рисунок 3.6 - Зависимость плотности от содержания вторичного вещества, фракции 30 мм, в общем объеме сухой массы

_{На втором этапе исследований была спланирована и проведена серия однофакторных экспериментов по определению зависимости прочности при сжатии Pr от массовой доли стекла Cc, вспученного вермикулита Св, коры Ск и полиэтилентерефталата Сп, с размером фракций 2,2;10;30 мм.}

_{После обработки результатов эксперимента, по фракции 2,2 мм, в пакете программ Microsoft Excel 2007 были получены следующие регрессионные зависимости:}

, (3.15)

, (3.16)

, (3.17)

; (3.18)

_{Анализ зависимостей позволяет говорить о большем влиянии линейной составляющей, чем квадратичной. Более наглядное представление о представленных зависимостях дают графики, построенные по полученным уравнениям (рисунки 3.7-3.9).}

_{Рисунок 3.7 - Зависимость прочности при сжатии от содержания вторичного вещества, фракции 2,2 мм, в общем объеме сухой массы}

_{Как видно из представленных графиков, с увеличением объемной доли стекла и коры параметры прочности при сжатии увеличиваются, а с использованием вермикулита и полиэтилентерефталата - уменьшается. Например, при значении Сс= 12,5% прочность при сжатии арболитовых блоков составляет 1,1 МПа, а при Сс = 37,5% прочность составит 0,9 МПа, при этом марка арболитового блока уменьшается. При увеличении концентрации вермикулита свыше 20% марка готового арболитового блока снижается, что негативно сказывается на физико - механических характеристиках. При использовании стекла, коры и вермикулита арболит входит в группу конструкционных блоков, что позволит использовать данный тип блоков для строительства самонесущих стен и зданий более высокой этажности.}

_{После обработки результатов эксперимента, по фракции 10 мм, в пакете программ Microsoft Excel 2007 были получены следующие регрессионные зависимости:}

, (3.19)

, (3.20)

; (3.21)

_{Анализ графических зависимостей на рисунках 3.7 и 3.8 показал следующее. При увеличении содержания стекла и коры, в общей массе, наблюдается увеличение прочности на 5-10 %.}

Рисунок 3.8 - Зависимость прочности при сжатии от содержания вторичного вещества, фракции 10 мм, в общем объеме сухой массы

_{После обработки результатов эксперимента, по фракции 30 мм, в пакете программ Microsoft Excel 2007 были получены следующие регрессионные зависимости:}

, (3.22)

, (3.23)

; (3.24)

_{Анализ графиков на рисунке 3.9 показал, что наблюдается линейная закономерность увеличения плотности от содержания вторичного сырья. При увеличении фракции прочности увеличивается на 5-12 %, это объясняется высокой степенью плотности засыпания.}

Рисунок 3.9 - Зависимость прочности при сжатии от содержания вторичного вещества, фракции 30 мм, в общем объеме сухой массы

_{На третьем этапе исследований была спланирована и проведена серия однофакторных экспериментов по определению зависимости огнезащищенности Og от массовой доли стекла Cc, вспученного вермикулита Св, коры Ск и полиэтилентерефталата Сп, с размером фракций 2,2;10;30 мм.}

_{После обработки результатов эксперимента, по фракции 2,2 мм, в пакете программ Microsoft Excel 2007 были получены следующие регрессионные зависимости:}

, (3.25)

, (3.26)

, (3.27)

; (3.28)

_{Анализ зависимостей позволяет говорить о большем влиянии линейной составляющей, чем квадратичной. Более наглядное представление о представленных зависимостях дают графики, построенные по полученным уравнениям (рисунки 3.10-3.12).}

_{Рисунок 3.10 - Зависимость огнезащищенности от содержания вторичного вещества, фракции 2,2 мм, в общем объеме сухой массы}

_{Как видно из представленных графиков, с увеличением объемной доли коры и вермикулита параметры огнезащищенности увеличиваются, а с использованием полиэтилентерефталата и мтекла - уменьшается. Например, при значении Сс= 12,5% огнезащищенность арболитовых блоков составляет 1,8 часа, а при Сс = 37,5% огнезащищенность составит 1,3 часа, при этом марка арболитового блока снижается. При увеличении концентрации стекла свыше 20% марка готового арболитового блока снижается, что негативно сказывается на физико - механических характеристиках. При использовании стекла и коры арболит входит в группу конструкционных блоков, что позволит использовать данный тип блоков для строительства самонесущих стен и зданий более высокой этажности.}

_{После обработки результатов эксперимента, по фракции 10 мм, в пакете программ Microsoft Excel 2007 были получены следующие регрессионные зависимости:}

, (3.29)

, (3.30)

; (3.31)

Рисунок 3.11 - Зависимость огнезащищенности от содержания вторичного вещества, фракции 10 мм, в общем объеме сухой массы

_{Анализ графических зависимостей на рисунках 3.4 и 3.5 показал следующее. При увеличении содержания стекла и полиэтилентерефталата, в общей массе, наблюдается уменьшение огнезащищенности на 10-25 %.}

_{После обработки результатов эксперимента, по фракции 30 мм, в пакете программ Microsoft Excel 2007 были получены следующие регрессионные зависимости:}

, (3.32)

, (3.33)

; (3.34)

_{Анализ графиков на рисунке 3.12 показал, что наблюдается линейная закономерность увеличения огнезащищенности от содержания вторичного сырья. При увеличении фракции огнезащищенность уменьшается на 5-10 %, это объясняется высокой степенью плотности засыпания.}

Рисунок 3.12 - Зависимость огнезащищенности от содержания вторичного вещества, фракции 30 мм, в общем объеме сухой массы

_{Выводы. В третьей главе представлено описание лабораторных установок, сырья и материалов, использованных при проведении экспериментальных исследований, описаны методики определения параметров плотности, прочности при сжатии и огнезащищенности арболитовых блоков, представлены результаты экспериментов.}

_{Полученные в работе уравнения, описывающие исследуемые процессы подготовки арболитовых блоков, адекватны, по ним построены функции откликов в виде графических зависимостей, для которых выполняется основное требование: экспериментальные точки в совокупности лежат достаточно близко к кривой, являющейся графиком искомой зависимости. Поэтому данные уравнения, на наш взгляд, позволяют прогнозировать получение качественных арболитовых блоков в зависимости от процентного содержания вторичного сырья и фракционного состава твердых промышленный и бытовых отходов ; при известных значениях конструктивных и технологических параметров лабораторных установок и, варьируя значения массовой доли вторичного сырья в арболитовой массе, не только определять физико-механические и геометрические показатели арболитовых блоков, но и снизить параметры пожарной опасности арболита, изготовленного из нее, по ГОСТ 12.1.044-89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения» до трудновоспламеняемых.}

4. Экология г. Лесосибирска

_{4.1 Состав и характеристики состава загрязняющих веществ в г. Лесосибирске}

_{На основании многочисленных предварительных исследований установлено, что жители г. Лесосибирска и близлежащих поселков ощущают отрицательное влияние в той или иной степени (статистические данные министерства здравоохранения Красноярского края по г. Лесосибирску свидетельствуют о высоком проценте онкологических заболеваний) в результате производственной деятельности крупных и мелких предприятий, расположенных в черте города, в виде загрязняющих веществ таких как: бензин, углерод (сажа), бензол, свинец и его неорганические соединения, бенз(а)пирен, формальдегид, диоксид азота, диоксид серы, пыль неорганическая, содержащая <20% оксида кремния, взвешенные вещества, фенол, оксид углерода, оксид азота.}

_{Бензин - горючая смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от 30 до 180 °C.}

_{Образование возможно в транспортных цехах, топливных станциях, автозаправочных станциях и др. от разлива топлива, работы двигателя внутреннего сгорания, при заправке транспортных средств.}