Главная
страница
Сведения об авторах
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ТЕРМОПЛАСТОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КОМПОЗИТНЫХ ОТКРЫТОПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
Файтельсон В. А., Спирт И. Г., Агентство ЛСУ «Научный институт водного хозяйства и земли», Елгава, Латвия
Технически
совершенные водохозяйственные,
гидромелиоративные системы
сооружений коммунального,
дорожного, гидротехнического и
ряда других областей строительства
не обходятся без широкого
применения фильтров различного
назначения.
Для устройства фильтров
используются главным образом
сыпучие фильтрующие материалы:
гравий, щебень, керамзит. Нередко в
дело идет несортированная
непромытая песчано-гравийная
смесь. Как правило, используемый в
строительстве материал не
соответствует запроектированным
параметрам фильтра ни по
гранулометрии, ни по чистоте. Не
соблюдается соотношение
крупностей в многослойных прямых и
обратных фильтрах.
Для существенного улучшения
качества фильтров их целесообразно
выполнять из блочных материалов с
открытой пористостью, в частности,
из композитных материалов на
основе фракционированного
зернистого наполнителя и отходов
термопластов.
В качестве наполнителей могут
использоваться фракционированные
песок, гравий, щебень, керамзит, ряд
измельченных промышленных и
строительных отходов (бой кирпича,
стекла, бетона) и другие зернистые
материалы; в качестве связующего —
измельченные отходы термопластов
(полиэтилен, полипропилен и др.),
вторичные термопласты и, при
необходимости, первичные
термопласты.
Варьируя вид связующего,
гранулометрию наполнителей,
соотношение компонентов
композиции, технологические
параметры изготовления изделий,
можно получить материалы с
требуемыми свойствами
(структурными, функциональными,
прочностными). Необходимые
характеристики материала
(проницаемость, общая контактная
поверхность и др.) в основном
обеспечиваются подбором
гранулометрического состава
наполнителя, а тонкая пленка
связующего, обволакивающая каждое
отдельное зерно наполнителя,
гарантирует необходимые
функциональные характеристики (они
иллюстрируются композициями на
гравии и керамзите и на отходах
полиэтилена в качестве связующего).
Формирование композитного
материала происходит при
взаимодействии компонентов
композиционной системы,
возникающем в результате
смачивания расплавом полимеров
предварительно нагретой
поверхности наполнителя.
При контактах частиц полимера с
поверхностью наполнителя, нагретой
выше температуры их плавления,
частицы прилипают, прогреваются и
расплавляются. В ходе
перемешивания компонентов
происходит растекание частиц
полимера и пленкообразование на
поверхности зерен наполнителя.
Механические характеристики
композитного материала
определялись с использованием как
многофракционных (табл. 1), так и
узкофракционных наполнителей
(табл. 2).
Таблица 1
Композиции на многофракционном наполнителе
Давление формования, МПа |
Содержание связующего в композиции, мас. % |
Средняя крупность
наполнителя, |
Гравий |
Керамзит |
|||
Средняя прочность композиции, МПа |
Средняя прочность композиции, МПа |
||||||
Сжатие |
Растяжение |
Изгиб |
Сжатие |
Растяжение |
|||
10 |
5 |
3,2 |
2,5 |
0,55 |
- |
- |
- |
50 |
10 |
2,6 |
7,0 |
1,35 |
- |
- |
- |
5 |
10 |
2,6 |
- |
- |
1,55 |
- |
- |
50 |
10 |
2,6 |
- |
- |
2,55 |
- |
1,35 |
5 |
10 |
5,5 |
- |
- |
- |
1,10 |
0,20 |
30 |
10 |
3,9 |
- |
- |
- |
3,20 |
- |
Таблица 2
Композиции на узкофракционном наполнителе*
Фракция, мм |
Средняя крупность
наполнитель, |
Гравий |
Керамзит |
|||
Средняя прочность композиции, МПа |
Средняя прочность композиции, МПа |
|||||
Сжатие |
Растяжение |
Изгиб |
Сжатие |
Растяжение |
||
1-3 |
2 |
7,5 |
1,45 |
2,60 |
- |
- |
3-5 |
4 |
7,0 |
1,35 |
2,55 |
3,2 |
0,55 |
5-7 |
6 |
6,5 |
1,25 |
2,40 |
2,7 |
0,50 |
7-10 |
8 |
5,5 |
1,10 |
2,20 |
2,2 |
0,40 |
10-12 |
11 |
4,0 |
0,8 |
1,80 |
1,8 |
0,30 |
12-16 |
14 |
3,5 |
0,8 |
1,50 |
1,5 |
0,25 |
16-20 |
18 |
3,5 |
0,7 |
1,0 |
1,0 |
0,20 |
* Содержание связующего — 4—8% в зависимости от крупности и вида зерен наполнителя, давление формования — 10 МПа.
Пропускная
способность (расход) зависит от
ряда факторов, главными из которых
являются средняя крупность зерен
наполнителя, действующий напор,
толщина элемента, пористость
материала.
Получена формула для определения с
достаточной для практики точностью
расхода с 1м2 материала
(1)
где Q — расход, м3/с;
dср — средняя
крупность наполнителя, м; Н —
действующий напор, м; b —
толщина фильтрующего элемента, м;
0,0668 — числовой коэффициент,
учитывающий влияние пористости.
Пропускная способность 1 м2 пороэласта
в зависимости от крупности
наполнителя дана в табл. 3.
Таблица 3
Пропускная способность пороэласта*
Напор, м |
Фракция, мм |
|||||||
1-3 |
3-5 |
5-7 |
7-10 |
10-12 | 12-16 | 14-16 | 16-20 | |
Средняя крупность наполнителя, м |
||||||||
0,002 |
0,004 |
0,006 |
0,0085 |
0,011 | 0,014 | 0,015 | 0,018 | |
0,1 |
0,019 |
0,027 |
0,033 |
0,039 |
0,044 |
0,050 |
0,052 |
0,057 |
0,2 |
0,027 |
0,038 |
0,046 |
0,055 |
0,063 |
0,071 |
0,073 |
0,080 |
0,3 |
0,033 |
0,046 |
0,057 |
0,067 |
0,077 |
0,087 |
0,090 |
0,093 |
0,4 |
0,038 |
0,053 |
0,065 |
0,078 |
0,089 |
0,100 |
0,103 |
0,113 |
0,5 |
0,042 |
0,060 |
0,073 |
0,087 |
0,099 |
0,112 |
0,116 |
0,127 |
0,6 |
0,046 |
0,065 |
0,080 |
0,095 |
0,109 |
0,122 |
0,127 |
0,139 |
0,7 |
0,050 |
0,071 |
0,087 |
0,103 |
0,117 |
0,132 |
0,137 |
0,150 |
0,8 |
0,053 |
0,076 |
0,093 |
0,110 |
0,125 |
0,141 |
0,146 |
0,160 |
0,9 |
0,057 |
0,080 |
0,098 |
0,117 |
0,133 |
0,150 |
0,155 |
0,170 |
1,0 |
0,060 |
0,084 |
0,103 |
0,123 |
0,140 |
0,158 |
0,164 |
0,180 |
1,1 |
0,063 |
0,089 |
0,109 |
0,129 |
0,147 |
0,166 |
0,172 |
0,188 |