Тошкент архитектура-қурилиш институти ҳузуридаги илмий даражалар берувчи dsc

искусственных пористых заполнителей и изучение структурообразования в 
них» исследование влияния состава и технологических факторов на свойства 
искусственных пористых заполнителей на основе заугленной глины и 
бентонитовой глины, являющихся отходами угольной промышленности и 

---

29 
оптимизация экспериментов с использованием метода математического 
планирования и определения физико-механических свойств, а также 
представлены 
результаты 
исследований, 
проведенных 
по 
изучению 
структурообразования в заполнителях. 
Общий метод проектирования оптимального состава и структуры 
материалов представляет собой не только набор заранее заданных необходимых 
свойств, но также обеспечивает их числовые значения. Внедрение 
разработанного состава в технологическом процессе позволяет получить 
материал с оптимальной структурой и заданными свойствами с точки зрения 
экономической эффективности. В наших исследованиях рациональный состав 
нового пористого заполнителя, определение температуры и времени его обжига 
в печи, а также эти факторы и насыпная плотность заполнителя, опыты при 
определении аналитической зависимости прочности на сжатие в циллиндре и 
его водопоглощения осуществлялись методом математического планирования 
эксперимента. 
В качестве параметров оптимизации были выбраны насыпная плотность 
нового пористого наполнителя - 
Y (кг/м ), прочность на сжатие в цилиндре - 
(МПа) и его водопроницаемость 
(%), потому что именно эти показатели 
определяют основные качества искусственных пористых наполнителей. 
В качестве переменных факторов использовались параметры, оказывающие 
наибольшее влияние на вышеперечисленные свойства, а именно: 
Х
1 
- количество бентонитовой глины в смеси , % ; 
X
2 
- температура обжига, 
0
С ; 
Х
3 
– продолжительность выдержки, мин.
Диапазоны переменных факторов представлены в табл. 1. 
Таблица 1. Условия планирования эксперимента 
Факторы
Единица 
измерения 
Условия вариации
Шаг 
Уровни 
нижний 
основной 
верхний 
Х
1
% 
50 
70 
90 
20 
X
2
0
С 
1000 
1050 
1100 
50 
Х
3
мин. 
20 
30 
40 
10 
Диапазоны варьирования были приняты по результатам предварительного 
исследования. 
Приготовление сырьевой смеси путем измельчения всех компонентов, 
добавления воды до образования пластичной массы, гранулирования пластичной 
массы, сушки приготовленных гранул до постоянной массы при температуре 
110÷120 0С, помещения гранул в печь с температурой 800-850 0С до достижения 
требуемой температуры и при этой температуре в общем расчете в течении 
запланированного времени окончательный обжиг и охлаждение гранул на 

---

30 
воздухе до температуры окружающей среды принимались в качестве 
неизменных факторов.
После проведения математических расчетов и проверки на адекватность 
были получены следующие уравнения регрессии для свойств нового пористого 
наполнителя: 
Для насыпной плотности: 
= 425 − 159
− 24
− 17,5
+ 1,25
− 1,25
+ 235
− 60
− 62,5
, 
(1) 
Для прочности на сжатие в цилиндре: 
= 7,74 − 3,13
+ 0,781
+ 0,586
− 0,398
− 0,543
+ 0,365
+ 3,49
− 2,63
− 2,54
, 
(2) 
Для водопоглощения (через 24 часа) : 
= 13,33 + 11,2
− 2,67
+ 5,33
+ 5,33
 
(3) 
По результатам, полученным с помощью математических моделей, были 
построены диаграммы, отображающие влияние переменных факторов на 
свойства нового пористого заполнителя (рис. 1). 
Рисунок 1. Влияние содержания бентонитовой глины и температуры обжига на 
прочность (а) и объемную плотность (б) нового пористого заполнителя. 
На основании полученных результатов в наших дальнейших исследованиях 
были выбраны составы с наименьшей насыпной плотностью и наибольшей 
прочностью на сжатие в цилиндре (таблица 2). 
Таблица 2. Состав, физико-механические характеристики искусственных 
пористых наполнителей 
Составы 
Соотношение сырья
% 
Характеристики заполнителя, обожённого при 
1100 ℃ 
Бентони-
товая 
глина 
Зауглен-
ной 
глина 
Насыпная 
плотность, 
кг/м 
3 
Прочность на 
сжатие в 
цилиндре, МПа 
Водопоглощение , 
% 
(через 24 часа ) 

---

31 
№1 
90 
10 
270 
2,74 
36 
№2 
50 
50 
686 
11.44 
8 
№3 
70 
30 
395 
6,46 
16 
Из результатов таблицы 2 видно, что при добавлении в бентонитовую 
глину 10 и 50 % отходов угольной промышленности, изменяется его насыпная 
плотность и цилиндровая прочность, т. е. в образце № 1 при добавлении 10 % 
заугленной глины в результате сгорания заугленной глины и вспучивания 
бентонитовой глины, пористость, образующаяся во внутренней структуре 
заполнителя, наряду с улучшением их теплоизоляционных и звукопоглощающих 
свойств уменьшает его объемную плотность, что, в свою очередь, обеспечивает 
легкость изделия, полученного на основе этого заполнителя. А прочность 
образца № 2, с добавлением в шихту заугленной глины в количестве 50%, в свою 
очередь, происходит образование множества различных типов пористости при 
плавлении заугленной глины и в связи с уменьшением бентонитовой глины в 
составе шихты в процессе структурообразования не может образовывать стенки 
внутренних пор, и по мере повышения температуры он тоже плавится и 
происходят фазовые переходы из-за смешения разных глинистых пород и в 
результате это объясняется образованием таких минералов, как муллит, гематит, 
анортонит, волластанит, которые обеспечивают большую прочность. 
Образец №1 
Образец №2. 
Рисунок 2. Внешний вид образцов, составов №1 и №2 
На рис. 2 представлены внешний виды новых пористых заполнителей (№1, 
№2) с особо легкой насыпной плотностью и прочностью, по которым внешний 
вид искусственного пористого заполнителя близок к керамзиту, и в результате 
обжига при высокой температуре, он в своем поверхностном слое (с вуалью) 
покрывал его, что позволило снизить его свойство водопоглощения. 

---

32