Прочность на сжатие

Основной показатель, которым характеризуется бетон — прочность на сжатие. По ней устанавливается класс бетона. Согласно СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», класс обозначается латинской буквой «B» и цифрами, показывающими выдерживаемое давление в мегапаскалях (МПа). Например, обозначение В25 означает, что бетон данного класса в 95 % случаев выдерживает давление 25 МПа. Для расчёта показателя прочности необходимо учитывать и коэффициенты, например, для класса В25 нормативная прочность на сжатие, применяемая в расчетах — 18,5 МПа. Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие и осевое растяжение, назначается при проектировании исходя из возможных реальных сроков загрузки конструкции проектными нагрузками, способа возведения, условий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливается в возрасте 28 суток.

Наряду с классами, прочность бетона также задается марками, обозначаемыми латинской буквой «М» и цифрами от 50 до 1000, означающими предел прочности на сжатие в кгс/см². ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия» устанавливает следующее соответствие между марками и классами при коэффициенте вариации прочности бетона 13,5 %:

Удобоукладываемость

Согласно ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия», по удобоукладываемости (обозначается буквой «П») различают бетоны:

• сверхжесткие (жесткость более 50 секунд);

• жесткие (жесткость от 5 до 50 секунд);

• подвижные (жесткость менее 4 секунд, подразделяются по осадке конуса).

Другие важные показатели

• Прочность на изгиб.

• Морозостойкость — обозначается латинской букой «F» и цифрами 50-1000, означающими количество циклов замерзания-оттаивания, которые способен выдержать бетон.

• Водонепроницаемость — обозначается латинской буквой «W» и цифрами от 2 до 20, обозначающими давление воды, которое должен выдержать образец-цилиндр данной марки.

Для испытаний бетона на морозостойкость и водонепроницаемость используются испытательные климатические камеры.

10. Бума́га (предположительно от итал. bambagia^[1], либо тат. бумуг — хлопок) — волокнистый материал с минеральными добавками в виде листов для письма, рисования, упаковки и прочего, получаемый из целлюлозы: растений, а также вторсырья (тряпья и макулатуры).

Начиная с 1803 года в производстве бумаги используются бумагоделательные машины.

Бумажные материалы

Бумага и картон являются самыми распространенными материалами в упаковочной отрасли. Химической основой бумажных материалов является целлюлоза с различными добавками.

Первый этап получения бумаги – переработка так называемой пульпы и получение целлюлозы. Целлюлозу производят из древесины различных пород путем механической и химической обработки. При механическом воздействии получают короткие волокна низкого качества.

Химическое воздействие позволяет получать высококачественную длинноволокнистую целлюлозу — бумажную массу, из которой после сушки вырабатывают различные типы бумаги.

Чисто механический процесс дает древесную пульпу путем сдавливания бревен между жерновами и поливания поверхности водой для удаления древесной массы.

Такой метод используется преимущественно для переработки мягких северных пород деревьев. При этом используются все компоненты древесины, т.е. лигнин и углеводы, составляющие до половины ее массы, не удаляются. В настоящее время данный способ вытеснен термомеханическим, при котором древесина сначала обрабатывается в рафинере, а затем для размягчения нагревается под давлением. Механическим способом получают примерно 10% пульпы, используемой для производства бумаги и картона.

Такая пульпа наиболее дешевая, но из-за небольшой прочности ее нельзя использовать отдельно. Для производства упаковочной бумаги ее смешивают с пульпой, полученной химическим способом.

При химическом процессе приготовления пульпы для обработки древесины используют химические вещества, при этом удаляются лигнин и углеводы, что позволяет получить более качественную и более дорогую пульпу.

Существуют три вида химических технологий.

 Натриевая («содовая») технология применяется в основном для переработки твердой древесины. Для растворения нежелательных компонентов в данном случае применяется каустическая (гидроксид натрия) и кальцинированная сода (карбонат натрия). Пульпа имеет светлый цвет и невысокую прочность

1. Сульфатная технология (крафт-технология) применяется для переработки как твердой, так и мягкой древесины. Карбонат натрия заменяют сульфидом натрия, а в остальном эти технологии аналогичны. С помощью подобного метода получают наиболее прочные типы бумаги. Сульфатная пульпа имеет коричневый цвет и для производства белой бумаги и картона требует отбеливания. Таким способом производят наибольшее количество пульпы.

2. Сульфитная технология основана на кислотной реакции (предыдущие способы – чисто щелочные). Рабочая смесь представляет собой раствор бисульфит кальция или магния и серной кислоты. Применяется для разных сортов древесины. Позволяет получить светлоокрашенную пульпу, более прочную, чем при натриевой технологии, но менее прочную, чем крафт. Общий объем производства такой пульпы не более 1% от общего количества. Используется для изготовления тонкой бумаги. Остаточное количество кислоты в такой бумаге вызывает ее разложение с течением времени.

Полухимическим способом пульпу изготовляют путем применения как химических, так и механических средств. Сначала добавляют каустическую соду и сульфит натрия для размягчения. Затем древесину измельчают на дисковом измельчителе, получая дешевую пульпу с повышенным содержанием лигнина.

Такой способ применяют в основном для твердой древесины.

Такая пульпа трудно отбеливается и желтеет под действием солнечного света. Применяется, когда не требуется высокая прочность и цвет не имеет значения (например, для оберточной бумаги). Около 6% всей производимой бумаги изготавливается таким способом.

Следующий этап – изготовление бумажной массы и бумаги. Полученная пульпа состоит из 97% воды и 3% твердых веществ. Она поступает в измельчитель, где разрубаются волокна и начинается процесс их гидратации. При этом важно сохранить длинные волокна.

В измельчитель добавляют адгезивы и вещества для увеличения водоотталкивающей способности, способности удерживать краску, обеспечивающие цвет, жесткость и т.п. После этого смесь пульпы и различных добавок направляют в бумагоделательную машину.

Бумагоделательный процесс осуществляется в несколько основных этапов. Обработанные древесные волокна погружают в большое количество воды (99,5% воды и 0,5% целлюлозы) и подаются из головного резервуара на передвижной экран или сетку.

По мере того как вода удаляется под действием силы тяжести или всасывания, волокна остаются на передвижном экране. Поскольку участки с волокнами имеют большую скорость потока, другие волокна перемещаются в их направлении, формируя таким образом более однородный пласт (лист). Так как более грубые волокна из-за своей большей массы оседают быстрее, чем более тонкие, та сторона пласта или листа, которая обращена к сетке, всегда получается более грубой, чем верхняя, гладкая.

Подобное строение волокон способствует образованию слоистой структуры, в которой большинство волокон стремится расположиться параллельно, перемещаясь по сетке под влиянием высокоскоростного дренажа воды при движении конвейера через валики.

Такая ориентация волокон в одном направлении позволяет получать бумагу или картон, называемые «зернистыми», текстурированными. Сделанная таким образом бумага состоит из слоев, способных расслаиваться или рваться в направлении движения.

Идеальную структуру дает такой материал, в котором волокна переплетаются между собой на разных уровнях как параллельно, так и перпендикулярно. Последние модификации в конструкции бумагоделательных машин предусматривают наличие нескольких головных резервуаров, из которых подается пульпа разного типа. Взаимное переплетение волокон также существенно облегчается путем применения встроенных датчиков и компьютерного управления подающими резервуарами.

Когда орошение прекращается, начинается сушка, которая ведется в отдельном блоке бумагоделательной машины. По мере сушки волокна сжимаются, и если лист очень плотный, это «сморщивание» может оказаться значительным. С другой стороны, открытый, плохо «связанный» лист бумаги позволяет волокнам скользить при взаимном переплетении, что уменьшает «морщинистость» готового листа. И в том, и в другом случае внутри волокон — в тех местах, где они пересекают друг друга — происходит деформация; все, что может повлиять на степень этой остаточной деформации, например, содержание влаги, может заставить лист бумаги растянуться, сжаться, изогнуться и т. п.

На бумагоделательных машинах или позже, вне технологической линии, можно применять разнообразные отделочные материалы и покрытия. Обычно используют различные пигменты (каолиновую глину, двуокись титана и карбонат кальция), адгезивные материалы типа белков, крахмала и добавки (например, не пропускающие воду вещества, репелленты, вещества, препятствующие возгоранию, консерванты и пр.).

Для улучшения полиграфических качеств бумаги и увеличения жесткости листа в машине используется обычно одна поверхностная отделка — бумага погружается в глинисто-крахмалистый раствор и затем пропускается через валки.

Перед выходом бумаги из машины ее можно каландровать с помощью прокатки через серию мощных прижимных валков. Каландрование придает поверхности глянец с помощью проглаживания и полировки покрытия. Когда необходимы большая прочность и жесткость, следует избегать избыточного каландрования.

Матовость бумаге придается путем легкого каландрования или вообще без него.

Разные технологии наряду с разнообразием исходного материала обеспечивают возможность получения огромного числа видов бумаги. Один и тот же тип бумаги, произведенный на разных комбинатах, отличается по своим свойствам, и даже машины одного и того же предприятия зачастую не могут обеспечить одинакового качества продукции. Следовательно, чтобы обеспечить одинаковое качество упаковки, необходимо знать поставщиков используемых видов бумаги или картона и опираться именно на них. Это удобнее, чем зависеть от технических параметров, основанных лишьна результатах физических тестов.

Качество бумажных материалов характеризуется физическими, химическими и механическими показателями.

К физическим свойствам относятся:

 масса,

 толщина

 объемная масса

 просвет

 прозрачность

 пористость

 лоск и гладкость

 цвет

 оттенок

 влажность и влагопрочность

К химическим:

 зольность

 род и степень проклейки

 кислотность и щелочность

К механическим:

 упругость

 сопротивление разрыву при натяжении

 излому при перегибе

 раздиру и скручиванию

 удлинение в момент разрыва

По массе 1 м² различают:

1. бумагу (5-150 г/м²)

2. тонкий картон (151-400 г/м²)

3. прочный картон (401-1200 г/м²)

По содержанию волокнистой смеси бумагу подразделяют на следующие виды:

 тончайшую из макулатуры или специальной целлюлозы

 тонкую из целлюлозы

 полутонкую из целлюлозы и некоторого количества древесной массы

 обычную из целлюлозы, некоторого количества древесной массы и макулатуры.

К бумажным материалам, предназначенным для изготовления потребительской тары, предъявляется ряд требований.

 

1. Бумага и картон для изготовления тары на ротационных машинах должны иметь равномерную толщину по всей ширине, чтобы полотно перемещалось на машине без перекосов и образования морщин.

2. Листовая бумага (картон) должна иметь строго прямоугольную форму; отклонение допустимо в пределах до 0,2 %. Это обеспечит нормальную работу машин по заготовке закроя и хорошее качество изделий.

3. Влажность бумаги должна быть в пределах 6-8%,картона –6-12%.

4. Бумага и картон, предназначенные для нанесения печати, должны иметь гладкую поверхность и зольность не менее 8 %. Нормы гладкости и зольности устанавливаются стандартами в зависимости от видов бумаги и способов печати.

5. Механическая прочность бумажных материалов должна соответствовать требованиям, предъявляемым к прочности изделий в зависимости от массы и свойств затариваемой в них продукции, способов ее транспортировки и условий хранения.

6. Бумажные материалы для завертывания и изготовления тары должны обладать водо-, паро-, аромато-, жиро- и газонепроницаемостью. Эти свойства обеспечивают за счет либо соответствующего размола волокнистых материалов, проклейки и добавки в массу синтетических смол (т. е. в ходе технологического процесса), либо специальной обработки уже готовых бумажных материалов. Во втором случае получаются новые комбинированные материалы.