Диссертация (Безобжиговые гипсовые композиты с повышенными эксплуатационными свойствами), страница 13

Данныепо электропроводностиполучали на основе измерений, которые проводились в первые 0,17 ччерез каждые – 0,033 ч, а затем – через 24, 72, 144 и 217 ч.Оценка совместного воздействия каустификации иводосодержаниянапроцессуплотнениясмесивеличиныпроводилисиспользованием смесей поли- и бидисперсных порошков гипса. Длязатворения сухих смесей порошков дигидрата использовались щелочныерастворы KOH, Ca (OH)2 и NaOH. Водородные показатели растворовсоставляли pH = 7, pH = 8, pH = 10 и pH = 12.

Для контроля щелочности,характеризуемой значением величины рН, использовались стандартныеиндикаторы и прибор «Мультитест КСЛ-101», описанный выше.Принято, что взаимосвязанными факторами, которые (в том числе)определяют эффективностьструктурообразования, являются процесспрессования и гранулометрический состав. Прессование дает возможностьсблизить кристаллы гипсана требуемоедля их взаимодействиярасстояние.Именно эти факторы, как обусловливающие в первую очередьформированиемаксимальногочислапервичныхчастицами гипса и количество такихконтактов,контактовмеждуисследовалисьпосредством исследования формовочных свойств гипсовых смесей.88Для изучения физических и механических показателей качествабезобжиговыхкомпозитов,характеристикикоторыеиспользуемойконденсационноготвердения,дляотражаютихобразцыструктурныеполученияизготовлялисьсистемыполусухимпрессованием с использованием машины испытательной на сжатие.Исследованиегипсовыхкомпозитовконденсационноготверденияпроводились с использованием образцов в форме цилиндров, стандартныхбалочек и кирпичей по ГОСТ 23789; ГОСТ 8472; ГОСТ 7025.

Размерыцилиндров(высота, диаметр) составляли: 0,025 х 0,025 (м), 0,05 х 0,05(м). Образцы-балочки имели размеры: 0,04 х 0,04 х 0,17 (м); образцыкирпичи – размеры 0,075 х 0,12 х 0,25 (м), 0,088 х 0,12 х 0,25 м.Образцы гипса твердели при нормальной температуре в эксикаторепри уровне влажности, превышающей W = 95 %, и при нормальныхвоздушно-сухихусловиях,согласнопринятойпрограмме. Прочность на сжатие, средняяисследовательскойи истинная плотность,водопоглощение, влажность и водостойкость прессованных образцовдигидрата сульфата кальция определялись стандартными методами.Оценку проводили по средним результатам по ГОСТ 23789.Оценкуособенностейструктуры композитовморфологиив целомгипсовыхкристалловиоценивали с помощью электронноймикроскопии. Применялись микроскопы MBS-1, ScanScan 4, DM200-2QIDDYCOME и TESCAN Mira 3.2.2.1 Определение плотности гипсовых порошковВ данном исследовании использовались характеристики плотностипорошков двуводного гипса.

Они рассматривались как количественныйпоказатель уплотнения частиц в составе смесей.Стандартная методика, как показывают исследования, не даютвозможности адекватно оценить высоко диспергированные гипсовые89порошки и их смеси. Во время измельчения и дополнительно – приперемешивании,гипсовыепорошкиподвергаютсякогезионномувзаимодействию.

При этом происходит образование стабильных агрегатовиз частиц гипса, в том числе – с осаждением мелких на поверхностикрупных зерен. Эффективность использования стандартных характеристикпо гранулометрии гипсовых смесей и контроля свойств композиционныхматериалов по этой причине снижаются.Это объясняется тем, что при определении плотности с помощьюсуспензийпроисходитраспадагрегатов,тогдакаквусловияхконденсационного твердения при прессовании агрегаты играют важнуюроль в формировании гипсовой структуры.Для разработки методики оценки объемного наполнения в составахнаосноведвуводногобезобжиговогогипсабыливыполненыэкспериментальные исследования плотности уплотненныхгипсовыхпорошков и смесей из них.

Уплотнение дисперсных систем проводилось сиспользованием утряски.Сравнительный анализ экспериментов и оценка работоспособностиметодики были выполнены на трех видах оборудования (рисунок 2.12):механическом столе для встряхивания, который применяется приопределении нормальной консистенции цементного раствора в методикеопределения прочности цементов, автоматическом встряхивателе «KP111A» и лабораторном комплексе для смешивания химических растворовсосложнымдвижением«ELPAN»,подвергнутомнеобходимоймодернизации.Полученные результаты экспериментов показали эффективностьиспользования установки «ELPAN» для исследований плотности поли- ибидисперсных смесей, бинарных и моносоставов сульфатов кальция(погрешность – 0,8 %).901000Насыпная плотность, кг/м39509008508007507006500102030405060708090100Содержание крупной фракции, %на стандартном механическом встряхивающем столикена модернизированной лабораторной установке со сложным движениемELPANна автоматическом встряхивающем столике марки КП 111АРисунок 2.12 – Плотности составных смесей порошков двуводного гипсаВсепоследующиеисследованияплотностидиспергированныхсистем дигидрата сульфата кальция проводились с использованиемвстряхивателя «ELPAN».Плотность порошковых смесей оценивалась для полидисперсных ибидисперсныхсоставов.Смесиформировалисьизпорошковсразличающимися характеристиками дисперсности.

Состав сырьевой смеси(по критерию дисперсности) определялсяпрограммой исследований.Порошки для получения гомогенных сырьевых смесей перемешивалисьмашинным способом, в смесителе.2.2.2 Методика оценки деформативных свойств дисперсных системдигидрата сульфата кальцияПрессование являетсяфактором,который определяет дляконденсационных систем дигидрата протекание процессов твердения и91структурообразования.Онобуславливаетформированиефазовыхконтактов в системе двуводного гипса. Количество фазовых контактовопределено механизмом конденсационного твердения дигидрата не тольков отношении величины прессующего давления. Зерновой состав такжеявляется первостепенным фактором, обуславливающим изменение свойствбезобжиговых композитов, поэтому в работе оценивались деформативныесвойства дисперсных систем конденсационного твердения двуводногогипса.Соотношение порошков в составах смесей,свойства каждогопорошка дигидрата и водотвердое отношение выбирались по программеисследований.

Величины10,20,30,40 МПа.использованного прессующего давления–Подбор используемых величин прессующего давлениясовпадал с заводскими давлениями, используемыми в современныхтехнологических режимах.Установлено, чтометодика И. И. Бернея и В.В Белова[93],созданная ими для оценки деформативных свойств керамических прессмасс, может быть рекомендована и для оценки количества зарождающихсяконтактов через исследование формовочных свойств гипсовых пресспорошков, таких как величина упругого расширения, коэффициентуплотнения и др.В основу методики авторами была положена зависимостьln p =где р – прессующее давление, МПа;−,– плотность пресс-порошка,определенная под давлением, соответствующим величине р.С учетом упругого расширения зависимость принимала видln p =где р – прессующее давление, МПа;−– плотность, соответствующаямоменту снятия давления, г/см3; Ер – величина упругого расширения92образца, определяемая после снятия давления, см3/г, Супл.- коэффициентуплотнения, см3/г;– плотность образца, под единичным давлением –1 МПа.Упругое расширение образца рассчитывали по формулеEp =-Значения постоянных E p и.характеризуютдеформативныехарактеристики дисперсных систем.По методике, для определения формовочных свойств, гипсовыесмеси прессовали на машине испытательной на сжатие (гидравлическийпресс).

Для оценки деформаций использовалипредназначенныйдляисследованияприборкерамическихмассПОФС-1,[93].Дляиллюстрации результатов исследований применялся специальный метод.Для этого применялся график. Он выполнялсяв полулогарифмическихкоординатах, где по оси ординат – прессующее давление, по абсцисс –величина, обратная плотности. Средние плотности измерялись передуплотнением и при деформациях сжатия материала под давлением.Методика испытания формовочных свойств порошковых систем наоснове дигидрата дала возможность установить взаимосвязь междуфактором прессующего давления и плотностью пресс-массы под нагрузкойи после снятия ее. Полученные значения в виде прямой линии составляют«график сжатия» [93]. Здесь же на графике откладывались величины,обратные средней плотности, которые были рассчитаны по величинамдеформаций после снятия внешнего давления.

Кроме того, необходимоотметить, что значения соответствуют не нулевому давлению, когдапроводили измерения, а давлению, которое было в момент получения.Такимобразомформируетсяграфикуплотнения,представленныйпунктиром на рисунке 2.13. Он соединяет экспериментальные значения.93Описанный прием связывает среднюю плотность под нагрузкой и послеснятия ее с величиной прессующего давления.100Давление прессования, МПа80604020100,050,070,090,110,130,150,170,19Величина.

обратная средней плотности, см3/гРисунок 2.13 – Изменения величин, обратных средней плотностидисперсных систем двуводного гипса: – сжатие; ---- уплотнениеВозможность распространения методики для оценки деформацийуплотненных порошковобусловленосхожестьюс использованием прибора ПОФС – 1свойствгипсовыхполусухихсмесейскерамическими пресс-порошками.

Экспериментальные данные (рисунок2.13), представленные параллельными прямыми линиями на графиках,соответствуют уравнению процесса уплотнения. Дальнейшая обработкарезультатов,полученныхподаннойметодике,проводиласьсиспользованием вышеуказанных формул величин обратной среднейплотности, упругого расширения с учетом использования полусухихпресс-порошков двуводного гипса.Таким образом, проведенная проверка работоспособности методикипоказала, что она может быть применена при оценкеструктурной94прочности на стадии формирования фазовых контактов в условияхполусухого прессования.Дляопределенияоптимальнойгранулометриидисперсных системах двуводного гипсавсоставныхбыл использован методматематического планирования экспериментов.В целях определения закономерностей влияния гранулометрии насвойствабезобжиговыхкомпозитовиспользовалсяпланированный эксперимент.