Диссертация (1141449), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Ребиндера показали, что процессы структурообразования в известково-песчаной смеси,выражающиеся в нарастании прочности структуры, начинаются по истечении 2–3 мин с момента заливкисмеси в форму (Рисунок 5.5). Криваяизменения во времени предельногонапряжения сдвига для малопластичного материала с низкой адсорбци-Рисунок 5.5 – Кинетика изменения предельногонапряжения сдвига газобетоных смесей на основе: 1 – кварцевого песка; 2 – кварцевого песка, сонной активностью, каким являетсясодержанием 15 мас.
% магнезиальной глины;песок, имеет незначительный наклон3 – супеси ААП-2; 4 – супеси ААП-1;к оси абсцисс (см. рисунок 5.5, кри-5 – супеси КМА; 6 – с содержанием 15 мас. %вая 1). Такой длительности индукци-опоковидной породы; 7 – с содержанием 15 мас.онного периода структурообразованияявнонедостаточнодля% монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевойпородынормального вспучивания формовочной массы. В данном случае схватывание220наступает до окончания интенсивного газовыделения, увеличение объема газа после потери смесью подвижности вызывает деструктивные явления, что подтверждается результатами испытаний ячеистого бетона.Использование в качестве сырья глинистых пород значительно повышаетсяпластичность формовочных масс при относительно небольших значениях предельного напряжения сдвига.
Нарастание прочности структуры при этом уже неносит лавинообразный характер, как при использовании обычного кварцевогопеска. Кинетические кривые характеризуется более плавным изгибом (см. рисунок 5.5, кривые 2–7). Длительность индукционного периода возрастает в 2–3 раза(до 4–10 мин) в зависимости от вида применяемой породы.Структура ячеистого бетона на традиционном сырье характеризуется отдельными деформированными порами, которые иногда сообщаясь между собой,образуют изломанные щелевидные трещины длиной 2–5 мм (Рисунок 5.6, а). Этоменяет геометрию и плотность межпоровых перегородок, которые характеризуются более рыхлой структурой и, соответственно снижается прочность готовыхизделий.Повышенная пластическая вязкость газобетонной смеси на основе изучаемых пород в период индукции уменьшает вероятность объединения пузырьковгаза.
Это обеспечивает формирование более однородной мелкопористой структуры с размерами пор 0,5–1,2 мм, имеющие преимущественно округлую форму иуменьшенную толщину плотных межпоровых перегородок. Это приводит к повышению прочности ячеистого бетона (см. рисунок 5.6, б и в).Различие в поведении кварцевого песка и глинистых пород вызываетсябольшой разницей пластично-вязких свойств, зависящих в свою очередь от сорбционной емкости вещества.
Сорбционную емкость глинистых пород определялипо отношению к метиленовому голубому фотоэлектроколориметрическим методом [432]. Сорбционная емкость песчаных частиц невелика и составляет не более0,003 мэкв/г. В результате этого известково-песчаные смеси, применяемые припроизводстве ячеистого бетона, характеризуются быстрым нарастанием пластической вязкости и ускоренным формированием коагуляционной структуры с после-221дующим ее упрочнением, вследствие слипания частиц и образования переходныхконтактов (см. рисунок 5.3, б). Данный тип контактов характеризуются небольшой площадью соприкосновения и образованием между частицами относительнопрочной связи за счет действия ионно-электростатических и химических (валентных) сил.б)а)в)Рисунок 5.6 – Структура ячеистого бетона на основе:а – кварцевого песка; б – кварцевого песка с содержанием 15 мас.
% магнезиальной глины;в – супеси КМАГлинистые минералы имеют ярко выраженные ионно-обменные свойства,что наряду с высокой удельной поверхностью определяет их повышенную адсорбционную способность. Исследования показали, что наибольшей сорбционнойемкостью обладает магнезиальная глина (0,522 мг/г), а меньшей – супесь ААП-2(0,038 мг/г) (Рисунок 5.7). В соответствие с представлениями об устойчивости адсорбционных слоев и смачивающих прослоек между частицами [433], при взаимодействии глинистых частиц с водой на их поверхности образуется двойнойэлектрический слой (ДЭС).
Кристаллохимические особенности строения глинистых минералов обуславливают при изменении pH раствора перезарядку торцевых участков частиц.В щелочных условиях это приводит к формированию одноименно заряженных ДЭС. Внутренний участок ДЭС является отрицательно заряженной поверхностью глинистой частицы, а внешний состоит из адсорбционного и диффузионного слоев гидратированных катионов (Рисунок 5.8).Сорбционная емкость, мг/г2220,5220,60,50,40,30,20,0380,0030,10,1030,088012345Рисунок 5.7 – Сорбционная емкость исследуемых пород по метиленовомуголубому, мг/г: 1 – кварцевый песок; 2 – супесь ААП-2; 3 – супесь ААП-1; 4 – супесь КМА;5 – магнезиальная глинаКонцентрация катионов увеличивается по экспоненте к минеральной поверхности, что обусловливает существования градиента концентрации, за счетчего происходит «осмотическое» перемещение молекул воды из свободного порового раствора (е) в пределы двойногоэлектрического слоя (d) [434].ОбразовавшийсянаРисунок 5.8 – Двойной электрический слойповерхностивокруг отрицательно заряженной мине-глинистых частицы ДЭС создает энерге-ральной частицы: а – катионы; b – анионы;тический барьер, препятствующий слипа-с – область адсорбционного слоя, занятаянию частиц при их столкновении, что за-связанной водой; d – диффузионная частьмедляетпроцесскоагуляционногосхватывания.
В местах коагуляционногоДЭС, занятая осмотической водой; е – область за пределами ДЭС, занятая свободной водойсцепления жидкие прослойки оказываютна структуру пластифицирующее действие. Предельное напряжение сдвига системы, оказывающее сопротивление образованию газовых пузырьков, значительно снижается, что существенно облегчает начало порообразования в массе. В тоже время смеси характеризуются высокой пластической вязкостью, за счет чего223обеспечивается высокая газоудерживающая способность формовочной массы.Характер вспучивания материала приближается к характеру, представленному нарисунке 5.1, а.Таким образом, использование глинистых пород для получения газобетонаположительно влияет на реологические характеристики сырьевой смеси и позволяет повысить газоудерживающую способность при сохранении низких значенийпредельного напряжения сдвига в начальный период структурообразования.
Приэтом обеспечивается плавный процесс вспучивания газобетонной смеси. При этомотсутствует «ложное кипение» и выброс газа.5.1.2 Влияние состава пород на свойства конструкционнотеплоизоляционного газобетонаЯчеистый бетон на основе суглинков Лебединского месторождения. Дляполучения ячеистого бетона использовалась эолово-элювиально-делювиальнаяглина четвертичного возраста Лебединского месторождения КМА (суглинокКМА, проба № 36). В качестве известкового компонента использовали известьОАО «Стройматериалы».При проведении исследований использовали метод математического планирования. Выходным параметром являлся предел прочности при сжатии (Rсж). Параметры x1, x2 и x3 соответствуют содержанию извести (мас.
%), времени изотермической выдержки (мин) и давлению гидротермальной обработки (МПа).Расчет минимального содержания в сырьевой массе извести проводили сучетом результатов кинетических исследований, а также из положения необходимости полного взаимодействия глинистых минералов. Вычисления проводили поформулам:2,8 P HС = 0,028P H A ,(5.1)C MсМi = 100 ,(5.2)224где С – содержание CaO в формовочной смеси, мас. %;P – количество глинистых минералов в породе, мас. %;Н – предельное насыщение глины известью, мэкв/г;А – активность извести, мас.
%;Мi – содержание извести в формовочной смеси, г;Мс – масса формовочной смеси, г.Содержание фракции (менее 0,005 мм) в породе составляет 56,7 мас. %. Свычетом свободного кварца на глинистые минералы с незначительными примесями второстепенных минералов приходится 23,1 мас. %. Проведенные расчеты показали, что для полного взаимодействия этого количества глинистых минераловнеобходимо содержание в сырьевой смеси 18,17 мас. % извести с активностью87,34 мас. %. Поэтому величина минимального содержания извести была принята18 мас. %.Вяжущее готовили совместным помолом извести и породы в соотношении1:1 до Sуд = 500 кг/м3.
На основе полученного вяжущего и глинистой породы готовили сырьевую смесь. Для снижения вязкости сырьевой смеси добавляли пластификатор в количестве 0,3–0,4 мас. % от массы сухих компонентов. Высокая дисперсность суглинка (Sуд = 110 м2/кг) позволила исключить предварительныйпомол. В качестве газообразователя использовали алюминиевую пудру ПАП-1.Водотвердое отношение (В/Т) в зависимости от содержания извести составляло0,55–0,7 и при температуре 35–40 °С соответствовало условию обеспечения расплыва растворной смеси по Суттарду 19–20 см.После завершения перемешивания смесь разливали в формы. По окончаниивспучивания и достижения требуемой прочности образцов срезалась горбушка.Далее образцы в формах подсушивали в течение 3–3,5 ч при температуре 40–45С и потом производили распалубку форм. Далее образцы подвергали гидротермальной обработке по заданному режиму.Интервалы варьирования факторов составили: 18 < x1 < 26 (%), 60 < x2 < 240(мин), 6 < x3 < 1 (МПа).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
