Диссертация (1141458), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Необходимы такие условия, при которыхпроцессобразованияхарактеризоватьсякристаллизационнойструктурыбудетформированием «кристалликов гипса» достаточнойвеличины при обеспечении в системе минимальных напряжений. Помнению исследователей, при развитии кристаллизационной структурывозможнадеструкция,связаннаясвнутренниминапряжениями.Предотвратить деструктивные процессы возможно только в случаеподдержания оптимального уровня пересыщения, а также – скоростикристаллизации, когданапряжения в твердеющей системебудутспособствовать укреплению контактов срастания.Оптимальное пересыщение может быть обеспечено за счет подборасоотношений объемного наполнения зернами гипса большого и малогодиаметра.Исследованные составы моно- и бифракционныхсмесейприведены в таблице 3.1.Установлено, что известь, присутствующая в составе сырьевыхсмесей в качестве добавки, может замедлять процессы развития структурыбезобжигового композита.114Наполнениеобщего объема зернами малого размера (мелкойфракции), которые характеризуются большей растворимостью,можетобеспечить возможность управления суммарной скоростью растворения.На характеристики растворимостидисперсных систем дигидратасульфата кальция будут влиять тонкость диспергации и соотношениедиаметров зерен с их объемным наполнением в составе системы.Таблица 3.1 – Фракционный состав смесей дигидратаПо мере того, как будет увеличиваться дисперсность гипсовогокамня, величина концентрации гипсового раствора тоже будет расти (вконтактесосадком).Этоподтверждаютданныепроведенныхисследований по растворимости согласно рисунку 3.7.При увеличении среднего диаметра зерен в составефракциивдиапазоне размеров 0,14 2,5 (мм) концентрация, а, следовательно – и115растворимость гипса изменяется от 1,01 до 0,19 (г/л).
Это дает основаниеутверждать, что в бинарной системе можно создавать пересыщение вотношении зерен большего диаметра.Для всех исследованных фракций техногенного гипса установленоэкспериментальным путем, что растворимость по величине не достигает(через час испытаний) значений, приведенных в источниках. Причем, сувеличениемзначений среднего диаметра зерен в составе фракцииразница со значениями, приведенными в литературных источниках,увеличивается.
По-видимому, это объясняется присутствием примесей втехногенном гипсе, отражающихся на свойствах дисперсной системыдигидрата.1,2Растворимость, г\л10,80,60,40,2000,511,522,53Средний размер частиц во фракции, ммРисунок 3.7 – Равновесное значение концентрации гипсовых растворов сразличным фракционным составом116На величину концентрации влияет время растворения, как показалиэксперименты. Причем, данная зависимость подтверждается для всехисследованных фракций. Равновесное значение достигается в период –50 70 (мин). Согласно рисунку 3.8 изменение диаметра зерен дигидратабудет влиять на кинетику изменения величины концентрации, при этоммаксимальна она будет через 10 минут растворения.
Для всехиспользованных составов данная зависимость также подтверждается.2,5Растворимость,г\л21,510,50010203040506070время растворения, мин.Фракция 2,5-5Фракция 1,25-2,5Фракция 0,63-1,25Фракция 0,14-0,315Рисунок 3.8 – Растворимость разных фракций дигидратав зависимости от времени насыщенияПри уменьшении среднего диаметра зерен в составе фракцииповышаетсяподтвержденаскоростьнарастанияконцентрации.Такимобразом,вероятность формирования фазовых контактов между117зернами дигидрата при их кратковременном сближении в условияхполусухого прессования.Отличие в кинетике нарастания концентрации в период ее роста доравновесного значения для всех изученных составов незначительно.
Носохранение разности концентраций, присущей отдельным фракциям,служит причиной длительного процесса развития фазовых контактов и ихперехода в кристаллизационные.Когда растворяется бидисперсная система,то зерна дигидратаразного диаметра, находясь в одном объеме, формируют раствор,концентрация которого будет определяться суммарной растворимостью –т.е. растворимостью зерен, находящихся в нем. Значит, растворимостьдолжна определяться по правилу аддитивности. Но подобное замечание ненаходитподтверждения порезультатам проведенных экспериментов(рисунок 3.9).Когда смешиваются две фракции, характеризующиеся разнойвеличиной среднего диаметра, то экспериментально полученная средняярастворимость дигидрата для таких составов,которые отличаютсясодержанием отдельных фракций, показывает отклонение от расчетныхзначений, полученных исходя из аддитивности.Величина отклонения от полученных по правилу аддитивностиопределяется концентрацией для отдельных фракций, а также их долей всоставе дисперсной системы.
Максимальные отклонения получены длябинарных составов (систем), в которых содержание фракции с болеедисперсными частицами колеблется в диапазоне50 75(%).В этомслучае для более тонкой монофракции равновесная концентрация раствораимеет меньшее значение концентрации, нежели чем в случае состава ссодержанием грубодисперсных зерен в интервалеНаибольшаяразницаизмеренных25 50 %.ирасчетныхвеличинконцентрации установлена в случаях соотношения диаметров тонкой и118грубой фракций дигидрата 1:17. Поэтому, когда зерна с различающимисядиаметрами присутствуют в разном объеме, то раствор, который являетсяравновесным в отношении зерен малого диаметра, в отношении зеренбольшего диаметра будет характеризоваться как пересыщенный.1,4Растворимость,г\л1,210,80,60,40,20020406080Содержание мелкой фракции,%Рисунок 3.9 – Значения растворимостей для смесей дигидрата:Концентрация для смеси фракций 2,5 и 0,14Расчетная концентрация для смеси фракций 2,5 и 0,14Концентрация для смеси фракций 1,25 и 0,14Расчетная концентрация для смеси фракций 1,25 и 0,14Концентрация для смеси фракций 0,63 и 0,14Расчетная концентрация для смеси фракций 0,63 и 0,14100119Однако, концентрация в удалении от поверхности растворениябудет выравниваться в случае нахождения разноразмерных зерен(фракций) в общем объеме, что обусловлено диффузией вещества гипса.
Вподповерхностном же слое концентрация будет менять свои значения отвеличины, характерной для равновесного состояния, до средней величины,характерной для системы, что отмечалось ранее [94].Проведенныеисследованияподтверждают,чторастворимостьсистем дигидрата зависит от их характеристик дисперсности и объемногосодержания зерен, сильно различающихся по диаметрам.В случае обеспечения оптимальных параметров, приведенных выше,создаются условия для формирования в центрах кристаллизации приучастии полусухого прессования фазовых контактов, развитие которых вдальнейшем, будет обуславливать высокие эксплуатационные свойствабезобжиговых композитов.3.3 Влияние концентрации растворов дигидрата сульфата кальция насвойства структур конденсационного твердения двуводного гипсаХарактеристикипрочностикомпозитовтвердения двуводного гипса определяютсяконденсационногоразмерами кристаллов,участвующих в образовании фазовых контактов, а также – их площадью[55, 57].Поэтому, регулировать прочностьбезобжиговых композитовможно через свойства дисперсных систем.
Площадь образующихсякристаллизационных контактов между зернами дигидрата, как и сами ихразмеры, находятся в подчинении уровня пересыщения. Он же в своюочередь определяется соотношениями размеров зерен дигидрата, которыеучаствуют в формировании фазового контакта и его развитии.Согласно данным, приведенным выше,с увеличением степенидисперсности монопорошков дигидрата концентрация раствора растет.Для случая бинарных смесей монопорошков дигидрата – концентрация120раствора растет при изменении их процентного содержания в составесистемы. Ввиду того, что растворимость разноразмерных зерен дигидратавлияетнапересыщениераствора,то,черезуправлениегранулометрическим составом дисперсной системы конденсационноготвердения, можно воздействовать на свойства гипсового безобжиговогокомпозита.Прочность структуры конденсационного твердения, полученнойполусухим прессованием, оценивалив зависимости от показателейрастворимости дисперсных систем дигидрата сульфата кальция.
Висследованиях прочности структуры композитов применялись системытого же гранулометрического состава, что и в случае исследованияпроцессов растворения дигидрата. Исследованиями установлено, чтодисперсность и гранулометрия оказывают достаточно большое влияние нафизико-механические свойства композитов конденсационного твердения.Предел прочности безобжиговых систем дигидрата находится взависимости от гранулометрического (моно- или бифракционного) составаисходногопресс-порошка.Проведенныеэкспериментальныеисследования, приведенные в таблице 3.2, показывают, что для образцов,изготовленныхполусухим прессованием двуводного гипса, характернапрочность в диапазоне 10 20 МПа.
И она зависит от размера зерен вофракции – фракционного гранулометрического состава.Если в составе смеси используется монодисперсная системадигидрата, то прочностные характеристики будут повышаться приповышении ее дисперсности. Это объясняется ростом концентрациираствора. Следовательно, в системе будет накапливаться больше веществадля формированиясрастания. Будетединицу объема.в активныхцентрах кристаллизации контактоврасти и число таких контактов, приходящееся на121Таблица 3.2 – Влияние среднего диаметра (размера) зерен фракции иобъемного содержания их в составе смеси на растворимость двуводногогипса и прочность композитов конденсационного тверденияДлябинарнойсистемыдвуводногогипса,представленнойполидисперсными порошками, характерна более высокая прочность, чемдлямонодисперснойсистемы.гранулометрическогосоставаНонезависимостьотвечаетпрочностивототношениипропорциональности, а имеет экстремальный характер по причинеповышения пересыщения в контактных зонах между разноразмеернымизернами.Втожеполидисперснойвремя,смесипрочностныепосвойстваэкстремальнойповышаютсязависимости,адлянепропорционально содержанию фракции с меньшими (малыми) размерамизерен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
