Диссертация (1141458), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Это вызвано повышением уровня пересыщения в зонах образованияконтактов между зернами, имеющими разные диаметры. Согласно даннымтаблицы 3.2 наибольшую прочность показали композиты, в которых122содержание фракции с малыми размерами составляло75%.Наименьшую прочность имели композиты, в которых была использованалишь фракция1,25 ,тогда как композиты с процентным содержанием 75 и25 фракций соответственно фракций 0,14 и 1,25 .Следовательно, исследованиями установлено, что содержание зеренв бинарном составе системы и средний размер гипсовых частиц, являютсяфакторами,определяющимипрочностныесвойствабезобжиговыхкомпозитов конденсационного твердения.Следуетучесть,чтофазовыеконтактыимеютвероятностьформирования в структуре двуводного гипса только в отношениисближенных частиц разного размера.Кристаллическаявзаимодействийструктурабудетопределятьсячисломтаких зерен, а, значит, как было указано выше –количеством зерен отдельных порошков (фракций) в бинарной системе исоотношением средних диаметров зерен.
Места таких взаимодействий, какцентры кристаллизации, будут обладать преимущественными условиямидляформированиякристаллизационные,фазовыхсконтактовупорядочиваниемиихпревращениявформыкристалловиомоноличиванием контакта до достижения равновесного состояния.При этом необходимо отметить, что контакты могут зарождаться неодновременно,помнениюИ.В.Мелихова[59],вследствиеполидисперсности реальных систем, контакты будут изменяться с разнымискоростями в соответствие с дифференциальным распределением частицпо размерам, а, следовательно, по состояниям, что отвечает законамтермодинамики.Ввиду того, что исследованиями подтверждено, что фазовыеконтакты определяют и растворимость, и прочность образующейсяструктуры конденсационного твердения, то для обеспечения наибольшегочисла фазовых контактов в бинарной системе требуется использование123соответствующего типа структуры.
Длябифракционной системы,представленной двумя разными монодисперсными фракциями, в которыхобеспечивается однородность состава по размерам зерен и форме(небольшаяразницаподиаметрамзерен,изометрическаяформакристаллов) требуется использование и особой структуры.Две монофракции, объединенные в бинарную систему, могутформировать «базальный» и «поровый» тип структуры, когда зерномелкой фракции будет располагаться в промежутке между двумя зернамикрупной фракции. Пустотностьструктуру типа «поровая»,бифракционной смеси, имеющейбудет меньше, чемпустотность крупнойфракции. Причем разница величин равна объемному заполнению зернамифракции малого размера.Если будет происходить объемное заполнение фракцией с малымиразмерами зерен межкристаллитных пор фракции с крупными зернами, тос учетом раздвижки зерен структура дисперсной системы преобразуется из«поровой» в «квазибазальную». Преобразованная структура уже не будетиметь контактов крупных частиц между собой, а ее плотность врыхлонасыпанном состоянии будет иметь величину большую, нежелиотдельно каждая фракция.В целях обеспечения формирования наибольшего числа фазовыхконтактов для систем конденсационного твердения двуводного гипсанеобходимо стремиться к формированию для бифракционных смесей типаструктуры, приведенного ниже, на рисунке 3.10.Формирование такой структуры возможно при условии, чтоотношение диаметров в бифракционной системе равно или превышает 17.Тогда получение полусухой смеси будет требовать минимальных затрат,ввиду того, что по смазке пленок раствора малые зерна будут свободнопроскальзывать в меж пустотное пространство крупных зерен.124DdРисунок 3.10 – Структура бифракционной гипсовой системы«квазибазального» типаТогда гипсовую фракцию, характеризующуюся диаметром частиц d,можно использовать для заполнения пространства, не занятого частицами( 1 ), α –D ( Vпуст.D / ) при условии их раздвижкикоэффициент,характеризующий раздвижку зерен.Следовательно, объемное заполнение фракцией малого размерабудет равноVd Vпуст.D 1.Расчетные и экспериментальные данные имеют достаточно высокуюсходимость.Однаконеобходимоотметить,чтоисследованиеобъемныхнаполнений при оптимизации гранулометрии достаточно трудоемко,125поэтому использование современных подходов и использование методовмоделирования могло бы повысить эффективность преобразованийструктуры композита и улучшить его эксплуатационные характеристики.Исследованияпоказателейкачествабезобжиговогокомпозита конденсационного твердения предопределенысоставомгипсовогофракционнымдигидрата и размером его зерен во фракциях, а такжесодержанием каждой фракции в составе бифракционной дисперснойсистемы.Из этого следует, что фазовые контакты и, в последующемкристаллизационные, могут быть сформированы без дополнительныхресурсов, обеспечивающих пересыщение в центрах кристаллизации.Следовательно, нет необходимости использовать добавку полуводногогипса, которая будет иметь большую растворимость в сравнении сдигидратом.
В случае исключения из состава композиции добавкиполуводного гипса процесс получения безобжиговых композитов будетзначительно упрощаться, а затраты – значительно сокращаться.3.4Взаимосвязь давления с физико-механическими и физико-химическимипроцессамиконденсационноготвердениягиперпрессованных гипсовых системФактор прессующего давления обуславливает одну из начальныхстадий структурообразования, а именно – поджим зерен двуводного гипсадо расстояний, необходимых для их взаимодействия.Достаточночастовтехнологияхпроизводстваматериалов, согласно литературным данным,величиныучастиемиспользуются различныепрессующего давления.
Это определяетсявтехнологическихрежимахстроительныхполученияего различнымстроительныхматериалов. В случаях, когда оно участвует лишь в физико-механических126процессах, то давлений 12-20 МПавполне достаточно [48], для того,чтобы организовать технологический процесс в заводских условиях.В случае, когдадавление необходимо для протекания физико-химического взаимодействия [57], то прессующее давление может повеличине варьироваться в широких пределах:30 350МПа. Все будетзависеть от свойств, дисперсности, наличия предварительной активациисырьевой смеси, а также целей использования давления.А.Ф.
Полаком, В.В. Бабковым, И.В. Недосеко, а также их соавторамии другими исследователями в целях снижения прессующего давленияпредлагалось создавать в системе высокое пересыщение, не требующеесближения частиц на расстояния внутримолекулярных сил. Использованиеполугидрата для этих целей в условиях фильтрпрессования [27, 45] даетвозможность снизить удельное давление до значений 10 20 МПа.Диапазонварьированиявеличиндавленийобъясняетсятребованиями по прочности, плотности, составом минеральной части,наличием волокнистых наполнителей и т.д.Когда же речь идет о формировании структуры без введенияфазообразующихдобавоксрастворимостью,растворимость дигидрата, то давления 10 20недостаточно.Возможно,потребуетсяпревышающихтрадиционныезаводскиепревышающейМПа может быть ииспользованиепараметры.давлений,Посколькувзаимодействие зерен гипса при малых (незначительных) пересыщенияхобуславливаетрасстояние между кристалламипорядкаразмера трехмолекул.В целях выявления роли прессования в процессах получениябезобжигового гипсового камня, в работе исследовалась зависимостьпрочностиполидисперсныхпроисхожденияотвеличиныпорошковдавлениядигидратадляусловийтехногенногополусухогопрессования.
Согласно результатов исследований, приведенных на рисунке1273.11, увеличение давления приводит к повышению физико-механическихсвойств структуры гипсового камня.32Предел прочности при сжатии, МПа11,8101,61,4281,2610,840,6Средняя плотность, г\см3120,420,200101520253035404550556065Давление прессования, МПаРисунок 3.11 – Влияние величины прессующего давления и условийструктурообразования на показатели предела прочности и плотностибезобжигового гипсового камня на 7 сутки твердения: 1 – прочность,твердение в воздушно-сухих условиях; 2 – прочность, твердение вовлажных условиях (W ≥95%); 3 – средняя плотность, твердение ввоздушно-сухих условияхВ наибольшей степени прирост прочности характерен для диапазонаизменения давлений 15 30МПа.
В этом диапазоне прочностьувеличивается на 80 %, а плотность безобжигового камня возрастаетнесколько меньше – на 24 %.128УстановленныеАмелиной [57].закономерности согласуются с данными Е.А.В ее работах отмечается, что в случае использованияотносительно пластичных материалов, каковым является и гипсовыйкамень, при его прессовании, «в местах контактов кристаллов вероятноувеличение площади контакта за счет остаточных деформаций, когдапревышается предел текучести материала».
Таким образом в системеобеспечивается действие внутрикристаллических сил и происходитсцепление кристаллов под их воздействием.Ввиду того, что решетка дигидрата представленаСа2+,атакжемолекуламиН2О,сцеплениеионами SO42-,продиктованоэлектростатическим взаимодействием. В этом взаимодействии участвуютионы SO42- и Са2+, и в более сложном с ними ‒ молекулы Н2О.Вследствие этого, варьируясилувнешнего воздействия, а,следовательно, меняя величину сцепления между кристаллами гипса,можно регулировать прочность фазовых контактов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
