Диссертация (1141458), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Колмогорова и других авторов [139, 146]. Модараспределений соответствует– 20 мкм (µм). Средний гармоническийдиаметр колеблется в диапазоне 3...4 км (µm). Ширина распределения –0,3....80 мкм (µm).Таким образом, по результатам изучения структуры системдигидратаустановлено,чтобинарныесмеси,полученныеизполидисперсных порошков, отвечают принципам конденсационноготвердения.
Присутствие в смесях разноразмерных моночастиц двуводногогипса и их агрегаций на разных масштабных уровнях обеспечиваетвероятность образования фазовых контактов. Сравнительным анализомдифференциальных кривых распределения частиц по размерам в составахбидисперсных системчтооптимальнымдвуводного гипса ( рисунок 4.25 ) установлено,процентнымсоотношениемгрубодисперснойивысокодисперсной составляющих бинарной смеси является соотношение30 / 70 соответственно.321Рисунок 4.25 – Дифференциальные функции распределения частиц поразмерам в составе бинарных смесей двуводного гипса:1 – 30 % − тонкого помола и 70 % − грубого помола; 2 – 50 % − тонкогопомола и 50 % − грубого помола; 3 – 70 % − грубого помолаи 30 % − тонкого помола194Данная пропорция процентного содержания грубодисперсного ивысокодисперсного порошка в бинарной смеси удовлетворяет требованиямматематической модели и разработанным принципам конденсационноготвердения двуводного гипса.Выводы по главе 41.Разработанагеометрическаямодель,описывающаяоптимальную с точки зрения формирования фазовых контактов структуруконденсационного твердения двуводного гипса, формирующуюся наоснове бинарной системы моносфер двух размеров.2.Число фазовых контактов в соответствии с разработанноймодельюгеометрическойструктурыопределяетсясоотношениемдиаметров сфер большого и малого размера в бинарной смеси.Параметром,характеризующимколичествовозможныхфазовыхконтактов, является координационное число.3.Увеличение соотношения диаметров сфер в бинарной системеобуславливает рост числа фазовых контактов.4.Установлено, что удельная поверхность, как характеристикадисперсности, не в достаточной степени позволяет провести оценку ианализ гранулометрического состава систем дигидрата, как фактора,обеспечивающего управление топологическим пространством структуры.Поэтому для дальнейших исследований в качестве главного параметра,характеризующего дисперсность систем, принимается средний диаметрзерен дигидрата в системе.5.Оптимальной структурой, в полной мере отвечающей теорииконденсационногодвуводного гипса ствердения,будетобладатьбинарнаясистемапроцентным соотношением частиц крупного ивысокодисперсного порошков 30 70 соответственно.195ГЛАВА 5ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНОСТИ ДВУВОДНОГОГИПСА НА ДЕФОРМАТИВНЫЕ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕСВОЙСТВА СТРУКТУРЫ КОНДЕНСАЦИОННОГО ТВЕРДЕНИЯВ работах [57, 57, 95, 130] установлено, что прочность дисперсныхсистем определяется не столько прочностью частиц, образующихматериал, сколько наличием и характером, а точнее числом контактовмежду частицами твердой фазы и средней прочностью отдельногоконтакта.
Число контактов, в свою очередь, зависит от размера частиц испособа их упаковки [23, 95]. Тонкость помола и гранулометрическийсостав порошка определяют также и строение порового пространстваматериала.Гранулометрическийхарактеризуетсяпроцентнымдисперсности в составе смеси ипорошкимогутсостоятьнесоставдисперснойсодержаниемчастицсистемыразличнойдисперсностью.
Однако гипсовыетолькоизотдельныхминеральных«первичных» частиц, но и агрегатов, образующихся в процессе помола.Влияние таких агрегатов и собственно частиц на свойства порошков, в томчисле и способности к уплотнению далеко не одинаково [103]. Этиразличияещеболееотчетливодолжныпроявлятьсяпримногофракционности системы, получаемой при смешении порошков сразличной удельной поверхностью для получения наиболее плотнойупаковки материала после прессования.Кроме того, на процесс прессования помимо гранулометрическогосостава влияет форма и внутреннее строение минеральных частиц.Наиболее мелкие частицы, как известно, обладают большой прочностьюпри изгибе, которая по своей величине значительно может превосходитьдеформации сжатия, что резко может отражаться на величине упругогорасширения.196Физико-химическая механика дисперсных систем рассматриваетбольшое количество видов сцепления между частицами – от весьма слабыхдальних коагуляционных контактов, способных обратимо разрушаться ивосстанавливаться до прочных фазовых кристаллизационных контактов.Первые определяют усадку и ползучесть, вторые–упругость ипрочность.В рассматриваемой системе конденсационного твердения в процессеструктурообразования, как показано в п.
3.2 происходит переход отпервого вида сцепления между частицами ко второму. Поэтому на каждойтехнологической стадии получения изделий определяющим будет один извышеперечисленных видов сцепления между частицами в системе.5.1 Зависимость характеристик бинарной дисперсной системыпрочностипрессованногогипсовогокамняоттонкостиипомолатехногенного двуводного гипсаПроведеннымивлияниеисследованиямиувеличениядисперсностиподтвержденодвуводногоположительноегипсанафизико-механические характеристики получаемого порошка двуводного гипса ипрессованных материалов на его основе.Снижение средней (насыпной) плотности дисперсной системы вдиапазоне изменения значений удельной поверхности от Sуд. = 87 м2/кгдо 900 м2/кг,какпоказано нарисунке 5.1,происходитза счетдействия адгезионных сил.Одновременносувеличениемтонкостипомолапроисходитповышение прочности гипсовой структуры за счет образования большегочисла контактов на единицу площади, увеличения растворимости идефектности структуры, что подтверждают экспериментальные данные,приведенные на рисунке 5.2,поверхностипорошканахарактеризующие влияние удельнойпрочностьпрессованныхобразцов.Для197различных значений степени измельчения двуводного гипса зависимостьпрочности от водотвердого отношения носит экстремальный характер.
Сувеличением тонкости измельчения прочность прессованного материалаувеличивается с одновременным увеличением оптимальной влажностипресс-порошка.Насыпная плотность порошка,г/см30,70,690,680,670,660,650,640,630,620,610,696019602960396049605960696079608960Удельная поверхность порошка, см2/гРисунок 5.1 – Зависимостьсредней плотности от удельнойповерхности (Sуд.) порошка техногенного двуводного гипсаОпределеннойудельнойповерхностипорошкасоответствуетопределенная влажность сырьевой смеси, при которой прочностьполучаемого прессованного материала достигает максимального значенияза счет улучшения прессуемости порошка вследствие пластифицирующегодействияводы.Оптимальное(попластифицирующемудействию)количество воды определяется толщиной гидратной оболочки и величинойповерхностипорошка.Приуплотненииобразуетсяструктура,характеризующаяся при малых давлениях наличием коагуляционных иточечных контактов, и при высоком внешнем давлении –фазовыхконтактов, формирующихся в процессе деформации частиц.
Излишняявода в системе, как несжимаемая фаза, препятствует сближению частиц198твердой фазы, снижает плотность прессованного материала и, какследствие, прочность для всех исследованных значений тонкости помолапорошка за счет уменьшения числа контактов и повышения пористостиобразующегося скелета.Сравнительная оценка порошков техногенного двуводного гипсаразной тонкостипомолав пределах от Sуд. = 87 м2/кгдоSуд.
=900 м2/кг показывает, что чем выше степень измельчения двуводногогипса, тем более полно применяются свойства дигидрата сульфата кальциядля достижения максимальной прочности приоптимальном значенииПредел прочности при сжатии, МПавлажности сырьевой смеси.181641412210831642005101520253035Влажность пресс-порошка, %Рисунок 5.2 – Влияние характеристик дисперсности двуводного гипса напрочность структуры: 1 – удельная поверхность порошка (Sуд.) 87 м2/кг; 2 –785 м2/кг; 3 – 890 м2/кг; 4 – 933 м2/кг199Однакоизлишнееувеличениестепенидисперсности,способствующей повышению растворимости дигидрата сульфата кальция,приводит к высокой степени пересыщения, что создает предпосылки дляобразованиямелкокристаллическойструктурыконтактов,и,следовательно, снижает стабильность вновь образующейся структуры.Одновременно создание высокопрочных гипсовых структур наоснове техногенного дигидрата сульфата кальция за счет измельчения довысокой удельной поверхности весьма усложняет и удорожает технологиюполучения изделий.5.2.
Влияние состава бинарной системы техногенного двуводногогипса на деформативные характеристики пресс-порошкаВ работах А.Ф. Полака и др.[7, 27, 104, 129, 146],посвященных гипсовым системам на основе полу- и дигидрата сульфатакальция, получение более плотной упаковки кристаллов связано сиспользованием смесейразных фракций, что позволяет повыситьпрочность образцов. Однако до последнего времени вопросы, связанные свлиянием гранулометрического состава гипсового порошка на уплотнениепри прессовании и прочность получаемого материала оставалисьмалоизученными.Основываясь на экспериментальных данных, приведенных в п.
3.2можно предположить, что для получения высокопрочного гипсового камняна основе дигидрата сульфата кальция необходимым условием являетсяиспользование смеси двух порошков двуводного гипса разной степениизмельчения. В работе использовались полидисперсные порошки грубогои тонкого помола, характеризующиеся средними арифметическимидиаметрами частиц 18 мкм и 12 мкм соответственно, и удельнойповерхностью Sуд 1 ≈ 300 м2/кг и Sуд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
