Диссертация (1141458), страница 26

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 26)

2 ≈ 900 м2/кг соответственно. Порошок200грубогопомоладвуводноготехногенногогипсаполучалисиспользованием лабораторной шаровой мельницы, а порошок тонкогопомола – с использованием экспериментальной установки для измельченияпорошков, разработанной на экспериментально-производственной базеЗАО «Антикорстрой». Измельчение материала в данной установкепроизводится металлическимишариками, соизмеримыми с размерамичастиц измельчаемого материала, которые приводятся в движение спомощью индуктора, охватывающего камеру снаружи по всей длине(рисунок 5. 3).Рисунок 5.3 – Экспериментальная установка ЗАО «Антикорстрой» дляполучения высокодисперсных порошковДисперсный состав порошка тонкого помола дигидрата (с удельнойповерхностью ≈ 900 м2/кг), полученный с помощью лазерного анализаторачастиц, представлен на рисунке 5.4.

Распределение частиц имеет одну201явно выраженнуюмоду (максимум распределения), соответствующуюразмерам частиц в диапазоне 9 - 12,0 мкм, симметрично относительносреднего и рассматривается, как близкое к нормальному.Рисунок 5.4 – Гранулометрический состав полидисперсного порошкадвуводного гипса тонкого помолаПроцесс структурообразования гипсовой системы конденсационноготвердения необходимо рассмотреть совместно с процессом прессованиясмесей с прерывистой гранулометрией, когда происходит формированиепервичной структуры материала.В основе уравненияпрессования лежит зависимость междудавлением прессования и плотностью или пористостью прессованногоматериала [107]. При прессовании увеличение сопротивления уплотнениюсвязаносувеличениемчислаконтактов,следовательно,черезформовочные свойства порошка двуводного гипса возможно управлятьструктурой дисперсной системы.

Поэтому для оптимизации зерновогосостава сырьевой смеси и ее водосодержания, а также определения их202влияния на деформативные характеристики проведен двухфакторныйпланированный эксперимент. Критериями оценки влияния вышеуказанныхфакторов на процесс уплотнения пресс-порошка двуводного гипса былиприняты средняя плотность и упругое расширение материала после снятиядавления.Для определения деформативных характеристик пресс-порошкадвуводного техногенного гипса и его средней плотности необходиморассчитатьуплотненияобратнуюивеличинуупругоесреднейрасширениеплотности,материала.коэффициентДеформативныехарактеристики пресс-порошка рассчитываем аналитическим путем поформулам, предложенным И.И Бернеем и В.В. Беловым:Ñ óï ë  (12, 4(1/ î í 10  1/ î í 20  1/ î í 30  1/ î í 40 ) 4(1/ î í 10  2,303  1/ î í 20  2,996  1/ î í 30  3, 401  1/ î í 40  3,689)) / 4,536;(5.1.)где 1/ρон10, 1/ρон20, 1/ρон30, 1/ρон40 – обратные величины средней плотностисоответственно под давлением 10, 20, 30, 40 МПа.1/ î í   3,095Ñóï ë  0,25(1/ î í 10 1/ î í 20 1/ î í 30 1/ î í 40 );где(5.2.)1/ρон – обратная величина средней плотности материала подединичным давлением.Å ð  ((1/ î 10  1/ î 20  1/ î 30  1/ î 40 )  (1/ î í 10  1/ î í 20  1/ î í 30  1/ î í 40 ) / 4;(5.3.)где 1/ρо10, 1/ρо20, 1/ρо30, 1/ρо40 - обратные величины средней плотностипосле снятия давления 10, 20, 30, 40 МПа соответственно.203Интервалыварьированияосновныхтехнологическихфакторовприведены в таблице 5.1.Таблица 5.1 –Условия варьирования факторовМатрица№п\пХ1Х2123457789–+–+–+000––++00–+0Пределы варьирования факторовСодержание порошкаВлажность,грубого помола (Sуд.=300%м2/кг), %72272272214141400501005050010050В результате статистической обработки экспериментальных данныхполученыуравнения,описывающиесовместноевлияниевходныхпараметров на плотность и упругое расширение полученных гипсовыхсистем:Y1 ( 0 )  f ( X1 , X 2 )  1, 71665  0,9853 X1  0, 04342 X 2 0,10988 X 1  0,10512 X 22  0, 0675 X 1 X 2 , ã / ñì 3 ,2Y1 ( Å ð )  f ( X 1 , X 2 )  0,0075  0,0033 X1  0,0026 X 2 0,0071X 1  0,0086 X 22  0,01X 1 X 2 , ñì 3 / ã,2(5.4.)(5.5.)где ρ0 – средняя плотность материала, г/см3; Ер – упругое расширениематериала, см3/г; Х1– влажность сырьевой смеси, %, Х2 – содержаниепорошка грубого помола с удельной поверхностью 300 м2/кг, %.204На основании выполненных расчетов установлены зависимостисредней плотности двуводного техногенного гипса от процентногосодержания порошка грубого помола в двусоставной смеси, приведенныена рисунках 5.5, 5.7 и в таблице 5.2.Таблица 5.2 – Зависимость средней плотности и деформаций отпроцентного содержания грубодисперсногопорошка и влажностибинарной сырьевой смесиПределы варьирования факторовВлажностьсодержание порошка грусмеси,бого помола, Sуд.=300%м2/кг, %70Плотность,г\см3Упругоерасширение,см3/г1,720,04022201,780,01417501,480,0133221001,810,02837501,510,017022501,710,00841401,850,0157141001,80,012714501,70,0111При влажности пресс-порошка в пределах от 7 до 12 % (кривые 1, 2на рисунке 5.5.) наблюдается резкоеуменьшение плотности приувеличении процентного содержания порошка грубого помола.

Этообъясняетсянедостаточнымколичествомводыдлянаилучшегоуплотнения порошка при увеличении содержания крупных частиц,имеющих достаточно высокое водопоглощение (41 %) вследствие ихвысокой пористости (52 %).205При увеличении влажности до 19 – 22 % (кривые 2,3 на рисунке 5.7.)прессуемость порошка улучшается за счет образования водных прослоеквокруг зерен дигидрата и зависимости несколько изменяют свой характер.В диапазонах изменения содержания порошка грубого помола от 0 до 20 %и от 80 до 100 % достигается наибольшая плотность для порошков свлажностью 12÷15 % и 20÷22 % соответственно.1,86Средняя плотность, г/см31,81341,76521,711,661,611,5611,511,46020406080100Содержание порошка грубого помола, %Рисунок 5.5 – Влияние процентного содержания порошка грубогопомола (Sуд.=300 м2/кг) в бинарной сырьевой смеси на среднюю плотностьгипсового прессованного материала при различной влажности пресспорошка: 1 – 7 %; 2 – 12 %; 3 – 15 %; 4 – 20 %; 5 – 22 %Порошок грубого помола имеет межзерновое пространство, котороеможет быть заполнено при введении в него порошка более тонкого помола.Это повышает плотность всей системы.

Введение мелкого порошкавкрупный позволяет получить более плотную упаковку частиц за счет206раздвижки его зерен мелкой фракцией и при малых значениях влажностипластифицирующее действие воды недостаточно для их вытеснения вобразующиеся пустоты, также недостаточен и их объем для заполнениявсех имеющихся пустот, что приводит к снижению плотности системы.При повышении водосодержания плотность увеличивается за счетсоздания двухфазной системы «твердое вещество – вода».1,76Средняя плотность,г/см31,741,7211,721,6831,661,641,62020406080100120Содержание порошка грубого помола,%Рисунок 5.7 – Влияние процентного содержания порошка грубого помола(Sуд.=300 м2/кг) в бинарной смеси на среднюю плотность гипсовогопрессованного материала при различных значениях влажности смеси: 1 –17 %; 2 – 19 %; 3 – 22 %Когда в системе преобладает порошок тонкого помола, то плотностьуменьшается с увеличением процентного содержания порошка грубогопомола за счет образования системы с непрерывной гранулометрией присложении двух полидисперсных систем.

Жидкость, вводимая в гипсовыепорошки, смачивает и разделяет частицы и агрегаты, снижает трение207между ними, облегчает уплотнение системы. Однако наряду с полезнымифункциямионаможетигратьисущественную часть объема поротрицательнуюроль.Занимаясистемы, может, следовательно,препятствовать уплотнению при ее излишнем содержании. При малыхзначениях влажности (7 %) (рисунок 5.7) материал представляет собойтрехфазную систему, т.к. его общая пористость (25 %), рассчитанная пополученным значениям плотностей меньше объема воды (12 %).165Средняя плотность, г/см31,83321,7841,731,681,631,581,531,4868101214161820Влажность пресс-порошка, %Рисунок 5.7 – Зависимость плотности от водосодержания и процентногосодержаниях грубодисперсного порошка (Sуд.=300 м2/кг) в составебинарной смеси:1 – 0 %,2- 20 %,3 – 40 %;4 – 70 %;5 – 80 %;7 – 100 %Поры, не заполненные водой, снижают плотность.

При увеличениивлажности материал переходит в двухфазную систему, пористостьпримерно равна объему воды, при этом плотностьмаксимальная.22208Дальнейшееувеличение влажности приводитсодержанияв системе менее плотной фазык увеличению(воды)иплотностьпонижается (вода препятствует уплотнению). Следовательно, необходимоучитывать влажность пресс-порошка, как важную технологическуюхарактеристику,изменяякоторуюможнорегулироватьплотностьпрессованных изделий.Прессование изделий сопровождается упругим расширением послеснятия нагрузки.

В результате в изделиях появляетсядополнительнаяпористость, которая вызывает деструктивные процессы и приводит кувеличению водопоглощения и снижению прочности. При увеличенииупругого расширения сверх допустимого значения в изделиях возможнопоявление трещин, что необходимо учитывать при получении гипсовыхизделий методом прессования.Упругоерасширениегипсовыхпорошков,применяемыхдляполучения прессованных изделий, мало изучено.При сжатии гипсовых пресс-порошков можно говорить о явленияхпластической деформации применительно к агрегатам, образующимся всмеси, и отдельным зернам, пластифицированным прослойкой воды.Пластическая деформация при прессовании агрегатов происходит врезультате взаимного скольжения минеральных частиц по воднымпленкам.

При этом происходит изменение формы агрегатов и ихуплотнение. Однако при увеличении доли крупных частиц в смесиуменьшается способность смеси к пластическим деформациям за счетвыжимания мелких частиц в более крупные промежутки между большимипо размеру частицами. Между последними образуются конденсационныеконтакты, что обуславливает возникновение упругих деформаций. Приизбыточном содержании тонких фракций образование конденсационныхконтактовненаблюдается,чтоподтверждаетсяисследований, приведенными на рисунке 5.8.результатами209Наиболее оптимальным с точки зрения упругого расширенияявляются смеси с содержанием крупного порошка в пределах от 30 % до70 % для всех исследованных составов.При малых значениях влажности вследствие недостаточностипластифицирующей смазки в системе преобладают упругие деформации.

Характеристики

Список файлов диссертации