Диссертация (1141458), страница 27

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

Текст из файла (страница 27)

Сувеличением в составе смеси доли крупного порошка под действиемвсестороннего сжатия происходит хрупкое разрушение крупных частиц,что приводит к снижению упругих деформаций (кривые 1,2 на рисунке5.8).0,045Упругое расширение, см3/г0,040,0350,035140,02520,0230,0150,010,0050020406080100120Содержание порошка грубого помола,%Рисунок 5.8 – Зависимость упругого расширения от процентногосодержания порошка грубого помола (Sуд.=300 м2/кг) в бинарной сырьевойсмеси и различных значениях ее влажности: 1– 7 %; 2 – 12 %;3 – 18 %; 4 – 2 %; 5 – 22 %210При водосодержании, превышающем 18 %, в системе, гдепреобладают мелкие частицы образуются в основном коагуляционныеконтакты. Введениекрупногоконденсационных связей запорошкаповышаетколичествосчет выдавливания в пустоты пластичнойтонкодисперсной фазы в системе (кривые 3,4,5 на рисунке 5.8).Явления хрупкого разрушения при сжатии порошка наступают в техслучаях, когда возникающие напряжения превышают соответствующийпредел прочности элементарных частиц материала.Хрупкое разрушение мелких частиц в гипсовом порошке требуетприложения давления в пределах ~1 – 10 тыс.

МПа, что исключаетвозможность его при заданном давлении прессования.Крупныежечастицыразрушаютсяподвлияниемместныхнапряжений за счет срезывания выступов, для них характерны в основномне пластические, а упругие деформации. Их величина значительно нижеупругих деформаций, характерных для тонкодисперсных составов.Снижение величины упругих деформаций для смесей с преобладаниемгрубозернистогопорошка является следствиемхрупкого разрушениякрупных зерен (кривые 3, 4, 5 на рисунке 5.8).5.3. Влияниесодержанияизмельчения двуводного гипсапорошков различнойтонкостив составе бинарной сырьевой смеси и еевлажности на прочность гипсовых прессованных композитовПрочностьдвусоставнойполидисперснойсистемы,какустановлено, повышается не пропорционально увеличению содержанияпорошка тонкого помола в составе смеси, а имеет максимальное значениепри его определенном содержании в смеси.

Кроме того, на прочностьпрессованного гипсового камня оказывают влияние и другие факторы,однако, основным, с точки зрения создания высокопрочной структурыконденсационноготвердения, как изложено в п. 3.2, является211водосодержание сырьевой смеси, которое обеспечивает оптимальныеусловиядля образования кристаллизационных контактов при данныхусловиях.Поэтому для оптимизации состава смеси и исследования его влиянияна прочность искусственного гипсового камня на основе двуводноготехногенного гипса использовался двухфакторный эксперимент, где вкачестве варьируемых параметров были приняты влажность пресспорошка и процентное содержание крупного порошка двуводного гипсас удельнойповерхностью 300 м2\кг в двусоставной смеси на основедвуводного гипса.

Пределы изменения исследуемых факторов приведены втаблицах 5.3 и 5.4.Таблица 5.3 – Пределы варьирования факторов (7 суток твердения)Матрица№п\пПределы варьированияфакторовсодержаниепорошкаВлажность,грубого%помола,Sуд.=300 м2/кг,%1250Х1Х21––2+–18503–+12704++18705–012607+0186070–155080+15709001560212Выбор интервалов изменения факторовв таблице 5.3 обусловленрезультатами исследований, полученных в п. 3. В данном исследованиипроцентное содержание грубого порошка меняли от 50 до 70 %.В результате проведенного эксперимента получено уравнение,описывающее совместное влияние входных параметров на пределпрочности при сжатии полученных систем твердения:Y1 ( Rñæ )  f ( X1 , X 2 )  17.11  2.029 X1  2.377 X 2 1.713 X1  1.385 X 22  0.933 X1 X 2 , Ì Ï(5.3.)à2где Y1 – предел прочности при сжатии для прессованных гипсовых системконденсационного твердения на 7 сутки твердения.На основании расчетов построены зависимости прочности гипсовогокамня конденсационного твердения от процентного содержания порошкагрубого помола и влажности сырьевой смеси, представленные на рисунках5.9.

и 5.10.Прочность образцов, испытанных в возрасте 7 суток при всехисследованныхзначенияхвлажностиснижаетсясувеличениемпроцентного содержания порошка грубого помола, что показано нарисунке 5.9. Максимальная прочность в исследованном интервалесоответствует 50 % содержанию порошка грубого помола.прочности гипсового камня объясняется уменьшениемСнижениеколичестваконтактов в исходной системе, а, следовательно, количество мостиковсрастания в образующейся структуре, как было показано в разделе 5.1, чтосогласуется с данными [58].Прочность смеси одинакового дисперсного состава зависит отвеличины водогипсового отношения (рисунок 5.10). При увеличениивлажности от 12 до 13 % прочность увеличивается вследствие возрастаниястепени сближения частиц под действием прессующего давления, чтоприводит к увеличению количества контактов, в которых соблюдаются213условия, необходимые для образования кристаллизационного мостика.Максимальная прочность достигается при влажности пресс-порошка,равном 13…14 %.

Дальнейшее повышение влажности до 18 % приводит кснижениюпрочностиобразующейсяструктуры,чтообъясняетсяизлишним количеством воды, при котором сырьевая смесь в условияхпрессования переходит из трехфазной (гипс, вода и воздух) в двухфазнуюсистему (гипс и вода).Предел прочности при сжатии, МПа1921813174516151461312111045505560657075Содержание порошка грубого помола,%Рисунок 5.9 – Зависимость прочности прессованных гипсовых образцов (7сутки твердения) от содержания порошка грубого помола, Sуд.=300 м2/кг, вбинарной сырьевой смеси при влажности: 1 – 12%; 2 – 13 %; 3 – 14 %; 4 –15 %; 5 – 17 %; 7 – 18 %При этом дисперсная система может рассматриваться как упругоетело и невозможно обеспечить сближение максимального количества80214частиц гипса до оптимального расстояния h ≤ 3δ0.

В этом случае междузернами,возможнакоторые находятся на расстоянии большем, чем требуется,толькоизотермическаяперегонка.чтоподтверждаетсяснижением прочности.Для более четкого определения оптимального гранулометрическогосоставадвусоставнойэкспериментасмесиприпроведениидвухфакторногодля исследования влияния состава и водотвердогоотношения на прочность прессованных композитов в возрасте 28 сутокпределы варьирования факторов расширены до значений, представленныхв таблице 5.4.Таблица 5.4 – Пределы варьирования факторов (28 суток твердения)Матрица№п\пПределы варьированияфакторовсодержаниепорошкаВлажность,грубого%помолаSуд.=300 м2/кг,%725Х1Х21––2+–18253–+7754++18755–07507+0185070–122580+12759001250215На рисунке 5.11 представлена гистограмма гранулометрическогосостава порошков смеси грубого и тонкого помола в соотношении 1 : 1,23,полученная с помощью лазерного анализатора типа «Micro Sizer 201».Она характеризуется двумя явно выраженными максимумами,расположенными в областях крупных и мелких частиц.

Спектр размеровчастиц, соответствующих максимуму достаточно узкий, соотношение Rmax/ Rmin ≈ 1,5 ÷ 2. При этом, соотношение среднихразмеров частиц всоответствующих максимумах равно 17, что соответствует максимальнойрастворимости смеси, как показано в п.3.3. и максимальной прочностиматериала, как показано на рисунке 5.12.118Предел прочности при сжатии, МПа21731615141312111012131415161718Влажность пресс-порошка, %Рисунок 5.10 – Зависимость прочности прессованных гипсовых образцов(7 сутки твердения) от влажности сырьевой смеси при содержаниипорошка грубого помола (Sуд.=300 м2/кг): 1 – 50%; 2 – 70 %; 3 – 70 %216В результате проведенного эксперимента получено уравнение,описывающее совместное влияние входных параметров на пределпрочности при сжатии полученных систем твердения:Y2 ( Rñæ )  f ( X1 , X 2 )  23,91  0,53 X1  3,636 X 2  2,967 X1  3,838 X 22 1,835 X1 X 2 , Ì(5.4.)Ïà2где Y2 – предел прочности при сжатии для прессованных гипсовых системна 28 сутки твердения, МПа.На основании расчетов построены зависимости прочности в возрасте28 суток от процентного содержания порошка грубого помола и влажностиполусухой смеси, представленные на рисунках 5.12 и 5.13.Рисунок 5.11 – Весовое распределение частиц двуводного гипса в смесипорошков с удельной поверхностью 300 и 900 м2/кг (грубого и тонкогопомола) в соотношении 1: 1,23 соответственно217Предел прочности при сжатии, МПа3064525132201525303540455055606570Содержание крупной фракции, %Рисунок 5.12 – Зависимость прочности прессованных гипсовых образцов(28 сутки твердения) от содержания порошка грубого помола (Sуд.=300м2/кг) при влажности смеси: 1 – 7 %; 2 – 10 %; 3 – 12 %; 4 – 14 %; 5 –17 %; 7 – 18 %Общий характер зависимости прочности от содержания порошкагрубого помола прессованных гипсовых композиций в возрасте 28 сутоксохраняется.

Характеристики

Список файлов диссертации