Диссертация (1141458), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Оптимальное содержание крупной фракции в смесисоответствует диапазону 40…50 % , что согласуется с данными порастворимости и деформативным свойствам, полученными в п.3.2 и п.5.2.Оптимальноепо значениям прочностисодержание крупнойсоставляющей в смеси соответствует минимальному значению плотностипресс-порошка при уплотнении системы в процессе прессования (рисунки5.5, 5.7), что позволяет предположить, что при данном содержаниипорошка грубого помола образуется наибольшее количество контактов,75218препятствующих процессу уплотнения.
При этом требуется наибольшеедавление для сжатия и уплотнения этих систем, что подтверждаетсяминимальным значением деформативных характеристик (плотности иупругого расширения) в указанном диапазоне изменения грансоставасмеси.Исследованиятонкогопомоласырьевой смеси на основе порошков грубого идвуводноготехногенногогипсаоптимальногоПредел прочности при сжатии, МПагранулометрического состава согласуются с полученными результатами.212934282726252423222120681012141618Влажность пресс-порошка, %Рисунок 5.13 – Зависимость прочности (28 сутки твердения) прессованногоматериала от влажности пресс-порошка при содержании порошка грубогопомола (Sуд.=300 м2/кг): 1 – 40 %; 2 – 45 %; 3 – 50 %; 4 – 55 %Количество первичных контактов в системе в основном определяет иколичествопрессованныхкристаллизационныхизделиях.контактов,Следовательно,образующихсямаксимальноевзначениепрочности прессованных гипсовых композитов на основе двусоставной219сырьевой смеси должно соответствовать максимальному сопротивлениюсистемы уплотнению.Характер зависимости прочности от влажности сырьевой смеси вданномдвухфакторномэкспериментеаналогичензависимости,установленной для образцов 7- суточного возраста (рисунки 5.9, 5.12)При увеличении влажности для образцов в возрасте 28 суток от 7 до 14 %происходит повышение прочности на 30 %, что отображено на рисунке5.12.Оптимальныезначениявлажностиповеличинепрочностисоответствуют интервалу 14… 17 %.Происходящее смещение оптимума водосодержания в сторонуувеличения (по отношению к образцамв возрасте 7 суток твердения)подтверждает протекание процесса перекристаллизации в образовавшихсякристаллизационных мостиках.Этот процесс сопровождается возникновением кристаллизационногодавлениявтвердеющейструктуре,котороеможетинициироватьдеструктивные процессы.
Однако, в случае поддержания оптимальныхзначений влажности смеси (14…17 %) кристаллизационное давление невызывает снижения прочности, а лишь уплотняет материал. При большемводосодержании в момент прессования в структуре образуются поры,заполненные водой, которая в процессе последующего твердения впродолжение 28 суток испаряется, образуя дополнительные пустоты. Приросте кристаллов данный объем заполняется без разрушения первичныхконтактов за счет большей пористости структуры.Такимобразом,наосновебинарнойсистемыдвуводноготехногенного гипса оптимального гранулометрического состава в условияхполусухого прессования получен безобжиговый гипсовый камень свысокими физическими и механическимисвойствами (таблица 5.5),позволяющими получать на его основе прессованные облицовочныеплитки или стеновой камень.220Таблица 5.5 – Физико-механические характеристики безобжиговогогипсового камня на основе бинарной смеси двуводного техногенного гипса№ЕдиницыПоказатели свойств изделийп/пизмеренийЗначенияпоказателейсвойств1.Средняя плотностькг/м317302.Предел прочности при сжатииМПа283.Пористость%204.Водостойкость0,7 - 0,75Выводы по главе 51.
Повышение прочности прессованных изделий набезобжигового двуводного гипса приосновеснижении величины среднегоарифметического диаметра пресс-порошка обусловлено увеличениемсодержания зерен малого размера, способствующихповышениюрастворимости.2. Регулирование гранулометрического состава сырьевых пресспорошков дигидрата является одним из основных факторов получениявысокопрочного гипсового камня конденсационного твердения.4.Величинавлажностисырьевойсмеси,определяющаяформовочные свойства пресс-порошка, при которых кристаллизационноедавление в твердеющей системе не приводит к разрушению первичнойструктуры, составляет 14 – 17 %при оптимальном соотношенииисследованных порошков тонкого и грубого помола в составе бинарнойсмеси.221ГЛАВА 6СТРУКТУРЫИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯКОНДЕНСАЦИОННОГОТВЕРДЕНИЯДВУВОДНОГО ГИПСА НОРМИРОВАННОГО СОСТАВА6.1 Исследование структуры и основных физико-механическиххарактеристик безобжиговых композитов нормированного составаСогласно даннымшколы П.А.
Ребиндера [49, 134] прочностьсистемы конденсационного твердения будет зависеть от прочностикаждогоиз единичных контактов, «пропорции диаметров» (размеров)взаимодействующих зерен, а так же от площади контактов между ними.Изменение этих соотношений повлечет изменение прочности получаемойструктуры.Прочность единичных контактов, как показали исследования [54],зависит от структурного соответствия взаимодействующих частиц.
Еслимежду поверхностью зерна дигидрата и «подложкой» будет наблюдатьсяопределенное структурное соответствие, то, по-видимому, взаимодействиемежду ними будет облегчено. Это структурное соответствие объясняетвысокую прочность системы на основе CaSO4∙2H2O(таблица 6.1 вавторском варианте [56]) и единичных контактов между её частицами.Поскольку фазобразование в данном случае будет происходить по«перекристаллизационному маршруту» [59], то значительное упрочнение,как и перекристаллизация, в местах контактов, объясняется, прежде всего,заметной растворимостью дигидрата сульфата кальция.Зародышикристаллизационныхконтактовобразовываютсявадсорбционном слое дигидрата в результате сближения адсорбированныхмолекул, которые мигрируют у поверхности растворения,Предполагается участие в дальнейшем фазообразовании итехмолекул, которые будут поступать из среды [59].
Процесс фазообразованиябудет влиять на молекулярный рельеф подложки, степень близости222структуры молекул, кристаллизующегося вещества и подложки. Если такаяструктура близка, то фазобразование может происходить при малыхпересыщениях и образующийся кристалл принимает форму полиэдра.Таблица 6.1 – Прочность единичных контактов между кристалламиМатериалCaSO4 2 H 2OCaCO3CaF2SiO2f 5 102 , дин , см -2 10 7 Рс, кг / см27, 24,85, 04, 5110.910.540.16p1 , дин 10314019114На процесс фазообразования в системе дигидрата будут влиятьусловия, необходимые для роста кристаллов. Чем они лучше, то есть меньшепересыщение и суммарная скорость реакции, тем ниже будет прочностьобразующейся структуры, что обусловлено повышением напряжения всистеме. И, наоборот, в случае создания и поддержания высокогопересыщения в системе дигидрата, а так же большой суммарной скоростирастворения вещества создаются благоприятные условия для новыхзародышей и контактов между ними.Как показывают исследования [59], если в случае малых пересыщенийзародыш будет двумерным, то при высоких пересыщениях будутобразовываться трехмерные полиэдры.
Однако, согласно исследованиямишколы А.В. Волженского, высокая степень измельчения дигидрата можетспособствовать повышенной ползучести гипсового камня [23].Повышение прочности гипсового камня в системе конденсационноготвердения требует поддержания определенных условий кристаллизации, аименно, обеспечивающих возникновение зародышей и образованиекристаллизационных контактов при минимальных напряжениях в системе,223необходимоподдерживатьтакиеусловиявпроцессефазообразования,ноисопровождающегоформированиеинетольковмоментструктурообразования,развитиекристаллизационнойструктуры конденсационного твердения.
Таким образом, чтобы создать всистеме дигидрата необходимые условия по уровню пересыщения искоростикристаллизации,необходимооптимизироватьструктуру,образующейся дисперсной системы. Необходимую величину пересыщенияможно достичь путем подбора зернового состава, а именно наличия всистеме частиц разного размера, что должно привести к росту количествафазовых контактов. Соотношение размеров частиц также должно бытьоптимальным не только в отношении растворимости, но и площадиединичного контакта. Следовательно, управление дисперсным составомсистемы дигидрата обеспечивает направленное структурообразованиевысокопрочного гипсового камня.Снижение степени пересыщения, которая бы исключала получениеструктуры,склоннойкповышеннойползучести,т.е.–мелкокристаллической, достигается за счет сокращения отрицательнойкривизныприсоприкосновениичастицдигидратавместахзародышеобразования.
Таким образом предотвращается потеря прочностипутемсозданиявозникновениеусловийнапряженийструктурообразования,втвердеющейсистеме.исключающихПластическиедеформации при соблюдении заданных условий – время контакта, степеньпересыщения и др., могут обеспечивать увеличение площади контакта(зародыша) за счет давления, которое может развиваться при ростекристаллизационногоконтакта.Следовательно,развитиекристаллизационного контакта способствует повышению прочности всейструктуры конденсационного твердения двуводного гипса.224Поэтому была исследована зависимость свойств сырьевых смесейдвуводного гипса и структуры гипсового камня от гранулометрическогосостава дисперсных систем конденсационного твердения.Исследования организации структуры топологического беспорядкадисперсной системы проводилось по критерию насыпной плотности.Оптимизация гранулометрии осуществлялась по показателю упаковкичастиц структуры дигидрата [89,143,145], полученной из полидисперсныхсистем, а так же их смесей, взятых в различных пропорциях.Проведеннымиисследованиямиустановлено,чтомаксимумраспределения для двухкомпонентного состава соответствует оптимальнойпропорциисодержанияполидисперсных(грубодисперсный/мелкодисперсный).среднеарифметическихдиаметровпорошковПридляэтом–30/70соотношениеоптимизированнойсмесисоответствует величине 9.27 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
