Диссертация (1141458), страница 31
Текст из файла (страница 31)
6.19 ),Средняя плотность увеличивается при этом на 20 %.Изменение давления прессованияобеспечиваетгипсовойструктурев диапазоне 110...125 МПаконденсационноготвердениянаибольший прирост прочностных характеристик.Зависимостьпараболлическийпрочностихарактер–отвдавлениядиапазонепрессованиядавленийносит125 170 МПапроисходит снижение прочности ( 18 %). Это объясняется использованиемдавления, которое превышает прочность кристаллов двуводного гипса,вследствие чего наиболее крупные из них подвергаются разрушению, что и247отражаетсянауменьшениипрочностигипсовойструктуры50220045210040200035190030180025170020160025456585105125145165Средняя плотность, кг/м3Предел прочности при сжатии, МПаконденсационного твердения.185Давление прессования, МПаПредел прочностиСредняя плотностьРисунок 6.19 – Зависимость свойств структуры конденсационноготвердения дигидрата с добавкой гидроксида кальция от давленияпрессованияТаким образом, можно сделать вывод, что использование бинарныхсистем конденсационного твердения способствует снижению энергозатрати повышению эффективности стадии прессования.
Если, в случаеиспользованиясистем,имеющихнепрерывнуюгранулометрию,эффективность прессования уже при давлении более 30 МПа снижается[137], то в случае использования нормированного гранулометрическогосостава эффективность гиперпрессования подтверждается и для болеевысоких значений прессующего давления.248Прочность бинарной системы двуводного гипса составляет 45 МПа,в то время как максимальная прочность дисперсной системы двуводногогипса, имеющей непрерывную гранулометрию, составляет 9 10 МПа.Однакосвойстваструктурыконденсационногоопределяются также характеристиками, итвердениявлажности и дисперсностисырьевой смеси.С целью определения оптимального гранулометрического составабинарной системы двуводного гипса и водосодержания сырьевой смесинаходилось процентное соотношение порошков, позволяющее получитьмаксимальное количество фазовых контактов по критерию прочностиструктуры.Для исследования совместного влияния дисперсности и влажностипресс-порошковдвуводногоконденсационноготвердениягипсанасвойстваструктурыбылиспользованнелинейныйодновременноварьировалипроцентноепланированный эксперимент.В экспериментесодержание порошка грубого помола и величину водосодержания: В/Тизменялось в диапазоне 0,06 0,18 , содержание порошка грубого помола– 25 75 %, Планрезультатыпроведенного эксперимента, а также полученныепо прочности структуры конденсационного тверденияпоказаны в табл.
6.6. Полученные зависимости прочности структурыдвуводного гипсаот гранулометрического состава бинарной системыпоказаны на рисунке 6.20.По результатам проведенного исследования получено следующееуравнение регрессии, которое описывает влияние входных параметров напрочность структуры конденсационного тверденияY1(Rсж)=ƒ(X1,X2)=24–0,5X1–3,7X2–3X12+4X22–2X1X2, МПа249где Y1 – предел прочности при сжатии структуры, полученнойпрессованием при давлении 30 МПа и рН= 8 , испытанной после 14 сутоктвердения во влажных условиях.Таблица6.6−Прочностьструктурыдвуводногогипса(матрицапланированного эксперимента)МатрицаПределы варьированияфакторовСодержаниеВодотвердоепорошкаотношениегрубогопомола0,0725Пределпрочностипри сжатии,МПа№п/пХ1Х21––2+–0,182532,053–+0,077520,544++0,187518,075–00,075020,907+00,185021,7070–0,122528,7580+0,127527,509000,125023,1027,18При увеличении влажности в пределах 6...14 %, как показалиполученные результаты исследований (рис.
6.20 ), повышается прочностьструктуры двуводного гипса на основе оптимизированной бинарнойсистемы.Это объясняется повышением прессуемости дисперснойсистемы – по пленочным прослойкам среды между частицами двуводногогипсапроисходитпереупаковкаобразовавшихся флокул (агрегатов).структурысизменениемформы250Таким образом, по критерию прочности конденсационной структурыдвуводного гипса оптимальная влажность сырьевой смеси соответствуютСодержание порошка грубогопомола, %диапазону 14...16 % (В/Т – 0,14 0,16 ).302520151050,18025 3035 400,164550550,12606570В/Т0,0675Предел прочности при сжатии. МПа0-55-1010-1515-2020-2525-30Рисунок 6.20 – Влияние процентного содержания грубодисперсногопорошка и водотвердого отношения на прочность структурыконденсационного твердения дигидратаКак было показано в п. 3, при использовании нормированногогранулометрического состава системы двуводного гипса увеличениепрочности зависит в наибольшей степени от числа фазовых контактов,следовательно, от количества разноразмерных частиц и, по-видимому, отих соотношения размеров, определяющих число возможных контактов.Известно, что образование фазового контакта избирательно, какуказывает И.В.
Мелихов [59], при этом имеет место морфологическийотбор. В момент сближения частиц за счет внешнего давления в зазорахмежду некоторыми из них начинают формироваться кристаллизационные251мостики. Рядом с ними, у агрегатов, полученных из слипшихся кристалловдвуводного гипса, появляются новые места локализации, где можетпроисходить прирастание уже с большей вероятностью, но прирастаниеболее мелкого кристалла к более крупному возможно при соблюдениипринциповморфологическогоотбора–т.е.молекулыкристаллизующегося вещества и поверхности должны структурно малоразличаться, а место локализации по размеруи ориентации–соответствовать.Кроме того, необходимо иметь в виду, что в момент приложениявнешнего давления происходит разрушениекристаллов, которые имеют выступы,крупных флокул, цепей,ступени и т.д.
Частицы,представляющие собой крупные кристаллы, близкие к сфероидной формепод внешним воздействием переупаковываются, формируя более плотнуюи прочную структуру.Таким образом, в момент сближения кристаллов двуводного гипсаприпрессованииначинаетсяпроцессформированияструктуры,происходит зарождение фазовых контактов и уже в начальные срокиструктура двуводного гипса характеризуется прочностью – через 2 часапредел прочностипрочностипри сжатии составляет порядка 16 % от пределаструктуры через 28 суток (рис.
6.21 ). Формированиеконденсационныхконтактовкосвенноподтверждаетсявеличинойкоэффициента размягчения, который достигает значения 0,4.Поокончаниипроцессаполусухогопрессованияразвитиеструктурообразования подтверждается ростом прочностных характеристикгипсового камня.В процессе перекристаллизации происходит увеличение прочностиструктуры двуводного гипса, которая к возрасту 7 суток увеличивается на 33 % в сутки, к возрасту 14 суток прирост составляет 3 3,5 %, апосле 14 – 3,5 % (рисунки 6.21,6.22 ).252Предел прочночти при сжатии, МПа807060504030201000246810121416182022242628Продолжительность твердения, сутСа(ОН)2, Влажные условияСа(ОН)2, Воздушно-сухие условияРисунок 6.21 – Кинетика образования структуры конденсационноготвердения дигидрата с добавкой гидроксида кальция (влажные условия)В период структурообразования от 14 до 28суток процессрастворения в системе затухает, следовательно, идет не формированиеновых фазовых контактов, а их укрупнение и срастание с фазообразующейповерхностью, площадь их тоже увеличивается, тем самым повышаяпрочность всей структуры.Взаимодействиев системе конденсационного твердения междурастворяющимся веществом ифазообразующей поверхностьювщелочной среде гидроксида кальция идет по маршруту химическойадсорбции.
В соответствии с правилом Панета-Фаянса ионы из раствораадсорбируются на поверхности, достраивая ее решетку (т.к. ион кальциявходит в состав решетки двуводного гипса). Адсорбция в этом случаебудет необратимой и избирательной.253Ввиду того, что гипс обладает слоистой структурой, то притвердении возможно изменение длины и направленностивнутримолекулярных связей [138].Рисунок 6.22 – Схема и кинетика образования структуры конденсационноготвердения дигидрата с добавкой гидроксида кальция (влажные условия)Таким образом, установлено, что щелочная среда, создаваемая всистеме гидроксидом кальция, будет наиболее благоприятна с точкизрения формированияструктуры высокой прочности.
Оптимальнаящелочность среды по результатам проведенных исследований – 8 .Выводы по главе 61. Установлено, что щелочность дисперсионной среды способствуетинтенсификациипроцессаобразованияструктурыбезобжиговогокомпозита, начиная с момента сближения частиц посредством внешнегодавления.2. Показано, что гиперпрессование (с величиной прессующегодавления – 30 МПа) обеспечивает высокую прочность системам254конденсационного твердения двуводного гипсаза счет формированиямаксимального количества фазовых контактов в бинарных составах пресспорошков с нормированной гранулометрией.
Увеличение давления сверх30МПанеотвечаетвозможностямзаводскогопроизводстваинецелесообразно с точки зрения эффективности процесса полусухогопрессования.3. Показано, что использование бинарной смеси с содержаниемвысокодисперсной составляющей двуводного гипса в пределах 70 %отвечает требованиям предлагаемой модели.4. Установлена взаимосвязь факторов щелочности и давления впроцессе формирования структуры конденсационного твердения в разныесроки. Определены различия в способах воздействия на структуругипсового камня и кинетику твердения гидроксидов кальция, магния икалия.255ГЛАВА 7РЕГУЛИРОВАНИЕ СВОЙСТВБЕЗОБЖИГОВЫХ КОМПОЗИТОВ,ГИПСОВЫХПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМПОЛУСУХОГО ПРЕССОВАНИЯ7.1. Регулирование физико-механических характеристик гипсовогокомпозита за счет добавки шлакопортландцементаОдной из проблем гипсовых композитов, замедляющих расширениеих применение, является низкая водостойкость. Одним из путей решенияэтой проблемы является использование добавок на основе гидравлическихвяжущих веществ и добавок, что описано в литературном обзоре.Цементы, пуццолановые добавки, известь, шлаки, золы – часть из них.Посколькуреакциясцементомпорождаетобразованиевысокоосновного гидросульфоалюмината кальция, который приводит кдеформированию и разрушению структуры материала, то необходимопринять соответствующие меры.
А.В. Волженский и А.В. Ферронскаяпредложилипредотвратитьвведениеактивныхразрушениеминеральныхматериалавовремядобавок,чтобытвердения[73].Правильное количество этих добавок, позволяет снизить в твердеющейсистемеконцентрациюСа(ОН)2 дотакогоуровня,прикоторомобразование гидросульфоалюмината кальция происходит в водной среде,вместо образования на поверхности частиц, тем самым усиливаяформирующуюся структуру, вместо её разрушения; также происходитсвязывание сульфатов и алюминатов кальция в более сложные соединенияс меньшей растворимостью, в сравнении с первоначальными веществами –сульфоалюминаты,сульфоферритыисульфосиликоалюминаты,придающие гидравлические свойства полученному материалу.Двуводный гипс использовался в качестве основы композитов приопределении влияния цемента и минеральных гидравлических добавок насвойства композитов.256Чтобы оценить водостойкость структуры безобжиговых композитовсгидравлическойдобавкой,исследовалосьвлияниешлакопортландцемента на физико-механические и эксплуатационныесвойства гипсового композита, полученного полусухим прессованием.Была составлена композиция, с содержанием 75…71 % дигидратасульфата кальция, 7…12 % шлакопортландцемента и 11…17%гидроксида кальция.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
