Диссертация (1141458), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Тонкостьпомолафосфогипса,характеризующаясяудельнойповерхностьюсоставила 200-250 м2 / кг).Основной недостаток динамического прессования – поддержаниеоптимального водотвердого отношения в диапазоне 0,05 0,4 . Такжеметод требует наличия дорогостоящего оборудования, чтобы обеспечить.высокое давление прессования.29Гидротермальнойпрессованием изделийобработкойпредварительнополученныхиз молотого дигидрата можно повыситьихпрочность. Дегидратация сырья осуществляется в автоклаве, после чего–регидратация -полугидратасформированиемструктурыискусственного высокопрочного гипсового камня. Высокую прочностьгипсовому материалу может обеспечить формирование кристаллическойструктуры -модификации. Недостатком автоклавной технологииявляется высокие затраты энергии и топлива на дегидратацию и сушкуматериалов. Однако автоклавная технология дает возможность управлятьструктурообразованием через регулирование технологических режимови получать строительные материалы с требуемыми потребителемсвойствами.Прочностью при сжатии от 40 до 90 МПа характеризовалисьобразцы, полученные прессованием жесткой сырьевой смесиизфосфогипса с добавкой извести при давлении от 5 до 20 МПа, обожженныепри температуре1700С [7].
Недостатком данного способа можно считатьповышенные затраты, необходимые для обжига фосфогипса и сушкиготовых изделий.В работе [32] приведены данные о применении более высокихдавлений. В результате экспериментов было выявлено, что полусухимпрессованием смесей с одновременной термической обработкойпривысокой температуре, возможно достичь высокой прочности гипсовыхобразцов – 50 МПа.По причине отсутствия теоретически обоснованных механизмов, вреальном производственном процессе применение высоких параметровдавления для получения изделий высокого качества затруднено и, кромеэтого, требует подготовки смесей и укладки при помощи громоздкогооборудования.30Рассмотренные выше методы изготовления прессованных гипсовыхматериалов подразумевают применение процессов, обеспечивающихдегидратацию двуводного гипса(частичную или полную), что в своюочередь не только значительно увеличивает затраты топлива и энергии, нои усложняет технологию.1.3Теоретическиепредпосылкииспользованиямеханизмаконденсационного твердения применительно к дисперсным системам наоснове двуводного гипсаВ настоящее время предпринимаются попытки создания материалов,в том числепроизводства,издвуводного гипса, которые бы исключали те стадиикоторыеотличаютсябольшойэнергоемкостьюиливысокими трудозатратами.
К таким процессам, в первую очередь относяттермообработку при получении вяжущих, сушку готовой продукции и др.Использование техногенного сырья –гипсосодержащих и гипсовыхотходов, повышает эффективность таких производств. Известны примерыразработокэнерго-истроительных материалов,ресурсоэффективныхспособовполученияиспользующих гипсосодержащие отходы инетрадиционные технологические подходы [19, 24, 27, 46, 127, 48].Некоторые из них так и не нашли должного применения по разнымпричинам, другие – требуют дополнительного изучения.В работах исследованы возможности твердения дисперсных системфосфогипса [14, 23, 44, 49] и двуводного гипса [13, 23, 33, 37, 43, 48, 136].Тактвердение тончайшего порошка двуводного гипса впервыебыло описано в работе [37].
П.П. Будников объяснял схватываниетончайших гипсовых порошков их высокой растворимостью. В результатепротеканияфизическихпроцессоврастворенияидальнейшейкристаллизации, по мнению автора, тончайшие фракции способныобразовывать твердеющие гипсовые структуры.31Известны исследования, посвященные воздействию внешней среды,как то: внешних электрических, магнитных полей, внешнего давления, атакже температурныхрежимов на физико-химические и физическиепроцессы, протекающие в капиллярно-пористых телах [23].
Процессырассмотрены исходя из основополагающих положений термодинамики.Из рассмотренных в вышеприведенных исследованиях внешнихвоздействий одним из наиболее значимых для гипсовых дисперсныхсистем является давление, как фактор, обеспечивающий сближениекристаллов (частиц, зерен) [24].Исследования [24, 27, 33] показали, что давление не только можетопределятьфизико-механические свойствагипсового камня, но ипротекание в дисперсной гипсовой системе следующих процессов:гидратации, твердения (структурообразования) и др.Поскольку многие исследователи сходятся во мнении, что давлениепрессования обуславливает не только процессы уплотнения дисперсныхсистем,но и химические взаимодействия, а кроме того – и фазовыепревращения [59, 60, 152], то возможно рассмотреть нетрадиционныеподходы к формованию гипсовых систем через призму механизматвердениях [54, 57, 60].Способностьсцементированнуюпрочностью, показанаотдельныхгорныхпородкаменную массу, отличающуюсяВ.Н.
Юнгом в работеформироватьдостаточной[54], где приведенырезультаты исследования прессованных систем на основе кварцита,роговой обманки, серпентинита и кварцита. Под давлением 10 МПагорные породы в виде тонкодисперсных порошков, предварительноувлажненные, проявили способностьс течением времени твердеть.Прочность полученных образцов составляла порядка 10 МПа в двадцативосьмисуточном возрасте. В случае использования дополнительныхкомпонентов – гипса и извести, то прессованные образцы показывали32прочность от15до17МПа. Подобные испытания были распространеныи на отходы производства талька.
В.Н. Юнгом была выдвинута гипотезао протекании «поверхностной гидратациитончайших слоев веществагорной породы». Несмотря на очень малую по величине растворимостьвыбранных для исследования пород. Установлено, что мрамор и гипсхарактеризуются более высокой растворимостью среди горных пород, чтои обнаружило их более высокую способность к твердению [33].В.Н. Юнгом было разработаноновое вяжущее – гипсовыйбезобжиговый цемент [73]. Предлагалось производить помол гипсовогокамня до получения высокодисперсного порошка.Твердение иполучение прочного камня обуславливалось растворением гипса и егокристаллизацией из пересыщенного раствора.Однако разработка неполучила должного развития в связи с технологическими сложностями иневысокой прочностью, а, следовательно, ограниченностью примененияпредлагаемого вяжущего.Последователями прочный камень на основе горных пород былполучен путем прессованияприродных порошков при варьированиидавления от 20 до 180 МПа.Прочность образцов составляла припрессующем давлении 20 МПа – 40 % от «эталонной» прочности, закоторуюбылапринятапрочность,спрессованных под давлением 100 МПа.полученнаядляобразцов,При давлении 180 МПа –прочность составляла 120 % от «эталона».Использованиевысокихдавленийпрессования,помнениюнекоторых авторов, способствовало так называемому диффузионномуспеканию частиц горной породы по типу порошковой металлургии.
Засчетвысокогодавленияпроисходятпластическиедеформации,приводящие к образованию контактов и срастанию (сплавлению) частиц[27]. Также отмечается при увеличении давления прессования рост сеченияконтактов за счет переупаковки частиц при возникновении сдвиговых33усилий.Увеличениесуммарногосеченияконтактовобеспечиваетувеличение прочности структуры.В работе [17] показано, что в случае, когда давление прессованияпревышает значения прочности кристаллов фосфогипса-дигидрата, топроисходит их разрушение, а, следовательно, происходит образованиеактивированных поверхностей разрушенных частиц.
Прочность, такимобразом, растет с увеличением давления, но даже при давлениипрессования94 МПа,значение прочности не превышает 4 МПа. По-видимому, данный способ не представляет интереса для производителей.Более высокие показатели по прочности – 30 МПа, получены длятонкодисперсных гипсовых порошков, подвергшихся гиперпрессованию(давление прессования 80 МПа) с их последующей тепловой обработкой[48]. Эффективность применение высоких давлений здесь более высокая,хотя также очень энерго затратна, как с точки зрения затрат на помол длядостижений высокой тонины, давления, а также и с точки зрения тепловойобработки.
Интенсивный рост прочности в диапазоне изменения давленияот10 до 30 МПа,отмеченный авторами, предполагает, что использованиеэтих значений, по-видимому, будет более эффективным.Проведены исследования совместного влияния тонкости помолабезобжиговоговяжущего,добавок,влажностисмесиидавленияпрессования на свойства гипсового материала [14, 27, 33, 48, 50].Экспериментальныеисследованияитеоретическиеосновыформирования кристаллизационных контактов в дисперсных системахпредставлены в работах школ П.А. Ребиндера, А.Ф. Полака и др. [7, 45,51, 52, 53, 54, 55]. В исследованиях [45, 52, 54, 56, 57] показано, чтоформированиевозможнодлякристаллизационныхдисперсныхконтактовсистем,междукристалламиотличающихсяповышеннойрастворимостью, особенно в ряду CaSО4∙2H2О → СаСОз → CaF2 → SiО2.Представленные теоретические закономерности позволяют предположить34возможность получения высокопрочных композитов из двуводного гипсапри создании пересыщения в системе дигидрата.
Создать искусственноепересыщение можно путем введения добавок, используя энергию помоладля частичной дегидратации гипсового камня и т.д. Таким образом, всистемедигидратасоздаютсяусловиядляформированиякристаллизационных контактов и не требуется переводить его в вяжущеетрадиционным способом.Использование фильтрпрессования [45] необходимо для сближениягипсовых частиц в условиях поддержания необходимого пересыщения вдисперсионной среде. Пересыщение может создаваться как в массераствора [45, 52, 53], так и в его отдельных областях.Кристаллизационные контакты, иначе – контакты срастания междукристаллами дигидрата сульфата кальция – как наиболее прочные,формируются, когда искусственно созданное пересыщение в жидкой фазеподдерживается достаточно долго.Таким образом обеспечиваетсявозможность упрочнения фазовых контактов, развития их, что иобеспечивает получение высокой конечной прочности композитам [45, 59,152, 73].
Обеспечение подобных условий рассматривается в системах какприродного, так и техногенного молотого искусственного гипсовогокамня.Вкачествеструктурообразующейдобавкиисследователямиприменяется полуводный гипс. По мнению автора [24], полуводный гипс всочетании с двуводным способен поддерживать в жидкой фазе требуемоепересыщениевтечениепересыщения, а такжедлительноговремени,однакостепеньпериод (длительность), в течение которогонеобходимо обеспечивать условия кристаллизации не рассматриваются.Кроме того, автором замечается, что возможно использовать в качествеструктурообразующей добавки в системе дигидрата и другое вяжущее, приусловии, что его растворимость будет выше, чем и дигидрата.35Известно, что высокая степень пересыщения, которая можетсоздаваться в системе в случае использования добавки полугидрата, можетприводить к росту внутренних напряжений и потере прочности.Однако, Е.Д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
