Диссертация (1141458), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Образование таких структур на основедвуводного гипса может происходить без использования обжиговойтехнологии, включающей стадию получения полуводного гипсовоговяжущего.1.4 Управление формированием структур дисперсных системВопросынаправленногопостроениявнутреннейструктуры,определяющие в дальнейшем и свойства дисперсных системв целяхполучения строительных композитов на их основе с заданнымисвойствами, требуют использования возможностей моделирования [68, 69,148, 149].
Так, например, проектирование зернового состава современныхвысокопрочных бетонов, строительных композитов может обеспечитьнеобходимую структуру материала или изделия,его прочностныесвойства, сократить расход дефицитного или дорогостоящего вяжущего,модифицирующих составов и т.д. [149, 150, 151, 152].Подбор гранулометрии компонентов ССС также способствуетзначительной экономии наиболее дорогостоящих компонентов – добавок(супер-, гиперпластификаторов и т.д.), при этом повышать стабильностьих работы [149,151]. Например, математический аппарат использован припроектированииполимернымсухойпорошкомстроительной[153].компьютерного моделированиясмесиАвторомсредиспергируемымпримененыметодыдля улучшения свойств композиции всоставе полимера и минеральных компонентов.
Обоснованный подборкомпонентовсмеси позволил обеспечить синергетический эффект иобеспечить повышение характеристик ССС.42Изучение в работах В.В. Белова трехфазных систем, обоснованиепревалирующейфункцииформированиякапиллярногосцеплениявпроцессеих структуры [154] также расширяет возможностиприменения методов математического моделирования в строительномматериаловедении.используемыхвМоделированиетехнологиии простых, и сложных систем,полусухогопрессования современныхстроительных материалов, содержащих высоко- и грубодисперсныекомпоненты может быть использовано и в технологиибезобжиговыхматериалов[154].Однакополученияисследованиямгранулометрического состава минеральных вяжущих уделено вниманиязначительно меньше как в работах отечественных авторов, так изарубежных специалистов [45, 146, 155, 157].Интерес современных исследователей сосредоточен в основном наобеспечении высокой прочности строительных композитов, в первуюочередь – за счет формирования особо плотной структуры материалапутем расчета наиболее плотной упаковки частиц [14, 152, 155].Так, например, предлагается получить наиболее плотную упаковкусырьевых смесей путем управления помолом, достигая определеннойформы частиц.
Исследователем выдвинута гипотеза, чтосредиоднородных составов наиболее плотной упаковкой будут обладать толькосоставы, представленные зернами с окатанной или округлой формой.Поскольку для этого необходимо использовать длительное измельчение, тотакой подход потребует и больших затрат, и усложнения технологии, т.к.может вызвать и когезионное слипание частиц, и налипание на мелющиетела и т.д. Кроме того, исследователь не уделил внимание исследованиювзаимосвязи формы получаемых зерен с их химической активностью[127].В некоторых отечественных источниках рассматриваются гипсовыевяжущие фракционированного состава [55, 155].
Описаны двухфазные43системы на основе полуводного гипса, где расчет содержания фракцийбыл произведен с использованием математического аппарата. Такойподход интересен в случае реальных гипсовых смесей, используемых длялитьевой технологии получения изделий, поскольку модель применима вслучаях, когда в системе в большом объеме наличествует дисперсионнаясреда [155].Для систем, изготавливаемых с использованием способаполусухого прессования (в т.ч.
– гиперпрессования), такой подход неможет быть реализован, ввиду малого содержания жидкой фазы – водасодержится только «пленочно» на поверхности твердых частиц.Методами математического моделирования описана оптимизацияцемента при расчете параметров технологии его получения, а именно –процессаизмельчения.моделироватьпоХарактеристикипоказателюинтерпретируемая автором каквяжущегоэксергии.предложеноПоскольку«максимальноэксергия,возможная полезнаяработа, совершаемая термодинамической системой…» [157], можетявляться объектом управления,то технология получения цемента сиспользованием двух потоков измельчения, а, следовательно,двухпорошков с различной дисперсностью также представляет интерес.Проектированию гранулометрии цемента посвящены исследования[153, 117, 157], где наличие ультрадисперсной части цементного порошкаобосновано с позиции реакционной способности [157] или минимизациипустотности порошков вяжущего[153].Автором рассмотрены дифференциальных кривые распределениячастиццементаотечественногопроизводствавсравнениисраспределениями частиц цементов, произведенных по евростандартам[139, 159].
Исследована пустотность цементного порошка во взаимосвязис его прочностными свойствами в ранние и поздние сроки твердения.Оптимизацию гранулометрического составапредлагается проводитьпутем формированияотечественных цементовдисперсных систем с44большим содержанием частиц, размеры которых менее 5 мкм.Длярасчёта высокодисперсной части цемента предложенная автором формулаРозена-Раммлера-Шперлинга-Боннета,далее = 1 − −0–Розина-Раммлера.Действительно, данная формула используется в стандартах многихевропейских стран, в том числе и Германии, но необходимо учесть, чтоданное уравнение неприменимо к системам с фракциями мельче 70 мкм[170, 171, 172].
Исследования таких авторов, как Фукс, Гебеляйн, Бательидр.обосновывают отклонения реальных систем от расчетных вмикрометровом диапазоне.Плотностьлогарифмическинормальногораспределениядлявысокодисперсных дисперсных систем можно описать уравнением [173]= =Интегральное12ln 1ln −ln 0 22ln 2 ∙ −распределение.частицвысокодисперсныхдисперсных систем описывается функцией = =где12ln ∙ln −∞ln −ln 0 22ln 2 ln .- частота, х - размер зерен; х0 - медиана; - стандарт.Медиана распределенияс плотностьюпри х=х0 соответствуетравенству00 =∞0 .45Таким образом, часть зерен вяжущего будет иметь размер > х0 ,другая часть будет иметь размер зерен < х0ln0 =g ln g1 ln1 + g 2 ln2 + ⋯ + g ln=gg.Следовательно, параметрможно использовать в качествезначения среднего геометрического размера зерен, асодержания(веса)каждойотдельнойфракции.– значенияИсследованиягранулометрии высокодисперсных дисперсных систем подтверждаютадекватность модели Н.А.
Колмогорова [173].Анализ гранулометрии показал, что при измельчении смесейминеральныхпорошков,характеризующихсяраспределениями частиц по размерам,оказываютсяподобнымиразличающимисяплотности распределенияраспределениямприраздельномихизмельчении.В результате теоретических и экспериментальных исследованийгранулометрического состава порошков, полученных помолом [174],установлено, что логарифмически нормальному закону подчиняютсябольшинство порошков, в том числе измельченной золы, кварца и др.Полученныераспределенияизмельченныхпорошковпеска,цемента, глины, графита и др.
[175], соответствуют логарифмическинормальному закону.Все кривые распределения зерен порошков в интервале размеровот 2 до 70 мкм, полученные в условиях эксперимента, соответствуютрасчетным в составе вероятностно-логарифмической сетки.Известныпредставляютисследованиясобойдисперсиидисперсныхгипсовогосистем,порошкакоторыевводнойсреде[177].
Анализ произведен с использованием модели сфер в46случайной упаковке с использованием теоретических положений в областиперколяций. Параметрами модели были выбраны [177] относительнаяпористость ν = φ/φ0; критическая относительная пористостьν = φ/φ0;критическая относительная пористость νg = φ0/φmax; параметр G(ν),характеризующий топологию дисперсной системы ν =Pm νPm (J),где φ – объем частиц дисперсной фазы, представленной двумямонофракциями; φ0 – объем в начале образования структуры; φmax – объемзерен, распределенных в суспензии; Pm(ν)и Pm(J) – прочность структурыприэффективнойпористостиνипримаксимальнойобъемнойконцентрации φmax соответственно.Кривые, отражающиевлияние концентрации суспензии напрочность структуры гипса, характеризуются наличием полого и крутогоучастков.Пологий отражает прочность от начала формированияструктуры до завершения, а крутой– прочностьполностьюструктурированной системы.Использование двух фракционной системы характерно для моделиА.Ф.
Полака. Она описывает дисперсную систему дигидрата сульфатакальция, представленную тонкодисперсной фазой (монофракцией) игрубодисперной фазой. Фактор вариабельности гранулометрическогосостава системы в данной модели определяется не топологическимисвойствами,афизико-химическимвзаимодействиемчастиц,отличающихся по диаметру эквивалентного размера. Однако приреализации данного способа из системы выводятся вместе с фильтратомнаиболеезначимые для процесса структурообразованиячастицы–тонкая монофракция [45].Изучение организации систем с использованием математическогомоделирования отражено в исследованиях Дж. Стокса, А. Эйнштейна, Д.47Хаппеля [178, 179, 170, 171] и в настоящее время продолжено В.В.Беловым [150], А.Н. Хархадиным [172, 173, 174], Е.В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
