Диссертация (1141458), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Королевым [119],В.А. Вальцифером [146, 155], Ю.М. Придатко [175],M. Stroeven,Lambertus J. Sluys, Kai Li [177, 177, 178] и др. [178 -185].Так, авторами исследованы топологические характеристики, которыеиспользуются при структурной оценке композитов, такие как плотностьупаковки, координационное число, объёмная концентрация твердых сфер,фракталы, фрактальная размерность и т.д.Применениефрактальной размерности в случае расчета состававысокоплотных составов строительных композитов, а также бетонов,сухих строительных смесей, асфальто- и полимербетонов на их основе[152, 174]. Внутренняя структура композитаможет быть описана сиспользованием фундаментальных топологических параметров:- плотность упаковки подсистемы и в целом дисперсной системы(долевым объемом);- координационным числом («числом ближайшего окруженияэлемента структуры в системе» [171]).Данные параметры дают возможность при исследовании дисперснойсистемы охарактеризовать внутреннюю структурудля ее дальнейшейоптимизации в зависимости от решаемой исследователем задачи.Современные исследования внутренней структуры строительныхкомпозитов опираются на теоретические положения работ Стокса, Навье идр.
[187].При проведении исследований многокомпонентных дисперсныхсистем, в т.ч. составленных из компонентов с сильно различающимисясвойствами, составом, структурой, формой и размером частиц, ихсоставляющих, можетпотребоватьсябольшое количествонатурныхэкспериментов, которые требуют очень значительных затрат времени,ресурсов и труда. Использование в таких случаях математических48моделей, позволяющих имитировать технологические процессы, при этомзначительно сокращая трудоемкость экспериментов, распараллеливаячисленные расчеты, позволяет на новом уровне управлять сложнымидисперсными системами на основе совершенно иных научных подходов.Так, для описания полифракционных систем на основе полугидратасульфата кальциябыла разработанамодель, которая характеризуеттопологическую структуру гипсового композита, получаемого литьевымспособом.Авторами проведено численное исследование дисперсныхсистем, представляющей собой суспензии [155]. Подбор гранулометрииосуществлялся с использованием модели, построенной с применениемметода частиц, достаточно часто используемого в компьютерных моделях[178-185, 187].
Поведение твердых сфер в дисперсной среде описывается сиспользованиемстатистическихметодов.Вкачествеобъектамоделирования были выбраны полифракционные дисперсные системы.Согласно поставленной задаче в дисперсионной среде случайным образомнаходятся зерна полугидрата (сферические тела разного размера). Онимогут соударяться, образовывать временные агрегаты, формироватьупорядоченные агрегаты, которые, срастаясь, образовывают агломераты.Предложенная модельимеет ряд положений,ограничивающихприменение только средами с большим содержанием жидкой фазыее–различных промышленных дисперсий, жидкостей – отходов производстви т.д.Таким образом, моделирование внутренней структуры дисперсныхсистемс целью оптимизацииоткрывает возможность обоснованноуправлять процессом структурообразования и свойствамиполучаемыхстроительных композитов.Поскольку большинство исследователей проводили оптимизациюгранулометрического составадисперсных систем в целях достижениямаксимально возможной наиполнейшей упаковки, представляет интерес49исследование зернового состава из условия обеспечения максимальновозможногоколичествафизическогоифизико-химическоговзаимодействий между частицами твердой фазы дисперсной системы вусловия конденсационного твердения.1.5 Способыповышения эксплуатационных свойств гипсовыхизделийТрадиционно полуводный гипс относят к группе воздушныхвяжущих веществ, которые являются неводостойкими [22].
Основнойпричиной низкой водостойкости полуводного гипса и изделий из него, помнению В. Н. Юнга, П. П. Будникова, и др. [70, 73, 188], признаетсядостаточно высокая растворимость гипса (2,05 г CaSO4 на 1 л воды при20 °С).Приувлажнении,вследствиеповерхностных слоев гипса, ослабеваетчастичногорастворениясвязь между кристалламидигидрата, а, следовательно, снижается и прочность изделия.П. А. Ребиндером и др. [71, 106] установлена основная причинауменьшенияпрочностиприувлажнениигипсовыхизделий,заключающаяся в адсорбции влаги внутренними поверхностями гипсовогокамня при повышении влажности, например, микрощелями, вследствиечего возникает расклинивающее действие водных пленок, в результатекоторого элементы структуры могут разъединяться.
Обычно адсорбционный эффектможет ещеусугублятьсяи большой пористостьюгипсового камня.Подтверждает данную точку зрения сравнительные эксперименты,когда гипс погружается не только в воду, но и в растворы – как насыщенныерастворы гипса, так и пересыщенные. Обнаружено, чтово всехвышеперечисленных средах прочность насыщенного гипсового камня резкоуменьшается, даже в случае, когда растворение гипса исключается [54, 55,152, 73].50Для гидравлической защиты гипсовой структуры используют объемнуюили поверхностную гидрофобизацию путем: формирования максимально плотнойупаковки частиц – вводя в сырьевую смесь инертные минеральные наполнители,модификаторы, оказывающие физико-химическое воздействие на формируемыйгипсовый камень [17, 74, 75, 73, 142], а также использую обработкукроющими химическими составами поверхности готовых изделий или ихпропитку.Введениеизменениюгидрофобизирующегогабитусакристалловмодификаторагипса,способствуетпроисходитсокращениепоперечного размера при увеличении их длины.
Это можно объяснитьзамедлением процесса кристаллизации гипса в связи с абсорбированиемдобавки на поверхности гипсовых частиц. Кинетика набора прочностииллюстрирует процесс монолитизации, а точнее его замедление [87, 188,189, 190].Все вышеперечисленные методы используются в технологииизбирательно, что связано с их отдельными недостатками.
Так, например,при использовании ряда химических добавок требуется нагрев, которыйнегативно сказываетсяна прочности самого гипсового камня. Илиповерхностная гидрофобизация пленочными составами вследствие ихразностиразностис характеристиками гипса может способствоватьвозникновению и развитию напряжений, а значит - деформации пленок,из разрыву и, как следствие, насыщению материала влагой.
Кроме того,необходимо отметить и малый срок жизни полимеров [7, 189].Хорошие результаты по эксплуатационным показателям, в первуюочередь–поводостойкости,отмечаютсядлясоставов,модифицированных добавками извести солей металлов [77, 77, 17, 18].Объясняется это связыванием ангидрита и гидроксида в присутствии водыв комплексные образования [1] – т.е. каталитическим воздействиемизвестковой добавки. Преимуществом известкового модификатора по51мнению авторов является и полифункциональность его воздействия, чтовыгодно отличает ее от многихполимерных композиций. К тому жеизвесть не является дефицитным или дорогостоящим материалом.Хорошо известно благоприятное воздействие извести на свойствафосфогипсовых композиций (полугидрат) –увеличивается ранняяпрочность при содержании добавки в объеме 1-2 %, однако приувеличении ее содержания до7-10 % снижаются эксплуатационныепоказатели, и водостойкость, и морозостойкость [10].Необходимоучитывать [78], по мнению некоторых авторов, и активность добавки.
Так,низкая активность извести – 35..40 % ‒ определяет кинетику твердениегипсового камня, замедляя схватывание гипсового теста.При всем том необходимо отметить, что большая часть известныхдобавок удорожает, а часть из них и усложняет процесс производстваизделийиз гипса, тем самым переводя их в разряд неэффективныхтехнологий.Болееэкономическивыгоднымспособомповышенияэксплуатационных свойств гипсовых материалов, в первую очередь – поотношению к действию воды – можно признать модификациюгипсового камня гидравлическими добавками: цементами или АМД.Многие современные исследователипродолжают работать внаправлении создания композиционных гипсовых вяжущих, начатыхА.В. Волженским, А.В.
Ферронская.Композиционныерешаютматериалынаосновегипсовыхвяжущихсегодня многочисленные материаловедческие задачи –снижение расхода основных вяжущих компонентов и конечнойстоимости, обеспечение заданных свойств путем улучшения структуры,заполнения порового пространства, активация инертных компонентов всоставе композиции [18, 27, 152, 79, 70, 71, 152, 84].52На основе ряда положений [15, 22, 51, 74, 75].были разработаныкомпозиционные вяжущие на основе полугидрата: ГЦПВ, КГВ, ГЦШВ,ИЗВ, ВГВНВ и другие.
В их составе гипсовое вяжущее дополнялосьдругимигидравлическимивяжущимиилицелымикомпозициями,сочетающими вяжущие с различными природными и техногеннымидобавками–природнымипуццоланами,технологическойпыльюразличных производств и отходами металлургической и топливнойпромышленностей, что привело к появлению новых материалов, имеющихповышенные эксплуатационные характеристики [77, 124].Так,природная пуццолана позволяет изготавливать смешанные вяжущие:гипсоцементно-пуццолановые ГЦПВ и композиционные гипсовые КГВ, иматериалы на ихдобавок,основе из полуводного гипса, портландцемента иотличающиесяводостойкостью.Наиболееэффективноиспользовать в качестве активных минеральных и гидравлических добавокотходы промышленности – техногенное сырье, на основе которого былсоздан целый ряд композиционных вяжущих.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
