Диссертация (1141516), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Ионы натрия вколичестве до 2,8 % перешли в гипсовые кристаллы возможно из стекла стенокмикросфер [180,181] и из состава суперпластификатора Peramin SMF-10, гдетакже содержится сульфированный натрий. Обнаруженный в гипсовой матрицедо 0,5 % хлор содержится в составе винилхлорида полимерного порошкаVinnapas 8031 H.При расходе 30 % ПСМС (по сравнению с чистым гипсовым камнем дляхудожественной лепнины):- натрий обнаружен во всех составах в количестве 0,8 ... 2,88 %-следымагнияиналичиеалюминия вколичестве1,4...1,45 % обнаружены только у упрочнённого камня с ВМК, СП, ГФ;- количество кремния выросло в 28...46 раз и достигло 4,61 %;- содержание серы уменьшилось на 1,5 ...
2 %;- количество кальция снижается на 3 ... 4 %;- обнаружено до 0,32 % хлора.В гипсовой матрице облегчённого гипсового камня с 30 % ПСМСколичество кальция снижается на 3 ... 4 % по сравнению с чистым гипсовымкамнем для художественной лепнины и замещается, вероятно, кремнием. Асодержание кремния увеличилось в 28 ...46 раз и достигло 4,61 % за счёт106возможного перехода его ионов из метакаолина и/или добавки Vinnapas 8031 H,содержащая метакаолин. Ионы натрия в количестве до 2,88 % могли перейти вгипсовые кристаллы из стекла стенок микросфер [180,181], а также из составасуперпластификатора Peramin SMF-10. Хлор в количестве до 0,32% в гипсовую матрицу попал из состава винилхлорида полимерного порошкаVinnapas 8031 H.
Алюминий в количестве до 1,45 % попадает в гипсовыйкамень, видимо из метакаолина и/или добавки Vinnapas 8031 H.Расположение атомов кремния, алюминия в кристалле гипса и способпроникновения в облегчённую гипсовую системе с ПСМС пока невыяснены.Однако, такое существенное увеличение их содержания в кристалле должновнести изменения в кристаллическую решётку гипса. Для выяснения измененийбыли созданы таблицы 4.13 и 4.14.В таблицах 4.13 и 4.14 приведены минимальные (Min) и максимальные(Мax) размеры кристаллов гипса в облегчённом гипсовом камне с 10 % ПСМС.Размеры даны по высоте (h) и толщине (b) кристаллов, поскольку онипредставляют собой формы, близкие к прямоугольным призмам.Таблица 4.13 – Размеры* кристаллов гипса и гипса в гипсовом камне с 10 %ПСМСРазмеры:Гипсовый камень с:чистый + СП+ГФMin (hхb),1,8х1,08 1,26х1,08мкмМax (hхb),3,6х2,163х1,9мкм*hхb - (высота) х (толщина)Анализтаблицы4.13Гипсовый камень с 10 % ПСМС с:+ СП+ГФ +ВМК+СП+ГФ0,9х0,720,9х0,721,63х2,725,4х1,86,12х5,47,08х4,9установил,чтопривведениидобавок(суперпластификатора Peramin SMF-10 (СП) и редиспергируемого полимерногопорошка гидрофобизатора (ГФ) Vinnapas 8031 H) в гипсовый камень размерыкристаллов в форме прямоугольных призм уменьшаются, в основном, потолщине:107При введении в гипсовую смесь ПСМС получили следующие размеры изакономерности.При расходе ПСМС 10 % (таблица 4.13):- по сравнению с чистым гипсовым камнем минимальная высотакристаллов у всех составов уменьшилась;- минимальная толщина у составов без добавок и с СП+ГФ такжеснизилась, а с добавкой метакаолина стала тоще более чем в 2,5 раза;- максимальные размеры кристаллов у камней с 10 % ПСМС с добавкамиСП+ГФ и метакаолина +СП+ГФ крупнее, чем у чистого гипсового камня болеечем в 2 раза;- максимальная высота у них достигает 6,12...7,08 мкм, а максимальнаятолщина - 4,9...5,4 мкм;- увеличение площади поперечного сечения кристаллов обеспечиваетзначительноеповышениепрочностимодифицированногои,особенно,упрочнённого гипсового камня с 10 % ПСМС по сравнению с камнем с ПСМСбез добавок.При расходе ПСМС 30 % (таблица 4.14):Таблица 4.14 – Размеры* кристаллов гипса и гипса в гипсовом камне с30 % ПСМСГипсовый камень с:Размеры:Гипсовый камень с 30 % ПСМС с:чистый+ СП+ГФ-+ СП+ГФ+ВМК+СП+ГФMin (hхb),мкм1,8х1,081,26х1,082,25х0,34,4х1,72,725х1,09Мax (hхb),мкм3,6х2,163х1,94,8х0,88,3х2,87,08х3,27* hхb- (высота) х (толщина)- по сравнению с чистым гипсовым камнем минимальная высотакристаллов у всех составов увеличилась до 2,25...
4,4 мкм;108- минимальная толщина у составов с 30 % ПСМС без добавок (b = 0,3мкм) объясняет его низкую прочность;- максимальная высота кристаллов у всех составов с добавками больше в1,3...2 и более раз;- максимальные высоты кристаллов у камней с 30 % ПСМС с добавкамиСП+ГФ и метакаолина +СП+ГФ составляет 7,08...8,3 мкм;- максимальные толщины кристаллов у камней с 30 % ПСМС сдобавками СП+ГФ и метакаолина +СП+ГФ имеют размеры от 2,8 до 3,27 мкм.- увеличениемаксимальнойтолщиныв3...4раза,атакжеимаксимальной высоты в 1,5...2 раза обеспечивает значительное повышениеплощади поперечного сечения кристаллов и прочности модифицированного и,особенно, упрочнённого гипсового камня с 30 % ПСМС по сравнению сгипсовым камнем без добавок.Таким образом, для облегчённых гипсовых камней с полыми стекляннымимикросферами (10 и 30 %) введение в исходную смесь органоминеральныхдобавок в виде СП+ГФ (Peramin SMF-10 и Vinnapas 8031H) или метакаолина+СП+ГФ позволяет значимое повышение прочности модифицированного и,особенно, упрочнённого гипсового камня с метакаолином и СП+ГФ (PeraminSMF-10 и Vinnapas 8031 H) за счёт значительного увеличения площадипоперечного сечения кристаллов двуводного гипса.4.2.
Рентгенофазовый анализ упрочнённого гипсового камня с ПСМСБыли получены рентгенограммы упрочнённого гипсового камня с 10 и30 % ПСМС, а также органоминеральной добавкой ВМК, СП и ГФ.Рентгенограммы представлены на рисунках 4.5 и 4.6.109Рисунок 4.5 – Рентгенограмма упрочнённого гипсового камня с 10 % ПСМС,ВМК, СП и ГФБылиполучены данныепомежплоскостным расстояниям (таблица4.15) и интенсивности основных пиков кристаллов гипса.При расходе ПСМС 10 % (по сравнению с чистым гипсовым камнем).Были установлены изменения в кристаллической решётке у гипсового камня с10 % ПСМС, модифицированного и упрочнённого с 10 % ПСМС, ВМК, СП иГФ гипсовых камней.
Сравнениепроводилосьпомежплоскостнымрасстояниям в кристаллах по 5-ти, указанным в таблице 4.15 пикам.Таблица 4.15 - Межплоскостные расстояния в кристаллах гипса и гипсовогокамня с 10 % ПСМСУгол11,6о20,7о29,2о31о33,5оМежплоскостные расстояния d = n∙10-10 м, гипсового камня с:Чистый10 % ПСМС,10 % ПСМС,10 % ПСМСгипсСП и ГФВМК, СП, ГФ7,6227,59897,6427,62644,2874,28194,29574,29293,06863,06573,07293,07032,8752,87542,87882,87752,6862,68412,68882,6876110Было определено, что:- для гипсового камня с 10 % ПСМС без добавок при всех углахисследования межплоскостные расстояния в кристаллах гипса уменьшаются;- для гипсового камня с 10 % ПСМС, СП и ГФ при всех углахисследования межплоскостные расстояния в кристаллах гипса увеличиваются;- для упрочнённого гипсового камня с 10 % ПСМС, ВМК, СП и ГФ привсех углах исследования межплоскостные расстояния в кристаллах гипса тожеувеличиваются, но несколько меньше, чем у модифицированного камня;Таким образом, установлены изменения в кристаллической решётке помежплоскостным расстояниям в кристаллах гипса у гипсового камня с 10 %ПСМС, модифицированного и упрочнённого с 10 % ПСМС, ВМК, СП и ГФгипсовых камней.
Эти изменения связаны с измененями элементного составамикросфер и гипсовой матрицы, подробно рассмотренные в п.4.1.Анализ влияния ПСМС, проведённый в 3 главе и п. 4.1, на структуруоблегчённого гипсового камня доказывает, что полые стеклянные микросферыявляются активным компонентом органоминеральной добавки.Следовательно, в состав органоминеральной добавки входят: ПСМС,метакаолин, суперпластификатор Peramin SMF-10 и гидрофобизатор Vinnapas8031 H.В таблице 4.16 приведены зависимости интенсивностей основных пиковдвуводного гипса у чистого гипсового камня, гипсового камня с 10 % ПСМС,модифицированного и упрочнённого с 10 % ПСМС, ВМК, СП и ГФ гипсовыхкамней.Таблица 4.16 - Интенсивность пиков гипсового камняГипсовый каменьна чистом гипсес 10 % ПСМСс 10 % ПСМС с СП и ГФс 10 % ПСМС, ВМК,СП и ГФИнтенсивность пиков, имп/с, при межплоскостномрасстоянии d = n ∙10-10 м≈ 7,62≈ 4,29≈ 3,06≈ 2,87 ≈ 2,681250190016109506901410270023008506001225227517001125750267527502200980725111При сравнении интенсивностей основных пиков двуводного гипса былоустановлено, что комплексное введение 10 % ПСМС, суперпластификатораPeramin SMF-10 и гидрофобизатора Vinnapas 8031 H, метакаолина повысилоинтенсивность почти всех пиков.Изучение рентгенограммы 4.5 и таблиц 4.15 и 4.16 позволило получитьданныерентгенофазовогоанализа.Былиустановленыосновныепикикристаллов гипса в упрочнённом гипсовом камне с 10 % ПСМС, ВМК, СП и ГФ.Основные пики с межплоскостными расстояниями:d = 7,6264∙10-10 м; d = 4,2929∙10-10 м; d = 3,0703∙10-10 м; d = 2,8775∙10-10 м; d =2,6876∙10-10 м.При расходе ПСМС 30 % (по сравнению с чистым гипсовым камнем).Были установлены изменения в кристаллической решётке у гипсового камня с30 % ПСМС, модифицированного и упрочнённого с 30 % ПСМС,ВМК, СП и ГФ гипсовых камней по межплоскостным расстояниям в кристаллах(см.
рисунок 4.6 и таблицу 4.17).Рисунок 4.6 – Рентгенограмма упрочнённого гипсового камня с30 % ПСМС, ВМК, СП и ГФ112Таблица 4.17 - Межплоскостные расстояния в кристаллах гипсового камня с30 % ПСМСМежплоскостные расстояния d = n∙10-10 м, гипсового камня с:Угол30 % ПСМС,30 % ПСМС, ВМК, СП,Чистый гипс 30 % ПСМССП,ГФГФ11,6о7,6227,59897,6427,661520,7о4,2874,28194,29574,301629,2о3,06863,06573,07293,075131о2,8752,87542,87882,881433,5о2,6862,68412,68882,6914Было определено, что:- для гипсового камня с 30 % ПСМС без добавок при всех углахисследования межплоскостные расстояния в кристаллах гипса снизились;- для гипсового камня с 30 % ПСМС, СП и ГФ при всех углахисследования межплоскостные расстояния в кристаллах гипса увеличиваются;- для упрочнённого гипсового камня с 30 % ПСМС, ВМК, СП и ГФ привсех углах исследования межплоскостные расстояния в кристаллах гипсасущественно увеличиваются, выше, чем у модифицированного камня;Следовательно, установлены изменения в кристаллической решётке,связанные с уменьшением межплоскостных расстояний в кристаллах гипса угипсового камня с 30 % ПСМС, а также их увеличением у модифицированногои, особенно, у упрочнённого с 30 % ПСМС, ВМК, СП и ГФ гипсовых камней.Эти изменения связаны с химической и поверхностной активностью ПСМС иизмененями элементного состава микросфер и гипсовой матрицы, в том числе иза счёт добавок.В таблице 4.18 приведены зависимости интенсивностей основных пиковдвуводного гипса у чистого гипсового камня, гипсового камня с 30 % ПСМС,модифицированного и упрочнённого с 30 % ПСМС, ВМК, СП и ГФ гипсовыхкамней.113Таблица 4.18 – Интенсивность пиков гипсового камня с 30 % ПСМСИнтенсивность пиков, имп/с, при межплоскостномГипсовый каменьрасстоянии d = n ∙10-10 м≈ 7,62≈ 4,29≈ 3,06≈ 2,87≈2,68на чистом гипсе125019001610950690с 30 % ПСМС132020501925900675с 30 % ПСМС + СП и ГФ102515012501125150с 30 % ПСМС+ВМК,СП+ГФ1225205017001300700При сравнении интенсивностей основных пиков двуводного гипса былоустановлено, что введение комплексной органо-минеральной добавки в составе:30 % ПСМС, 0,75 % суперпластификатора Peramin SMF-10 и 4 %гидрофобизатора Vinnapas 8031 H, 10 % метакаолина повысило интенсивностьвсех пиков, кроме пика d = 7,6615∙10-10 м по сравнению с чистым гипсовымкамнем для художественной лепнины.Идентификация рентгенограммы 4.6 и изучение таблиц 4.17 и 4.18позволили установить основные пики кристаллов гипса в упрочнённомгипсовом камне с 30 % ПСМС, ВМК, СП и ГФ.Основные пики с межплоскостными расстояниями:d = 7,6615∙10-10 м; d = 4,3016∙10-10 м; d = 3,0751∙10-10 м; d = 2,8814∙10-10 м;d = 2,6914∙10-10 м.Таким образом, доказано влияние полых стеклянных микросфер и, вцелом, органоминеральной добавки, состоящей из ПСМС, метакаолина,суперпластификатора Peramin SMF-10 и гидрофобизатора Vinnapas 8031 H наструктуру (изменение в кристаллической решётке) облегчённого упрочнённогогипсового камня с полыми стеклянными микросферами.Для оценки влияния комплексной органоминеральной добавки наструктуру (изменение в кристаллической решётке) облегчённого упрочнённогогипсового камня с ПСМС была разработана сводная таблица 4.19.114Таблица 4.19 – Сводные данные межплоскостных расстояний в кристаллахгипсового камняУгол11,6о20,7о29,2о31о33,5оМежплоскостные расстояния d = n∙10-10 м, гипсового камня с:10 % ПСМС, 10 % ПСМС,30 % ПСМС, 30 % ПСМС,10 % ПСМС30 % ПСМССП и ГФ ВМК, СП, ГФСП и ГФ ВМК, СП, ГФ7,59897,6427,62647,6226,03847,66154,28194,29574,29294,28974,37954,30163,06573,07293,07033,06963,01153,07512,87542,87882,87752,87662,81042,88142,68412,68882,68762,68682,71932,6914В них собраны данные по межплоскостным расстояниям в кристаллах иинтенсивности пиков гипсового камня.Из физики твёрдого тела известно, что межплоскостное расстояние d –это расстояние между параллельными плоскостями составляющих кристаллгипса элементарных структурных ячеек.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
