Диссертация (1141516), страница 16
Текст из файла (страница 16)
равна отношению пределупрочности при сжатии Rсж. к относительной средней плотности высушенногогипсового камня d:Rуд.сж. = Rсж./d,(4.1)где d = pо / pводы,где pо и pводы – средняя плотность высушенного гипсового камня иводы соответственно.Таблица 4.25 - Удельная прочность гипсового камняУдельная прочность Rуд., МПа, у гипсового камня с:при.Гсжатии 12,7изгибе 4,40МГ-12,94,83,62,0410 % ПСМС +СП+Г СП+ГФ+ВМКФ4,692,5312,94,41-2,391,3630 % ПСМС +СП+ГФ СП+ГФ+ВМК7,023,1310,665,7122Анализ таблиц 3.1, 4.24 и 4.25 доказывает, что введение в облегчённуюгипсовую систему с полыми стеклянными микросферами комплексной добавкии метакаолина увеличивает размеры кристаллов гипса в структуре камня,изменяет их кристаллическую решётку.
Это обеспечивает повышениепрочности при сжатии и сцепления с основанием более чем в 3 раза, высокиеудельную прочность, а при расходе 10 % ПСМС удельная прочность (присредней плотности 805 кг/м3) выше, чем у чистого гипсового камня. (сплотностью 1,456 кг/м3) и коэффициент размягчения, низкую сорбционнуювлажность и значительное снижение водопоглощения.4.4. Выводы по главе 41. В результате микроструктурного анализа установлено, что структураупрочнённого гипсового камня с 10 или 30 % полых стеклянных микросфер(ПСМС), метакаолином (ВМК), суперпластификатором (СП) Peramin SMF-10 игидрофобизатором (ГФ) Vinnapas 8031 H отличается высокой однородностью,равномерностью распределения микросфер в объёме гипсовой матрицы. Уупрочнённого гипсового камня с 10 или 30 % ПСМС, ВМК, СП и ГФформируется структура из перекрещивающихся в разных плоскостях кристалловдвуводного гипса.
Установлено, что структура упрочнённого гипсового камня с10 ПСМС более плотная, чем структура упрочнённого гипсового камня с 30 %ПСМС, ВМК, СП и ГФ.2. Установлено, что 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 даёт значимое повышение прочностимодифицированногометакаолиномии,СП+ГФособенно,засчётупрочнённогогипсовогозначительногоувеличениякамнясплощадипоперечного сечения кристаллов двуводного гипса.3. Определены минимальные и максимальные размеры по высоте и толщине123гипсовых кристаллов в форме прямоугольных призм у камней с 10 % ПСМС(0,9х0,72 и 6,12х5,4 мкм; 1,63х2,72 и 7,08х4,9 мкм), а также с 30 % ПСМС(4,4х1,7 и 8,3х2,8; 2,725х1,09 и 7,08х3,27 мкм) при введении в состав гипсовогокамня СП+ГФ, а также метакаолина, СП и ГФ соответственно.4. В результате прямых исследований установлено, что в упрочнённомгипсовом камне с 10 % ПСМС, ВМК, СП и ГФ в составе полых микросфер на1%уменьшилоськоличествонатриясодновременнымувеличениемсодержания кремния на 1,5 ...2 % по сравнению с исходным составоммикросфер за счёт возможного перехода его ионов из метакаолина и/илигидрофобизатора Vinnapas 8031 H.5.В результате прямых исследований определено, что в гипсовой матрицеупрочнённого гипсового камня с 10 % ПСМС количество кальция снижается на2 ...3 % по сравнению с чистым гипсовым камнем, а количество серы осталосьпрежним.
Количество кремния возросло в 23 ...38 раз и достигло 3,8% за счетвозможного перехода его ионов из метакаолина и/или гидрофобизатораVinnapas 8031 H. В матрице определено до 2,8 % натрия, ионы котороговозможно перешли в неё из стенок микросфер и из суперпластификатораPeramin SMF-10. В составе гипсовой матрицы обнаружено до 0,5 % хлора,содержащегося в составе винилхлорида полимерного порошка Vinnapas 8031 H.6. В результате прямых исследований микросфер в гипсовом камне с 30 %ПСМС установлено, что после введения в гипсовую систему ПСМС количествонатрия в стенке микросферы уменьшилось: в камне без добавок – в 2,2 раза, а вкамне с добавками – от 2,7 до 3,1 раза по сравнению с содержанием элемента висходной микросфере.
Количество кремния увеличилось на 3...4 %, а ионы серыушли в гипсовую матрицу.7. При прямых исследованиях гипсовой матрицы упрочнённого гипсовогокамня с 30 % микросфер определено, что количество кальция снижается на 3... 4 % по сравнению с чистым гипсовым камнем, а количество серыуменьшилось на 1,5 ... 2 %. При этом, содержание кремния увеличилось в 28...46 раз и достигло 4,61 % за счёт возможного перехода его ионов из124метакаолина и/или добавки Vinnapas 8031 H. В гипсовой матрице обнаруженодо 2,88 % натрия, ионы которого могли перейти из стенок микросфер, а также изсостава суперпластификатора Peramin SMF-10.
В составе гипсовой матрицыобнаружено до 0,24 % хлора, содержащегося в составе винилхлоридаполимерного порошка Vinnapas 8031 H. Алюминий в количестве до 1,45 %попадает в гипсовый камень, видимо из метакаолина и/или добавки Vinnapas8031 H. Также обнаружены следы магния.8. Определено, что для гипсового камня с 10 % ПСМС без добавок при всехуглахисследованиямежплоскостныерасстояниявкристаллахгипсауменьшаются по сравнению с чистым гипсовым камнем. Для гипсового камня с10 % ПСМС, СП, ГФ и для упрочнённого гипсового камня с 10 % ПСМС, ВМК,СП и ГФ при всех углах исследования межплоскостные расстояния в кристаллахгипса увеличиваются.
Однако, у последнего это увеличение меньше, чем умодифицированного камня. Установлены изменения по межплоскостнымрасстояниям в кристаллах гипса у гипсового камня с 10 % ПСМС,модифицированного и упрочнённого с 10 % ПСМС, ВМК, СП и ГФ гипсовыхкамней, связанные с измененями элементного состава микросфер и гипсовойматрицы.9.
Установлены изменения в кристаллах гипса, связанные с уменьшениеммежплоскостных расстояний у гипсового камня с 30 % ПСМС, а также с ихувеличением - у модифицированного и, особенно, у упрочнённого с 30 %ПСМС, ВМК, СП и ГФ гипсовых камней за счёт химической и поверхностнойактивности ПСМС и изменениями элементного состава микросфер и гипсовойматрицы, в том числе и за счёт добавок.10. Доказано, что после введения в состав гипсового камня с 30 % ПСМС СПPeramin SWF-10 и ГФ Vinnapas 8031H в нём значительно меняютсямежплоскостные расстояния (от 0,065∙10-10; 0,106∙10-10 м до 1,58∙10-10 м).Соответственно изменяются и углы отражения рентгеновских лучей: от 0,5 до ≈3о у этих трёх пиков. Наличие в упрочнённой гипсовои смеси с 30 % ПСМС, СП,ГФ метакаолина (вместо 10 % гипса) существенно снижает большую разницу в125межплоскостном расстоянии.11.
Определены свойства упрочнённых гипсовых систем с 10 и 30 % ПСМС.Доказало, что у упрочнённых облегчённых гипсовых смеси и камня с 10 %ПСМС в возрасте 2 часов, В/Г увеличилось на 6 %, влажность по массеуменьшилась – на 15% за счёт фактического уменьшения отношения количестваводы к сумме гипса и метакаолина: В/(Г+ВМК) до 0,48. При этом, средняяплотность снизилась на 14 %; а прочность за счёт существенного уплотненияструктуры гипсовой матрицы между микросферами увеличилась по сравнениюс модифицированным составом при сжатии – в 2 раза, а марка по прочности на 3ступени: с Г5 до Г10.12.
Определены свойства облегчённой гипсовой смеси с 30 % ПСМС, ВМК, СПи ГФ. Водопотребность смеси при В/Г = 0,87 и рН = 7,5, а также при расплывелепешки по визкозиметру Суттарда составила 180 мм, сроки схватывания смеси:начало схватывания - 14,5 мин.; конец схватывания –17,5 мин.; средняяплотность смеси – 870 кг/м3. Определены основные свойства упрочнённогооблегчённого гипсового камня с 30 % ПСМС в возрасте 2 часов (по сравнению смодифицированным): В/Г увеличилось на 3,5 %, влажность по массе снизиласьна 11 %. Влажность снижается за счёт фактического уменьшения отношенияколичества воды к сумме гипса и метакаолина: В/(Г+ВМК) до 0,79.
При этом,средняя плотность уменьшилась на 5 %, а прочность увеличилась при сжатии –на 30 %, а при изгибе - на 55%; марка стала выше на 1 ступень и превысиламарку Г5 (была – менее Г4)13. Произведено сравнение свойства гипсовых смесей с 10 и 30 % ПСМС, ВМК,СП, ГФ, и смесей с 10 и 30 % ПСМС, СП, ГФ. Установлено для 10 и 30% ПСМС соответственно, что В/Г или В/(Г+ВМК) снизилось на 4,1 и 6,3 %; Рhуменьшился на 6,5 и 14,6 %; стали выше начало схватывания на 1,5 и 1,5 мин.;конец схватывания – на 3 и 1,5 мин. Доказано, что снижение Рh и истинного В/Гприводят к повышению прочности камня, увеличение сроков схватывания – кулучшению технологии реставрации.12614.
Доказана техническая эффективность упрочнённого гипсового камня присравнении свойств гипсовых камней с 10 и 30 % ПСМС, ВМК, СП, ГФ и камнейс 10 и 30 % ПСМС, СП, ГФ. Установлено для 10 и 30 % ПСМС соответственно,что средние плотности в сухом виде имеют значения 805 и 502 кг/м3; средняяплотность снизилась на 6,3 и 4,7 %; предел прочности при сжатии увеличилсяна 99,7 и 29,7 %, водопоглощение по массе снизилась на 60 и 22 %;коэффициент размягчения повысился на 12 и 14 %; сорбционная влажностьуменьшилась на 3,9 и 28,5 %; прочность сцепления увеличился на 23,3 и 47,5 %.Доказано, что удельная прочность гипсового камня с 10 % ПСМС, ВМК, СП,ГФ (при средней плотности 805 кг/м3) выше, чем у чистого гипсового камня (сплотностью 1445 кг/м3).1275.ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ОПЫТНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ УПРОЧНЁННОГО ГИПСОВОГОКАМНЯ С ПСМС5.1.
Техническая эффективность и эксплуатационные свойстваупрочнённого гипсового камня с ПСМСТехническую эффективность упрочнённого гипсового камня с ПСМСбелого цвета можно охарактеризовать по эксплуатационным свойствамматериала. Эти свойства упрочнённых гипсовых систем с 10 и 30 % ПСМСпредставлены в таблице 5.1.Таблица 5.1 – Эксплуатационные свойства упрочнённых гипсовых смесей икамня с 10 и 30 % ПСМСПоказатели смеси и камняГипсовыйкамень7,518+0,57,730 ПСМС,ВМК,СП+ГФ18+0,57,412,016,514,515,52017,51850127087014458055026,463,532,854.404,415,718,6210,325,3312,712,910,661,80,54,91,850,73,10,90,654,2(без добавок)Расплыв лепёшки, смрН смесиНачало схватывания смеси,мин.Конец схватывания смеси,мин.Средняя плотность камняв возрасте 2 ч, кг/м3Средняя плотность всухом состоянии, г/м3Предел прочности при изгибе,МПаУдельная прочностьпри изгибе, МПаПредел прочности при сжатии,МПаУдельная прочность присжатии, МПаПрочность сцепления, МПаКоэффициент размягченияСорбционная влажность, %18+0,510 ПСМС, ВМК,СП+ГФ128Была оценена техническая эффективность упрочнённого гипсового камняс ПСМС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
