Диссертация (1141516), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Идентификациярентгенограмм проводилась на основании трудов известных авторов [198- 202].Сравнение было проведено по интенсивности 5 основных пиков двуводногогипса с межплоскостным растоянием d = (7,62; 4,29; 3,06; 2,87; 2,68)∙10-10 м.Результаты сравнения приведены в таблице 3.2.При сравнении интенсивностей основных пиков двуводного гипса былоустановлено,чтовведениесуперпластификатораPeraminSMF-10и55гидрофобизатораVinnapas8031Hзначительноповысилозакристаллизованность модифицированного гипса. Интенсивность всех пиков на140...450 имп/с больше, чем у гипсового камня без добавок.
Исключениесоставляет только пик с d = 3,06∙10-10 м – у этих составов интенсивностипрактически одинаковые.Таблица 3.2 – Интенсивность пиков гипсового камняГипсовый каменьБез добавокМодифицированныйБылаИнтенсивность пиков, имп/с, при межплоскостномрасстоянии d = n ∙10-10 м7,624,293,062,872,681250190016109506901500235016001100730установленамодифицированногомодификациягипсовогокамнякристаллической(рисунок3.1)порешёткиусравнениюсбездобавочным гипсом (рисунок 2.6). При сравнении межплоскостныхрасстояний в кристаллах у 5 указанных пиков было определено, что при угле11,6о оба камня имеют существенную разницу, равную 0,0151∙10-10 м.Таблица 3.3 – Межплоскостные расстояния в кристаллах гипсового камняМежплоскостное расстояние d = n∙10-10 мУгол11,6о20,7о29,2о31о33,5оМодифицированныйгипсовый камень7,63714,29443,07212,87842,6886Гипсовый каменьбез добавокРазница7,6224,2873,06862,8752,6860,01510,00740,00350,00340,0026Установлено, что разница в межплоскостных расстояниях в кристаллахгипсового камня при углах 20,7о, 29,2о, 31о составляет от 0,007∙10-10 м до0,003∙10-10 м, а при угле 33,5о - 0,0026∙10-10 м.
Изменение межплоскостныхрасстояниях у модифицированного гипсового камня происходит за счёт56введения добавки.Былопроведеносравнениеэлементныхихимическихсоставовмодифицированного гипсового камня и гипсового камня без добавок (таблицы3.4 и 3.5).Таблица 3.4 – Элементный состав чистого гипсового камняЭлементКоличество,мас. %ЭлементКоличество,мас. %Гипсовый камень (без добавок)Si0,1...0,16Ca31,4...31,82S20,1...21,55O246,2...46,46Модифицированный гипсовый камень (с СП и ГФ)Si0,22...0,26Ca33,6... 33,69S22,1...22,55O243,2...43,6Сl0,77...0,97Таблица 3.5 – Химический состав гипсового камня с СП и ГФКоличество, мас.Количество, мас.Оксиды%%Гипсовый камень (без добавок)0,23...0,25CaO55,4...55,8538,9...39,3Модифицированный гипсовый камень (с СП и ГФ)0,45...0,51CaO57,8...57,9841,2...41,4Cl0,2...0,25ОксидыSiO2SO3SiO2SO3Был проведён микроструктурный анализ модифицированного гипсовогокамня.
Микроструктура гипсового камня с СП и ГФ представлена на рисунке3.2. Также было произведено сравнение структуры модифицированногогипсового камня со структурой гипсового камня без добавок (рисунок 2.5).При совместном рассмотрении рисунков 3.2 и 2.5 было проведеносравнение размеров кристаллов гипсового камня без добавок (рисунок 2.5) имодифицированного гипсового камня (рисунок 3.2).57Рисунок 3.2 – Микроструктура модифицированного гипсового камняДля сравнительного анализа были рассмотрены микроструктуры нарисунке3.3.Этифотографииявляютсянаиболеехарактернымимикроструктурами гипсового камня без добавок и модифицированногогипсового камня.58абРисунок 3.3 – Микроструктура гипсового камня:а – камень без добавок; б – модифицированный каменьДля гипсового камня без добавок (рисунок 3.3 а) определены размерыкристаллов, имеющие форму прямоугольных призм:- максимальные размеры (высота и толщина) – 3,6х2,16 мкм;- минимальные размеры (высота и толщина) – 1,8х1,08 мкм.Данные кристаллы в процессе гидратации сформированы параллельнодруг к другу, что потенциально снижает прочность гипсового камня бездобавок.Для модифицированного гипсового камня (рисунок 3.3 б) кристаллы вформе прямоугольных призм имеют:- максимальные размеры (высота и толщина) – 3х1,9 мкм;- минимальные размеры (высота и толщина) – 1,26х1,08 мкм.Кристаллы модифицированного камня при гидратации сформированы вразных перекрещивающихся плоскостях друг к другу, что существенно повышаетпрочность гипсового камня с суперпластификатором и гидрофобизатором (см.таблицу 3.1).
Таким образом, введение в гипсовую систему суперпластификатораPeramin SMF-10 (СП) и редиспергируемого полимерного порошка Vinnapas 8031H улучшает и уплотняет её структуру. Это происходит за счёт существенного59уменьшения воды затворения, изменения решётки кристалла (межплоскостногорасстояния), а также значительного уменьшения размеров (поперечного сечения)кристаллов и их перекрёстного расположения и увеличения интенсивности пиковмодифицированного двуводного гипса.3.2. Структура и свойства облегчённого гипсового камняВ 1-й главе установлено, что лучшим облегчающим наполнителем вцементные и другие минеральные вяжущие системы являются полыестеклянные микросферы. На основании этого были проведены исследования поопределению свойств гипсового камня с ПСМС.
Во 2-й главе были полученыначальные составы гипсовой смеси с полыми стеклянными микросферами –ПСМС.Для гипсовой смеси и камня с 10 % ПСМС были определены следующиесвойства: начало схватывания: Н.с.= 13,5 мин.; конец схватывания: К.с.= 18мин.; марка по прочности Г3.При стандартном расплыве лепёшки стандартная консистенция гипсовоготеста была достигнута при В/Г = 0,6.Другие свойства модифицированного гипса с 10 % ПСМС представленныев таблице 3.6.Таблица 3.6 – Свойства гипсового камня с 10 % ПСМС№123СредниезначенияВ/Г0,60,6СредняяПрочность, МПа, наплотность, г/см3:влажного сухого изгибсжатие1,30,866 1,812,82,91,3020,868 1,783,43,31,3010,867 1,723,13,21,3010,8671,773,12Влажность,%,57,257,157,357,1Сравнение результатов в таблице 3.6 с результатами таблицы 3.1 (длячистого гипса) показало, что у гипсово-микросферной смеси и камня с 10 %60ПСМС в возрасте 2 часов, средняя плотность снизилось на 44,5 %, влажностьповысилась в 2 раза.
При этом, В/Г повысилось на 50 %; а прочностьуменьшилась:- при сжатии – почти в 6 раз;- при изгибе - в 3,6 раза.Таким образом, по сравнению с чистым гипсом для художественнойлепнины повышение В/Г на 50 %, снижение средней плотности на 44,5 % (на 69% в сухом виде) и прочности при сжатии – до 6 раз, а при изгибе - в 3,6 раза,небольшое увеличение сроков схватывания (на 1,5 и 2,5 мин.
соответственно)происходит за счёт введения 10 % (от массы гипса) полых стеклянныхмикросфер.Длядальнейшегоснижениясреднейплотностибылоувеличеноколичество ПСМС до 30 % от массы гипса. Свойства гипсового камня с 30 %ПСМС представлены в таблице 3.7.Таблица 3.7 – Свойства гипсового камня с 30 % ПСМС№образца123СредниезначенияСредняя плотность,В/Гг/см3:влажного сухого0,920,5350,930,5451,00,940,5421,00,930,544Прочность, МПа, наизгиб0,740,780,74сжатие1,281,31,321,281,31,320,761,3Влажность,%,80, 480,280,380,3Для гипсовой смеси и камня с 30 % ПСМС были определены следующиесвойства:- начало схватывания: Н.с.= 11,5 мин.;- конец схватывания: К.с.= 15,5 мин.При стандартном расплыве лепёшки стандартная консистенция гипсовоготеста была достигнута при В/Г = 1,0.Таким образом, по сравнению с гипсовым камнем с 10 % ПСМСповышение В/Г составило 60 %, снижение средней плотности на 49 % (на 5961% в сухом виде) и прочности при сжатии – в 2,5 раза, произошло за счётувеличения количества микросфер с 10 до 30 % от массы гипса.
При этом,следует отметить, что сроки схватывания стали равны чистому гипсу и меньше,чем у предыдущего состава на 2 и 2,5 минуты соответственно.Был проведён микроструктурный и элементный анализы гипсового камняс 10 % ПСМС. Его микроструктура и элементный анализ представлена нарисунках 3.4, 3.5 и таблицах 3.8, 3.9.Рисунок 3.4 – Микроструктура гипсового камня с 10 % ПСМС62Рисунок 3.5 – Микроструктура гипсового камня с 10 % ПСМС:зона А (гипсовый камень); зона В (микросфера)Микроструктурный анализ гипсового камня с 10 % ПСМС определилналичие плотных пучков прямоугольных кристаллов гипса в количестве более10 штук, сформированных на стенке микросфкры.
Толщины каждого изкристаллов от 4 до 5,4 мкм. Были определены сечения прямоугольныхкристаллов – они составили:- минимальное сечение: 0,9х0,72 мкм или 900х720 нм.- максимальное сечение: 5,4х1,8 мкм.Причём, с увеличением размеров кристаллов повышается отношениесторонпрямоугольника от 1,25(у минимального сечения) до 3(умаксимального сечения), то есть от почти квадратного сечения до пластины.Расстояние между прямоугольными кристаллами гипса колеблется от 0,5 до 0,9мкм или от 500 до 900 нм. Также структура облегчённого гипсового камня с 10%ПСМС отличается наличием перекрещивающихся друг с другом прямоугольныхкристаллов двуводного гипса. Это способствует повышению прочностиоблегчённого гипсового камня.Сравнение элементного состава гипсового камня без добавок (таблица 3.4)и гипсового камня в зоне А в образце с 10 % ПСМС позволило установитьследующее.
Для удобства данные указанных таблиц были сведены в одну63таблицу 3.8. В гипсовой матрице системы с 10 % ПСМС количествокремния Si возросло в 4...5 раз, увеличилось количество кальция Ca и серы S.Таблица 3.8 – Элементные составы гипсового камня без добавок игипсового камня с 10 % ПСМС в зоне А (гипсовая матрица)Гипсовый камень с 10 % ПСМСКоличество,Элементмас. %Si0,61...0,66S22,1...22,5Ca36,2...36,3O241,2...41,4Гипсовый камень без добавокКоличество,Элементмас. %Si0,1...0,16S20,1...21,55Ca31,4...31,82O246,2...46,46Также было сделано сравнение элементного состава состава исходныхполых стеклянных микросфер и ПСМС в зоне В системы с 10 % ПСМС.Результаты сведены в таблицу 3.9.Таблица 3.9 – Элементный состав ПСМС и ПСМС в гипсовом камне с10 % ПСМС в зоне В (микросфера)ПСМС в гипсовом камнес 10 % ПСМСИсходные ПСМСЭлементNaSiSO2ВКоличество, мас.%7,56...7,5841,8...
41,981,14...1,1748,3...48,481,1...1,8ЭлементКоличество, мас. %NaSiO2В-6,9...7,1243,01...43,5449,8... 49,931,06...1,6-При анализе результатов таблицы 3.9 установлено, что в составе ПСМС вгипсовом камне с 10 % ПСМС не обнаружено серы, немного уменьшилоськоличество натрия, увеличилось количество кремния.Был проведён рентгенофазовый анализ структуры гипсового камня с 10% ПСМС. Результаты представлены на рисунке 3.6.64Рисунок 3.6 – Рентгенограмма гипсового камня с 10 % ПСМСМикроструктурный (рисунок 3.4) и рентгенофазовый (рисунок 3.6)анализы гипсового камня с 10 % ПСМС доказывают формирование кристалловдвуводного гипса диаметром от 2,4 до 5,25 мкм.Были сопоставлены данные таблицы 3.2 и рентгенограммы на рисунке3.6.
Результаты сведены в таблицу 3.10. При сравнении основных пиковдвуводного гипса было установлено, что при углах исследования до 29,2 о ихинтенсивности существенно выше, чем у гипсового камня без добавок. Приэтом, следует учитывать, что по сравнению с чистым гисовым тестомколичество гипса уменьшилось с 1322 кг до 775 кг на 1 м3 смеси или на 70 %.Однако, при углах от 31 до 33,5о интенсивности пиков оказались немного ниже.65Таблица 3.10 – Интенсивность пиков гипсового камняГипсовый каменьИнтенсивность пиков, имп/с, при межплоскостномрасстоянии d = n ∙10-10 мКамень с 10 % ПСМСКамень без добавокМодифицированныйкамень7,59; 7,62 4,28; 4,29141027003,0623002,878502,686001250190016109506901500235016001100730Было установлено изменение кристаллической решётки у гипсового камняс10%ПСМС(рисунок3.6)посравнениюсбездобавочнымимодифицированным гипсом.Таблица 3.11 – Межплоскостные расстояния в кристаллах гипсового камняУгол11,6о20,7о29,2о31о33,5оМежплоскостное расстояние d = n∙10-10 мГипсовый камень Гипсовый камень без Модифицированныйс 10 % ПСМСдобавокгипсовый камень7,59897,6227,63714,28194,2874,29443,06573,06863,07212,87542,8752,87842,68412,6862,6886При сравнении межплоскостных расстояний в таблице 3.11 у основныхпиков было определено, что при всех углах исследования в кристаллахгипсового камня с 10 % ПСМС межплоскостные расстояния существенноменьше, чем у бездобавочного и модифицированного гипсового камня.Для дальнейшего снижения средней плотности был исследован гипсовыйкамень с 30 % ПСМС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
