WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Растворимый ангидрит не фиксируется фазовым анализом уже в суточном возрасте, что говорит о его активной гидратации в ранние сроки. А количество нерастворимого ангидрита хоть и снижается, но очень медленно, и к марочному возрасту в материале остается большое количество непрореагировавшего ангидрита.

Структура ангидритового камня значительно отличается от стуктуры гипсового камня. В гипсовом камне из строительного гипса (рис. 1) основной фазой являются хорошо оформленные кристаллы двуводного гипса, имеющие призматическое шестигранное строение, при этом кристаллы, вытянутые в направлении 1-0-0, срастаются в виде «ласточкиного хвоста», структура рыхлая, с большим количеством пустот.

Рис. 1– Структура гипсового камня, Рис. 2– Структура ангидритового х2500 в возрасте 28 суток камня, х2500 в возрасте 28 суток Структура ангидритового камня менее однородна и представлена небольшим количеством кристаллов двуводного гипса, скрепляющимися между собой шестигранными пластинчатыми кристаллами CaSO40,62H2O.

Благодаря более плотной структуре, ангидритовый камень имеет высокие показатели прочности. Непрореагировавший сульфат кальция также входит в структуру камня в виде мелкокристаллической массы. Даже к 28 суткам процессы гидратации в ангидритовом камне не завершены. Со временем переход нерастворимого ангидрита в CaSO40,62H2O и в дальнейшем в двуводный гипс в сформировавшейся структуре может привести к сбросу прочности и растрескиванию материала, так как образование двуводного сульфата кальция происходит с увеличением объема.

Для выяснения этого вопроса образцы фторангидритового камня в возрасте 28 суток были помещены на 28 суток в воду, после чего хранились сутки на воздухе.

Затем образцы испытывали на прочность при сжатии и определяли фазовый состав камня. Результаты определения прочности и фазового состава камня разных условий твердения приведены в табл. 3.

Табл. 3 – Свойства и состав ангидритового камня, твердевшего в различных условиях Условия твердения 57 суток на воздухе 28 суток на воздухе, суток в воде, 1 сутки на воздухе Предел прочности при 18 сжатии, МПа Образцы без видимых Образцы без видимых Внешний вид повреждений повреждений -CaSO4 0 -CaSO4 + Следы CaSO4*0,5H2O 0 CaSO4*0,62H2O 77 Следы CaSO4*2H2O следы Прочность ангидритового камня при этом не только не снизилась после водного твердения, но даже повысилась на ~20%, фазовый состав материала также изменился, практически весь нерастворимый ангидрит и CaSO40,62H2O перешли в двуводный гипс. Повышение прочности объясняется уплотнением материала при гидратации CaSO40,62H2O образующиеся новообразования заполняют пустоты в ангидритовом камне.

Структура камня становится более плотной и равномерной. Таким образом, твердение техногенного ангидрита происходит в результате перехода растворимого ангидрита в двуводный гипс. Нерастворимый ангидрит присоединяет 0,62 молекулы воды. При наличии благоприятных условий (достаточное количество влаги) CaSO40,62H2O гидратирует до двуводного гипса с дополнительным уплотнением структуры, прочность материала повышается. Минерал CaSO40,62H2O хотя и является промежуточной фазой в цепочке твердения, однако при эксплуатации изделий в сухих условиях является устойчивым соединением.

Следовательно, для рационального использования резервов прочности материала и регулирования его технических свойств и стабилизации структуры необходимо интенсифицировать процесс гидратации нерастворимого ангидрита.

При изменении содержания в гипсовом вяжущем различных модификаций водного и безводного сульфата кальция, можно управлять процессами производства для получения гипсовых вяжущих веществ с заданными свойствами. В частности, при введении в состав фторангидритового вяжущего добавки полуводного (строительного) гипса можно регулировать сроки схватывания.

На рис. 3,4 показаны зависимости свойств вяжущего от соотношения фторангидрит/гипс.

25 начало начало конец конец 0 0 20 40 60 80 85 87 89 90 фторангидрит, % фторангидрит, % Рис. 3 – Сроки схватывания вяжущего гипс-фторангидрит.

Используя композицию фторангидрит/гипс, можно варьировать сроки схватывания вяжущего в очень широких пределах (рис.3): начало схватывания от 3 минут до 14 часов, конец схватывания от 5 минут до часов. При этом с точки зрения использования вяжущего в производстве сухих строительных смесей оптимальным является соотношение компонентов фторангидрит/гипс 89,5/10,5…88/12. При этом сроки схватывания в зависимости от соотношения составляют: начало – минут…3 часа, конец – 1…5 часов.

-20% полуврдного гипса 12,5 -/-11 -/-10-/0-/----1 2 3 4 5 7 9 10 14 19 23 возраст твердения, сутки Рис. 4 – Деформации образцов на основе вяжущего гипс – фторангидрит.

По зависимостям, представленным на рис. 4 видно, что вяжущее, содержащее в составе 20% полуводного гипса при твердении расширяется до 1 мм. На 1 м. за счет увеличения в объеме при гидратации полуводного сроки схватывания, мин сроки схватывания, мин деформации, мм/м гипса, фторангидритовое вяжущее без добавок дает усадку до 6 мм/м.

Вяжущее, содержащее 10, 11 и 12,5% полуводного гипса, являются практически безусадочными – усадка фторангидрита нивелируется расширением твердеющего полуводного гипса. Вяжущее с добавкой 12,5% полуводного гипса характеризуется расширением до +0,01 мм/м и является более предпочтительным для использования в сухих строительных смесях.

Таким образом, вяжущее, содержащее 10…12,5% полуводного гипса, является практически безусадочным, и его можно рекомендовать для создания тонкослойных покрытий с повышенной трещиностойкостью, таких как внутренние штукатурки и шпаклевки. Такие покрытия, кроме своей безусадочности имеют замедленные сроки схватывания (нач. схв. – 30 минут) по сравнению с обычным строительным гипсом (нач. схв. – 4 минуты) и ускоренные по сравнению с вяжущим из чистого фторангидрита (нач. схв. – 14 часов).

Вяжущее, имеющее в составе 60-80% фторангидрита и 20-40% гипса, имеет свойства, сходные со свойствами чистого гипса по таким параметрам как сроки схватывания, прочность при сжатии и при изгибе в возрасте более семи суток, деформациям расширения. Т.е. замена на производстве чистого строительного гипса на смешанное вяжущее, имеющее в составе 60-80% фторангидрита приведет к существенной экономии как природных материалов, так и энергии, затрачиваемой на обжиг. Введением в гипсовое вяжущее фторангидрита можно существенно снизить стоимость получаемых изделий без ухудшения свойств получаемых материалов.

Таким образом достигается многократный эффект от использования ангидрито-гипсового вяжущего:

1. Решается проблема регулирования сроков схватывания гипсового вяжущего.

2. Получаемое вяжущее является безусадочным.

3. Экономическая эффективность от производства разработанного вяжущего достаточно высока, за счет использования в качестве основного компонента – фторангидрита, имеющего низкую стоимость.

4. За счет производства и применения ангидрито-гипсового вяжущего решается вопрос утилизации отходов промышленности и экономии природных и энергетических ресурсов.

При гидратации смешанного вяжущего в возрасте 3 суток в минералогическом составе камня характерно преобладание нерастворимого ангидрита. К седьмым суткам ангидрит взаимодействует с водой и частично переходит в двуводный сульфат кальция. В этот период наблюдается интенсивный набор прочности. Микроструктура камня на основе смешанного вяжущего (90% фторангидрита и 10% полуводного гипса) в возрасте 28 суток твердения исследовали с помощью электронной микроскопии (рис. 5).

По данным электронной микроскопии видно, что в отличие от призматических кристаллов двуводного гипса, расположенных в гипсовом камне в различных направлениях, большинство кристаллов твердеющей системы смешанного вяжущего имеют пластинчатую форму и образуют менее пористую и более плотную структуру, что и объясняет высокую прочность фторангидрито-гипсового камня.

Рис. 5 – Структура камня на основе фторангидрито-гипсового вяжущего при увеличении в 2500 крат (28 суток твердения) Влияние добавок-солей на свойства и структуру фторангидритового камня Добавки сульфатов (Na2SO4, K2SO4, CuSO4, MgSO4, FeSO4, Al2(SO4)3) ускоряют сроки схватывания фторангидритового вяжущего за счет увеличения растворимости сульфата кальция. Эти добавки обеспечивают более быструю кристаллизацию сульфата кальция из раствора и способствуют образованию зародышей гидратной фазы. С увеличением дозировки добавки сульфата натрия сроки схватывания укорачиваются, оптимальной является дозировка 2% сульфата натрия.

В сравнении с добавкой сульфата натрия, сульфат калия является более эффективной добавкой-ускорителем, оптимальное значение дозировок для производства ССС находится в пределах 1,5…3,0%.

Влияние добавки сульфатов двухвалентных металлов (CuSO4, FeSO4, MgSO4) отличается от действия солей одновалентных металлов. Они оказывают незначительное ускоряющее действие при дозировках около 0,2…0,5%. При повышении количества этих добавок сроки схватывания не только не ускоряются, но даже удлиняются. Вероятно, это связано с тем, что сульфаты двухвалентных металлов CuSO4, MgSO4, FeSO4 высоких концентраций значительно повышают кислотность среды (pH<4,0), при которой возможна обратная дегидратация двуводного гипса до -ангидрита.

Таким образом, использовать в качестве ускорителей соли двухвалентных металлов нерационально.

Следовательно, эффективными ускорителями являются сульфаты одновалентных металлов (калия и натрия) в дозировках 1,5…3,0%. Соли двухвалентных металлов (меди и магния) несколько ускоряют сроки схватывания в дозировках 0,2…0,5%, а в больших количествах являются замедлителями.

Механизм действия добавок хлоридов сходен с механизмом ускорения схватывания и твердения сульфатов. Интенсификация процессов схватывания и твердения происходит вследствие повышения растворимости ангидрита. Наиболее эффективным ускорителем является хлорид калия, наименее эффективным – хлорид кальция. При увеличении дозировки добавки в исследуемом интервале (до 3% от массы фторангидрита) сроки схватывания сокращаются. При повышении дозировок свыше 3% на образцах появляются высолы.

Сравнение фазового состава камня из чистого фторангидрита и фторангидрита с солями (2,2% NaCl и 2,5%K2SO4) представлено в табл. 4.

Табл. 4 – Фазовый состав ангидритового камня с добавкой солей Возраст Содержание минералов, % твердения / CaSO4*0,63H2O CaSO4*0,5H2O CaSO4*2H2O -CaSO4 -CaSOкол-во добавки Ангидритовый камень (100% фторангидрита) 1 сут 21 следы 0 + + 3 сут 39 следы 0 + –** 7 сут 80 0 0 + – 28 сут 77 0 следы + – Ангидритовый камень с комплексом солей (NaCl – 2,2%, K2SO4 – 2,5%) 3 сут 12 0 60 + – 7 сут 8 0 67 + – 28 сут 8 0 68 + – * «+» – наличие отражений минерала на рентгенограммах ** «–» – отсутствие отражений минерала на рентгенограммах Как видно, соли ускоряют процесс гидратации фторангидрита:

снижается количество нерастворимого ангидрита (интенсивность его отражений на рентгенограммах ниже), появляется кристаллический двуводный сульфат кальция, снижается количество полуводного гипса.

Конечный продукт гидратации – двуводный гипс формируется через CaSO4*0,62H2O, соли играют роль ускорителя твердения, повышая растворимость ангидрита и образуя с ним неустойчивые промежуточные соединения, облегчающие процесс гидратации.

Со временем (до 28 суток) количество нерастворимого и полуводного сульфата кальция снижается, двуводного сульфата кальция повышается, структура становится более оформленной и стабильной. Эффект ускорения твердения и активизации достигнут, однако в материале еще остается нерастворимый сульфат кальция. Учитывая то обстоятельство, что добавкисоли являются активными ускорителями схватывания и твердения, такую композицию можно считать вполне эффективной, резервы прочности исходного материала использованы довольно полно, образующаяся структура является вполне устойчивой.

Влияние активных минеральных добавок на свойства и структуру фторангидритового камня Предварительными опытами было установлено, что наиболее эффективной минеральной добавкой к ангидритовому вяжущему является зола Рефтинской ТЭС (предварительные опыты проводили с использованием золы Рефтинской ТЭС, шлака ЧМК, микрокремнезема).

Добавка золы не оказывает существенного влияния на сроки схватывания, при максимальной добавке золы начало схватывания ускоряется на 2 часа.

Зола в твердеющей системе выступает в роли центров кристаллизации, ускоряя процесс твердения материала и способствуя более полной его гидратации, формируется более плотная структура искусственного камня, в связи с чем водостойкость камня вяжущего возрастает до 0,67 (рис. 6).

0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 5 10 15 20 дозировка золы, % Рис. 6 – Зависимость коэффициента размягчения от количества добавки золы Оптимальной является дозировка золы 10…20%. При дальнейшем повышении дозировок происходит снижение прочности и коэффициента размягчения вследствие снижения количества активной в нормальных условиях вяжущей части, при этом частички золы при большой дозировке выступают в роли непрочного пористого наполнителя.

Влияние добавки золы на фазовый состав камня из фторангидрита приведен в табл. 5.

По результатам эксперимента оптимальным является добавка золы в количестве 5…10% (ангидрит и полуводный гипс полностью переходят в двуводный). В связи с более полной гидратацией происходит уплотнение системы и, соответственно, повышение ее водостойкости.

Твердение разработанных вяжущих происходит по той же схеме, что и фторангидритового вяжущего без добавок, однако, процессы гидратации протекают быстрее, образуется более стабильная система, технические характеристики полученного камня выше, отпадает необходимость длительного ухода за материалами в процессе твердения.

водостойкость, % Табл. 5 – Влияние добавки золы на фазовый состав камня из фторангидрита Возраст Содержание минералов, % твердения / CaSO4*0,63H2O CaSO4*0,5H2O CaSO4*2H2O -CaSO4 -CaSOкол-во добавки Ангидритовый камень (100% фторангидрита) 1 сут 21 следы 0 + + 3 сут 39 следы 0 + –** 7 сут 80 0 0 + – 28 сут 77 0 следы + – Ангидритовый камень с добавкой золы (28 суток) 5% следы 0 78 – – 15% 2 0 70 следы – 30% 4 0 73 следы – * «+» – наличие отражений минерала на рентгенограммах ** «–» – отсутствие отражений минерала на рентгенограммах Строительные материалы на основе разработанных вяжущих На основе разработанных вяжущих с учетом их свойств определена технология наиболее востребованных на современном рынке строительных материалов.

Свойства пазогребневых перегородок, производимых на основе модифицированного фторангидритового вяжущего, приведены в табл. 6.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»