книги / Эффективные строительные материалы на основе гипса и фосфогипса
..pdfПроцесс формования |
|
Структуро |
Примечание |
|
|
образующие |
|||
|
|
факторы |
|
|
По традиционной технологии (гидрата- |
1 -3 |
|
||
ционное твердение) |
|
|
|
|
Фильтрационным прессованием |
(гид- |
|
|
|
ратационное твердение в "стесненны |
" |
|
|
|
условиях): |
|
1 -5 |
|
|
систем без добавок |
|
|
||
с гидравлическими добавками |
|
1 -5 |
|
|
со специальными добавками |
|
1-4; |
|
|
|
|
5 |
|
С замедлени |
|
|
|
|
ем процесса |
с волокнистыми наполнителями |
|
1-4; |
гидратации |
|
|
|
|||
|
|
5 |
|
С ускорени |
|
|
|
|
ем процесса |
с заполнителями из твердых |
|
1- з ; |
гидратации |
|
|
|
|||
каменных пород |
|
4 |
|
С деформа |
|
|
5; |
9 |
циями сдвига |
|
|
|
||
ти смеси, максимальное растворение зерен вяжущего при высокой скорости процесса, следствием чего является интенсивная выкристаллизация высо кодисперсных гидратных новообразований и формирование развитой тиксо
тропной коагуляционной |
структуры. Условие Б выполняется при сжатии |
системы вяжущее — вода |
на стадии формирования коагуляционной структу |
ры и одновременном удалении избытка жидкой фазы. Достигается максималь ное уплотнение смеси и создаются условия для перехода коагуляционных связей в кристаллизационные.
Условия В выполняются благодаря удалению избытка жидкой дисперсион ной среды на стадии роста кристаллов новообразований и замедлению во вре мени этого процесса.
В результате проведенных исследований разработаны физико-химические основы получения высокопрочных материалов: максимальное растворение вяжущего при избытке воды затворения,последующее эффективное уменьше
ние расстояний между частицами |
(на стадии формирования коагуляционной |
|
структуры); |
интенсификация |
процесса образования кристаллизационных |
контактов и формирование высокопрочной кристаллизационной структуры, самоупрочняющейся во времени. Достигнуто это может быть в результате квазистатического нагружения (на стадии подъема давления) пластичных водовяжущих смесей с водосодержанием, в 2...3 раза превышающим стехио метрическое (необходимое для 100 %-й гидратации), и выдержки их под нагрузкой с одновременным удалением из системы избыточной воды до водосодержания, составляющего 1,15...1,3 от стехиометрического. Как извёстно,стехиометрическов| водосодержание для полуводного гипса составляет 18,62 %, для гипсового ангидрита — 26, для оксида кальция — 32,4, для оксида
магния — 45 %. Для гипсового вяжущего, состоящего только из (3 = CaS04 х х 0,5Н20 , начальное В/Г = 0,5...0,6, остаточное водосодержание после фильтрационного прессования должно составлять 0,217...0,245, что хорошо согласует
ся с рекомендуемым |
при прессовании гипсовой смеси ( с учетом потерь |
воды при прессовании) |
[ 13]. |
С целью экспериментального подтверждения выдвинутых теоретических предпосылок были выполнены специальные опыты на модельных системах на основе гипсовых, известковых и магнезиальных вяжущих.
Для получения полуводного сульфата кальция a-модификации был ис пользован щебень фракции 20...40 мм из природного гипсового камня Гаурдакского месторождения с содержанием дигидрата сульфата кальция 99,2 %, подвергнутый термическому обезвоживанию в среде насыщенного пара (в ла бораторном автоклаве) при температуре 120 °С и давлении 0,12 МПа в течение 8 ч, сушке при 150 °С в течение 5 ч и измельчению в шаровой мельнице. Для получения (}•полугидрата сульфата кальция был использован химический реак
тив CaS04* 2Н20 классификации "ч.д.а." ТУ |
6-09-5316—86 , термообработка |
велась в лабораторном гипсоварочном котле |
при температуре 135 °С в тече |
ние 6 ч.
Нерастворимый ангидрит был получен обжигом дигидрата сульфата каль
ция "ч.д.а." при 450 |
°С, эстрих-гипс |
(ангидрит I l-Э) - обжигом при 900 °С |
гипсового ангидрита |
(ангидрита II-H) |
классификации "ч.д.а." (ТУ 6-09-706—76), |
известковое вяжущее на основе негашеной извести — путем обжига известня ка классификации "ч.д.а." (ГОСТ 4 5 3 0 -7 6 ), известково-кремнеземистое вяжущее — из негашеной извести и диоксида кремния (ГОСТ 9428—73). Маг
незиальные вяжущие |
были представлены каустическим магнезитом |
|
(ГОСТ |
4526—75) и каустическим доломитом, полученным из известняка и |
|
оксида |
магния. Смеси |
пластичной консистенции на основе гипсовых вяжу |
щих имели исходное водовяжущее отношение 0,55, на основе ангидрита и эстрих-гипса-0,7, смеси на основе известкового вяжущего — 0,85, на основе магнезиального вяжущего — 0,9.
Прессование осуществляли в пресс-форме (рис. 1.2), обеспечивающей фильтрационный массоперенос жидкой фазы й и уплотнение исходной смеси в 3,5 раза до фиксированного объема V2 - Режим прессования был следую щим: подъем давления в течение 1 мин, выдержка под давлением 15 МПа в течение 3,5 мин. Остаточное водовяжущее отношение после фильтрационного прессования для систем на гипсовом вяжущем составляло 0,25, ангидрито вом — 0,35, на известковом — 0,41, на каустическом магнезите — 0,58.
Известково-кремнеземистое вяжущее, полученное путем совместного помола негашеной извести (12% ) и диоксида кремния (88% ) до удельной поверхности 3500 см2/г, подвергали прессованию того же режима с выдерж кой в форме после прессования в течение 1,5 ч.
Прочность полученных материалов уже в раннем возрасте (1,5 ч) во мно го раз выше, чем соответствующих материалов стандартного изготовления (табл. 1.2). При хранении в естественных условиях гипсовый камень в тече ние длительного времени набирает прочность, которая в месячном его возрас те составляет 85 МПа. Подобный характер упрочнения с течением времени характерен и для материалов, полученных на основе извести и магнезита, что также можно объяснить наличием в твердеющих системах в течение дли-
Рис. 1.2. Схема прессования пластичных водогипсовых смесей с фильтрационным массопереносом жидкой фазы:
1 — элементы конструкции пресс-формы; 2 — исходная смесь {V^); 3 — прессованньГ гипсовый материал ( I ; 4 — фильтрующий элемент ; 5 — фильтрат (V
тельного времени резерва исходного вяжущего, т.е. проявлением условия Б. Анализ полученных данных показывает, что система на основе гашеной извести уже в возрасте 1,5 ч имеет конструкционную прочность (у сравнивае мой системы в этом возрасте нулевая прочность). Отметим, что прочность при сжатии контрольных образцов на основе гашеной извести лишь в возрасте 28 сут составляет 0,4 МПа. Прочностные показатели всех прессованных систем растут во всем исследованном временном интервале, причем для систем возраста 28 сут превосходят соответствующие показатели контрольных рбразцов в среднем в 7...20 раз. Наблюдаемое значительное повышение прочнос ти прессованных известковых систем 7-суточного возраста и более можно объяснить как процессами гидратационного их твердения, так и интенсифика
цией процессов карбонизации.
Характер твердения материалов на известково-кремнеземистом вяжущем и известковых материалов один и тот же, однако уже после суточного тверде ния скорость упрочнения первых во много раз больше;и в возрасте 1...7 сут их R в 1,5...1,7 раза превосходит прочностные показатели системы на осно ве негашеной извести. К 28-суточному возрасту систем эти показатели вырав ниваются.
Система стандартного изготовления на магнезиальном вяжущем (МдО) характеризуется довольно высокой прочностью уже в возрасте 7...14 сут. Прочность прессованных систем на основе каустического магнезита в этом возрасте почти в 9 раз выше, чем образцов стандартного твердения, а в воз расте 28 сут — более чем в 10 раз. В случае систем на основе каустического доломита это соотношение в месячном возрасте равно 5. Следует отметить, что такие высокие показатели получены для прессованных материалов на мед ленно твердеющих каустических магнезите и доломите при условии затворе-
|
|
|
Предел прочности при сжатии, МПа, систем |
|
|
|||
Вид вяжущего |
стандартного изготовления^ возрасте |
|
прессованных,в возрасте |
|
||||
|
1,5 ч |
1 сут |
7 сут |
28 сут |
1,5 ч |
1 сут |
7 сут |
28 сут |
Гипсовые вяжущие: |
|
|
|
|
|
|
|
|
0-CaSO4 0,5Н20 |
4,5 |
7,5 |
11,5 |
11,5 |
29,6 |
50,0 |
69,0 |
85,0 |
a-CaS04 0,5Н20 |
11,0 |
15,5 |
18,0 |
18,0 |
31,0 |
52,0 |
75,0 |
91,0 |
ангидрит II-H |
— |
1,5 |
3,0 |
3,0 |
3,6 |
9,5 |
23,0 |
27,0 |
ангидрит П-Э |
— |
2,5 |
5,5 |
6,0 |
6,2 |
15,0 |
31,0 |
54,0 |
Известковые вяжущие: |
|
|
|
0,4 |
2,3 |
2,6 |
4,2 |
9,0 |
Са (ОН) 2 |
- |
- |
- |
|||||
СаЦ |
— |
1,1 |
1,5 |
2,0 |
2,4 |
2,8 |
4,8 |
15,0 |
Известково-кремнезе- |
- |
- |
- |
0,5 |
2,5 |
4,5 |
6,5 |
9,5 |
мистое вяжущее |
|
|
|
|
|
|
|
|
Магнезиальные вяжущие: |
|
— |
|
|
|
|
|
|
каустический магнезит |
— |
7,5 |
11,0 |
8,5 |
52,0 |
69,0 |
120,0 |
|
каустический доломит |
— |
— |
— |
3,5 |
0,5 |
5,5 |
9,6 |
17,4 |
ния их водой, а не растворами хлористого магния (МдС12*6Н 20) или серно кислого магния (MgS04* 7Н20) #которые значительно ускоряют процесс твер дения.
Таким образом, данные табл. 1.2 свидетельствуют о том, что схемы твердения'прессованных систем на основе воздушных мономинеральных вяжущих веществ и систем стандартного изготовления различны. Первые из этих систем способны образовывать высокопрочные кристаллизационные структуры, самоупрочняющиеся во времени.
1.3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
С целью детальной разработки способа получения высокопрочного гипсо вого камня с использованием прессования и выбора оптимальных технологи ческих режимов были созданы специальные лабораторные установки и стенды. Они включали гидравлические прессы ПГПР, МС-100, П-БО, П-125, дозаторы воды и вяжущего, лабораторные мешалки и пресс-формы, обеспечивающие возможность фильтрационного удаления влаги в разных направлениях и по зволяющие формовать цилиндрические образцы в виде таблеток диаметром 3 см, балочек 2x2x8, 4x4x16, 7x7x28 см и плит размером 10x10, 20x20 и 30x30 см.
В основном для экспериментальных исследований использовалось гипсо вое вяжущее /^-модификации марки Г-5БИ Минского завода гипса и гипсовых стройдеталей, удовлетворяющее требованиям ГОСТ 125—79, а также гипсовое вяжущее Пешеланского гипсового завода марки Г-7БШ и фосфогипсовое вяжущее марки Г-5БШ , изготовленное по технологии ЛитНИИСиА [26]. Кроме того, исследовалось фосфоангидритовое вяжущее Гомельского хими ческого завода, получаемое обжигом фосфогипса до растворимого ангидрита и используемое при производстве гранулированного фосфогипса для цемент ной промышленности (табл. 1.3).
Табл. 1.3. Химический и модификационный составы гипсовых и ангидритовых
|
вяжущих 0- модификации |
|
|
|
|
Содержание компонента, %, в вяжущем |
|||
Наименование компонв!11d |
|
фосфогипсовом |
||
|
ГИПСОВОМ |
|||
|
Минского |
Пешелан |
Опытного |
Гомель |
|
завода |
ского |
завода |
ского хи |
|
|
завода |
ЛитНИИСиА |
мическо |
|
|
|
|
го завода |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Модификационный состав |
|
|
|
Полуводный гипс |
77,5 |
89,4 |
92,7 |
3,8 |
(CaS04*0,5H20) |
|
|
|
|
Растворимый ангидрит |
1,5 |
1,72 |
3,63 |
96,4 |
(CaS04) |
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Необожженный двуводньГ |
1,65 |
1.3 |
1.76 |
1.1 |
гипс (CaS04*2H20) |
|
|
|
|
|
Химический состав |
|
|
1,77 |
Кристаллизационная вода |
8,38 |
7,02 |
|
|
Si02 |
4,25 |
0,8 |
|
0,61 |
А12°3 |
0,74 |
Следы |
|
0,17 |
|
|
|
0,14 |
|
ТЮ2 |
0,10 |
То же |
|
|
Ре2 °3 |
0,28 |
- |
|
0,30 |
|
|
|
37,83 |
|
СаО |
34,16 |
37,52 |
|
|
МдО |
3,2 |
0,10 |
|
0,27 |
S03 |
45,34 |
53,78 |
|
56,8 |
Na20 |
0,31 |
0,05 |
|
0,33 |
к 2о |
0,36 |
0,007 |
|
0,08 |
Р2°5 |
|
|
|
1,38* |
|
|
|
0,082** |
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
0,26* |
|
|
|
|
0,018** |
Потери при прокаливании |
11,64 |
7,33 |
|
2,1 |
*Общее содержание компонента.
**Содержание водорастворимого компонента.
Из вяжущих a-модификации использовались вяжущее марки Г-10БН Куйбышевского гипсового комбината; особо прочное гипсовое вяжущее (супергипс) марки Г-25БН1 опытного завода ВНИИстрома имени П.П.Буд* никова и фосфогипсовое вяжущее марки Г-16А1М Воскресенского ПО "Минудобрения" (табл. 1.4); вяжущее повышенной водостойкости из фосфо*
Табл. 1.4. Химический состав гипсовых вяжущих а-модификации
|
Содержание компонентау%, |
|||
|
в гипсовом ВЯЖУШАМ |
|
||
Наименование компонента |
------------------------------------------------------------' |
“ |
||
|
Воскресенского |
Куйбышевского |
Опытного |
|
|
ПО "Минудобре- |
гипсового ком- |
завода |
|
|
ния" |
бината |
ВНИИстрома |
|
Кристаллизационная вода |
5,95 |
4,82 |
5,78 |
|
Диоксид кремния |
2,34 |
0,44 |
1,2 |
|
Оксид алюминия |
0,03 |
0,02 |
0,02 |
|
Оксид железа |
0,06 |
0,04 |
0,02 |
|
Оксид кальция |
37,66 |
39,77 |
37,03 |
|
Оксид магния |
0,16 |
0,54 |
0,34 |
|
Серный ангидрит |
53,38 |
53,54 |
54,86 |
|
Углекислый газ |
0,11 |
1,70 |
0,55 |
|
И т о г о : |
99,70 |
100,87 |
99,80 |
|
0,94 |
||||
Гигроскопическая вода |
0,48 |
0,84 |
||
|
||||
Табл. 1.5. Физико-механические и технологические показатели гипсовых вяжущих
|
Степень |
Удель |
Коэффи- |
Сроки схватывания, Предел прочное- |
||||
|
помола |
ная по* |
циент нормин |
|
ти в возрасте |
|||
Наименование |
(оста |
верх- |
мальной |
|
|
2 ч, МПа |
||
вяжущего |
ток на |
ность, |
густоты |
|
|
|
|
|
|
сите |
2 |
теста |
начало |
конец |
при |
при |
|
|
0,2), % |
см /г |
К н.г |
|
|
сжатии изгибе |
||
|
|
|
|
|||||
Гипсовое Г-5БП |
|
14,2 |
4280 |
0,58 |
6 |
11 |
5,1 |
2,7 |
Минского завода |
|
|
|
|
|
|
|
|
гипса и гипсовых |
|
|
|
|
|
|
|
|
стройдеталей*** |
|
|
|
|
|
14 |
7,2 |
3,7 |
Гипсовое |
|
2,6 |
5429 |
0,55 |
8 |
|||
Г-7БШ (с допол |
|
|
|
|
|
|
|
|
нительным домо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
лом) Пешеланско- |
|
|
|
|
|
|
|
|
го гипсового завода |
|
|
|
|
|
|
5,5 |
2,85 |
Фосфогипсовое |
|
6,1 |
3952 |
0,65 |
9,4 |
13,5 |
||
Г-5БМ ЛитНИИСиА |
|
0,1 |
6367 |
1,7 |
4 |
9 |
- |
- |
Фосфоангидри- |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
товое Гомельского |
|
|
|
|
|
|
|
|
химического завода |
|
|
|
|
|
|
|
|
Фосфогипсовое |
|
1,5 |
1720 |
0,28 |
15 |
39 |
16,0 |
6,5 |
Г-16АМ1 Воскресен |
|
|
|
|
|
|
|
|
ского ПО "Минудоб |
|
|
|
|
|
|
|
|
рения" |
|
2,0 |
|
|
|
|
10,5 |
5,2 |
Гипсовое Г-1 ОБИ |
3389 |
0,31 |
13 |
22 |
||||
Куйбышевского гип |
|
|
|
|
|
|
|
|
сового комбината |
|
|
|
|
|
|
|
9,4 |
Супергипс |
|
0,30 |
2596 |
0,25 |
18 |
27 |
25 |
|
Г-25БШ опытного |
|
|
|
|
|
|
64,1* |
18,7* |
завода ВНИИстрома |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Повышенной во |
|
1,25 |
3164 |
0,32 |
34 |
61 |
15,6** |
|
достойкости Г-10ВМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
из фосфогипса опытно |
|
|
|
|
|
|
|
|
го завода! ВНИИстромаi |
|
|
|
|
7,2 |
3,7 |
||
Гипсоизвестково- |
0,65 |
1462 |
0,41 |
43 |
60 |
|||
шлаковое Г-7ВШ Крас |
|
|
|
|
|
|
|
|
ноуфимского завода гипсобетонных изделий
*В сухом состоянии.
**В возрасте 4 ч.
*** В дальнейшем для краткости будем называть вяжущим Минского завода.
гипса, изготовленное по технологии ВНИИстрома; гипсоизвестковошлаковое вяжущее (по ВТУ-1—77) Красноуфимского завода гипсобетонных изделий, изготовленное путем совместного помола и сушки пропаренного гипсового щебня (68... 73 % ), гранулированного кислого доменного шлака (23...30 %) и комовой негашеной извести (2...3 %) (табл. 1.6).
Наименование материала |
|
|
Содержание компонента, % |
|
|
|
П.п.п. |
|||
Si02 |
|
|
ТЮ2 |
СаО |
МдО |
so3 |
Na20 |
К 20 |
||
|
^ 2 ^ 3 |
Ре2°3 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Портландцемент М-500 Вол- |
26,79 |
4,56 |
4,99 |
0,2 |
57,22 |
0,82 |
1,51 |
0,11 |
0,16 |
0,31 |
ковысского завода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шлакопортландцемент |
22,89 |
5,15 |
3,96 |
0,19 |
60,6 |
1,2 |
3,55 |
0,38 |
0,56 |
1,06 |
М-400 Кричевского завода |
34,34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пуццолановый цемент |
5,21 |
3,53 |
0,2 |
44,93 |
0,31 |
3,95 |
0,4 |
0,74 |
1,7 |
|
М-400 Кричевского завода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Клинкерный цемент Кри |
27,47 |
5,02 |
4,21 |
— |
50,31 |
3,11 |
2,57 |
— |
— |
2,88 |
чевского завода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Глиноземистый цемент |
11,48 |
44,08 |
4,64 |
0,56 |
36,96 |
1,8 |
0,4 |
0,11 |
0,11 |
— |
М-500 Себряковского завода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сланцевая зола (ЭССР) |
21,81 |
6,07 |
3,64 |
0,19 |
43,3 |
4,0 |
6,0 |
0,16 |
3,42 |
11,6 |
Гранулированный шлак |
35,70 |
6,69 |
2,22 |
0,3 |
49,20 |
4,40 |
0,31 |
0,65 |
0,6 |
— |
криворожский (УССР) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ваграночный шлак МАЗа |
42,58 |
8,60 |
15,62 |
0,7 |
18,42 |
3,3 |
0,21 |
0,34 |
0,46 |
— |
(БССР) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Зола сжигания угля |
16,21 |
7,36 |
3,32 |
0,28 |
32,52 |
2,33 |
36,1 |
0,74 |
1,2 |
0,32 |
Кузбасского бассейна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(РСФСР) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Трепел (Брянск) |
83,4 |
3,84 |
2,52 |
- |
2,81 |
0,54 |
0,24 |
- |
- |
4,53 |
Образцы изготавливались следующим образом. В лабораторной мешал ке в течение 1,5 мин затворялось тесто нормальной густоты. Затем оно укла дывалось в пресс-форму, которая подавалась под пресс. Прессование осуще ствлялось по заданному режиму. Одновременно происходило отжатие из теста избытка жидкой фазы через фильтрующий элемент, уложенный на перфориро ванную металлическую плиту с отверстиями, являющийся дном, верхом или стенкой пресс-формы. Скорость фильтрации жидкости варьировалась за счет изменения скорости подъема давления до заданного и использования раз личных фильтрующих элементов. Контрольные образцы изготавливались со гласно ГОСТ 23789—79. Кроме системы гипсовое вяжущее — вода без доба вок, исследовались композиционные гипсовые материалы с химическими до бавками, добавками цемента, зол, шлаков, извести, с волокнистыми напол нителями и заполнителями из плотных пород (табл. 1.6).
Исследование физико-химического механизма структур (Образования и гидратации прессуемых материалов проводилось с использованием совре менного оборудования. Фазовый состав и кинетика гидратации изучалась ме тодом рентгеновского анализа на дифрактометре "ДРОН-3" и методом диффе ренциально-термического анализа на дериватографе "МОМ-1500" (ВНР), а также химическим путем. Микроструктура твердой фазы исследовалась с помощью электронного микроскопа ЭМВ-100АК, растровых микроскопов МРЭМ-200 и JSM-38C фирмы "Jeol" (Япония), поровая структура материа лов — на порозиметре высокого и низкого давления фирмы "Carlo Erba" (Ита лия) , морозостойкость и долговечность материалов — на климатической уста новке К-300 (ГДР) и аппарате искусственной погоды ИП 1-3.
14. НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ ПЛАСТИЧНЫХ ВОДОГИПСОВЫХ СМЕСЕЙ
Определение режимных параметров прессования. Выбор оптимальных ре жимов прессования осуществлен на образцах из гипсового вяжущего Минского завода. Были исследованы [78] режимы подачи и выдержки давле ния, приложенного к гипсовой смеси нормальной густоты через 4 мин после ее затворения, а также влияние скорости подъема давления прессования до заданного (100 МПа) на прочность при сжатии гипсового камня в возрасте 1 сут. Подъем давления со скоростью, превышающей 20 МПа/мин (0,33 М Па/с), нежелателен, так как при этом через фильтрующий элемент не успевает доста точно полно отфильтроваться избыточная влага. Уменьшение же скорости подъема давления до 8 МПа/мин (0,133 МПа/с) также нецелесообразно ввиду того, что при этом сильно возрастает время подъема давления до заданного и его воздействие на смесь проявляется после начала ее схватывания, что неже лательно для такой быстротвердеющей системы, какой является затворенная гипсовая смесь. Понижение давления прессования до 60 МПа (при этом умень шается время подъема давления, и, следовательно, его воздействие на смесь осуществляется на более ранней стадии ее твердения) при скорости его подъ ема 10 МПа/мин (0,25 МПа/с) не приводит к снижению прочности образцов. Последняя уменьшается лишь* при дальнейшем понижении прессующего дав ления, но остается, однако, довольно высокой.
Эти результаты, а также определение объема отфильтрованной жидкости
0 |
|
5 |
10 |
15 |
20 МПa 25 |
|
|
|
P ------► |
|
|
|
2 |
6 |
Ю |
|
/4 М Па/мин 22 |
|
|
dp/dT — |
|
|
|
Рис. 1.3. Предел прочности |
гипсового |
камня |
в зависимости от давления прессования |
||
с выдержкой под давлением |
в течение 3 мин |
(/) |
и без выдержки (2) и от скорости |
||
|
|
его подъема (3) |
|
||
позволили сделать вывод о том, что оптимальная скорость подъема давления до 60 МПа составляет 8...10 МПа/мин [78, 83].
Изображенные на рис. 1.3 кривые нарастания прочности гипсовых образцов получены при сравнительно низких значениях давления прессования.
Скорость подъема давления в этих |
экспериментах оставалась постоянной |
и равной 8 МПа/мин в соответствии |
с данными предыдущих исследований. |
Анализ результатов эксперимента позволил установить оптимальный режим получения высокопрочного гипсового камня с использованием прессующего давления: формование смеси гипсового вяжущего с водой нормальной густо ты осуществляется при давлении 10 МПа в течение 2...4 мин с одновременным отжатием из нее в процессе прессования избытка воды затворения, скорость подъема давления до заданного — 8 МПа/мин.
|
Камень, получаемый на основе гипсового вяжущего марки Г-5БИ Минско |
го |
завода, сразу после распрессовки имеет предел прочности на сжатие |
6,5 |
МПа, а в возрасте 1,5 ч от начала затворения смеси — 28,6 МПа. Для гипсо |
вого вяжущего марки Г-7БМ Пешеланского гипсового завода и фосфогипсового вяжущего марки Г-5БII ЛитНИИСиА эти показатели после распрессовки соответственно равны 7,2 и 3,2 МПа, а в возрасте 1,5 ч — 30,4 и 19,8 МПа.
Таким образом, прессование пластичной водогипсовой смеси с одновремен ным удалением избытка жидкой фазы позволяет при сравнительно низком давлении прессования получить гипсовый камень, прочность которого в не сколько раз больше прочности камня стандартного изготовления. В отличие от способа, описанного в [131], где применение жестких смесей требует специальных приемов их затворение (в частности, перевода в виброкипящее состояние), в данном способе благодаря использованию смесей пластичной консистенции затворения их не представляет никаких затруднений. На стадии образования коагуляционной структуры, когда система обладает минималь ной термодинамической устойчивостью, значение прессующего давления мож но снизить до Ю М Па. Воздействие столь невысокого давления на ранней стадии твердения пластичной гипсовой смеси при условии удаления из нее избытка