Бесплатное скачивание авторефератов |
СКИДКА НА ДОСТАВКУ РАБОТ! |
Увеличение числа диссертаций в базе |
Снижение цен на доставку работ 2002-2008 годов |
Доставка любых диссертаций из России и Украины |
Каталог авторефератов / ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ / Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов
Название: | |
Тип: | Автореферат |
Краткое содержание: | ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обгрунтовано актуальність дисертації, сформульовано мету, основні задачі досліджень і зазначено найголовніші положення, що отримані автором, мають наукову та практичну цінність. Перший розділ присвячено критичному аналізу вітчизняних та зарубіжних наукових праць з проблематики технології вапняновмісних в’яжучих спеціального призначення та використанню різних способів регулювання активності кальцію оксиду з метою забезпечення гідратаційного тверднення та здатності до розширення. Наявність в’яжучих властивостей сполук кальцію оксиду та його підвищений вміст у земній корі зумовило широке використання кальцієвих в’яжучих у будівельній практиці. Низька енергія звʼязку Са–О зумовлює вʼяжучі властивості системи на основі СаО з енергетичної точки зору. Найбільш простим в’яжучим є кальцію оксид, однак у результаті значного тепловиділення (1160 Дж на 1 г СаО), процес його гідратації не закінчується утворенням міцної структури. Сучасна технологія одержання клінкерних цементів в роботах М.В. Бєлова, Л.Г. Шпинової, М.А. Саницького та ін. розглядається як спосіб зменшення гідратаційної активності СаО шляхом введення при випалі дрібних сильнополяризуючих катіонів Si4+, Al3+, Fe3+ та ін. Однак отримання алітових цементів (КН=0,90–0,92), що характеризуються високою гідравлічною активністю у ранні терміни тверднення, потребує значних енергетичних затрат (3500–4500 кДж/кг клінкеру). Гідросилікати кальцію, що, в основному, визначають міцнісні характеристики клінкерних цементів, можна розглядати як портландитовий каркас для конденсації SiO4-тетраедрів у процесі гідаратації силікатних мінералів. Тому значний практичний інтерес представляє розроблення в’яжучих композицій, в яких початкова міцність забезпечується структурою із портландиту внаслідок гідратаційного тверднення CаО, а подальше структуроутворення відбувається при гідратації клінкерних мінералів. Традиційне використання будівельного вапна передбачає його гасіння, перетворення в гідрат і виготовлення в’яжучих, тобто загальний процес тверднення гідратного вапна поділяється на гідратацію, винесену за межі тверднучої системи та структуроутворення у гідратованому продукті. Узагальнення науково-технічної інформації щодо закономірностей прояву гідратаційної активності клінкерних мінералів, лужних та лужноземельних оксидів (В.Д. Глуховський, В.І. Бабушкін, О.П. Мчедлов-Петросян, О.Є. Алексенко, Б.В. Осін, О.О. Пащенко, М.А. Саницький, Л.Г. Шпинова, В.Д. Барбанягре, М.В. Бєлов, В.Є. Каушанський, В.В. Капранов, І.Г. Лугініна, А.Ф. Полак, М.М. Сичов, Х.Ф. Тейлор та ін.), механізму гідратації і тверднення вʼяжучих речовин (А.А. Плугін, О.В. Ушеров-Маршак, В.В. Чистяков, В.В. Данілов, В.Б. Ратінов, П.А. Ребіндер, В.В. Тімашев, Г.Л. Калоусек, В. Курдовскі, Ф.М. Лі, В.С. Рамачандран, Р.Ф. Фелдман, Й. Штарк та ін.), теорії та практиці спеціальних вʼяжучих (Л.Й. Дворкін, П.В. Кривенко, К.К. Пушкарьова, Р.Ф. Рунова, А.А. Салєй, В.А. Свідерський, Х.С. Соболь, Г.М. Шабанова, Т.В. Кузнєцова, А. Волтер, П. Мехта, Д.Х. Подгітер та ін.) дозволяє на основі комплексного підходу до керування процесами гідратації та структуроутворення модифікованого кальцію оксиду обгрунтувати доцільність його використання у технології вʼяжучих речовин різного функціонального призначення. Одним із найважливіших принципів тверднення вʼяжучих систем є відповідність у часі інтенсивності взаємодії і структуроутворення. Для кальцію оксиду характерна асинхронність процесів, за яких гідратоутворення випереджає структуроутворення, що супроводжується значним розширенням системи та її руйнуванням. Співпадіння цих процесів досягається при гідратаційному твердненні, коли перекристалізація портландиту не супроводжується розширенням, яке зумовлене тепловими чи об’ємними ефектами. Аналіз закономірностей синтезу штучного каменю на основі гіпсових, магнезіальних та інших в’яжучих мономінерального складу, а також структуроутворення моногідратних систем дозволяє висунути гіпотезу про доцільність використання фізико-хімічних способів регулювання гідратаційної активності СаО з метою отримання міцного портландитового каменю. Зменшення величини енергії розширення у в’яжучих композиціях з негашеним вапном шляхом комплексного використання методів відведення тепла, добавок-сповільнювачів, зовнішнього обмеження розширення тверднучої системи та поверхневого модифікування частинок СаО створює підстави для розроблення наукових основ одержання композиційних в’яжучих систем з підвищеним вмістом негашеного вапна. У другому розділі наведено теоретичне та експериментальне обгрунтування вибору вихідних матеріалів для одержання композиційних в’яжучих та їх характеристик, описано методи фізико-хімічного аналізу та основні методики фізико-механічних випробувань. Відповідно до мети та поставлених задач розроблено принципи вибору виду негашеного вапна залежно від призначення синтезованого в’яжучого, його властивостей та особливостей гідратаційних процесів. З метою дослідження впливу параметрів випалу (температури, часу витримування, виду палива) на властивості синтезованих в’яжучих, мелене негашене вапно отримували із вапняку Щирецького родовища Львівської області, випаленого за температури 1150 та 1300 ºС. Для одержання напружувальних цементів використовували низько- та середньоактивне негашене вапно торгової марки Q90 Tragical виробництва Польщі. Хімічний аналіз показав, що при збільшенні температури випалу кількість СаСО3, утвореного унаслідок взаємодії частинок вапна з СО2 повітря при його розмелюванні, зменшується. Це пов’язано зі збільшенням розмірів кристалів кальцію оксиду, який впливає на питому поверхню частинок та їх хімічну активність. Для виготовлення розширних композицій використано портландцементи ПЦ І-500, ПЦ ІІ/А-Ш-400 та ПЦ ІІ/Б-Ш-400 ПАТ “Івано-Франківсьцемент” та ПАТ “Миколаївцемент” на основі алітових середньоалюмінатних клінкерів. Вапняновмісні гідравлічні в’яжучі отримували з використанням активних мінеральних добавок-пуцолан: золи-винесення Бурштинської ТЕС, цеолітової та горілої порід і опоки. Фосфогіпс Роздільського ВО “Сірка” використовували для регулювання швидкості гідратації вапна та синтезу ангідритового в’яжучого. Високодисперсний гіпс двогідрат як регулятор гідратаційної активності СаО отримували шляхом безперервного перемішування суспензії будівельного гіпсу марки Г-5 при В/Г=2,0 до моменту кінця тужавіння. Для регулювання процесів гідратації СаО (величини рН, розчинності Са(ОН)2, швидкості тепловиділення) застосовували полісахариди, солі лужних та лужноземельних металів: натрію карбонат, натрію тетраборат, натрію сульфат, натрію ортосилікат, кальцію сахарат, а також борну, ортофосфорну, сульфатну кислоти. Фізико-механічні випробування композиційних в’яжучих та виробів на їх основі проводили згідно з ДСТУ Б В.2.7-22-95, ДСТУ Б В.2.7-45-96, ДСТУ-П Б В.2.7-126:2006, ASTMC 110-98 та загальноприйнятих методик визна-чення зусилля розширення цементів та напружень у виробах на їх основі. Визначення марки гіпсоангідритового в’яжучого проводили згідно ТУ У В.2.7-26.5-32115842-002-2003 із тіста стандартної консистенції (розплив циліндра Суттарда 120±5 мм). Тонину розмелювання і фракційний склад негашеного вапна та композиційних в’яжучих систем визначали методом розсіву на стандартних ситах та диференційного розподілу частинок за допомогою седиментаційного аналізу. Хімічний склад вапна та компонентів в’яжучих визначали класичним хімічним аналізом та спектрометром ARL 9800 XP. Концентрацію катіонів Н+ у водних дисперсіях при гідратації вапна з добавками визначали за допомогою універсального іономіра, а концентрацію катіонів Са2+ – за допомогою кальційселективного електроду. Оптимізацію складів розроблених композиційних в’яжучих проводили з використанням методів експериментально-статистичного моделювання. У третьому розділі на основі аналізу закономірностей процесу гідратації кальцію оксиду представлено теоретичні передумови розроблення комплексного фізико-хімічного керування процесами структуроутворення в’яжучими системами, що вміщують негашене вапно, сформульовано наукові гіпотези дослідження. Під час гідратації СаО відбувається перебудова більш щільної кубічної гратки кальцію оксиду з утворенням шаруватої структури нижчої симетрії. Перебудова кристалічної гратки СаО до менш щільної у Са(ОН)2 супроводжується зростанням молярного об’єму, що призводить до розширення вапна у 2,0–2,5 рази. Це супроводжується виникненням напружень, руйнуванням зерен СаО та наступним каталітичним прискоренням реакції. Важливим чинником, що впливає на гідратаційну активність вапна є стан поверхні частинок СаО, яка характеризується значеннями поверхневої енергії 1,31×10-4 Дж/см2. Утворені полікристали СаО представляють собою зерна, центральна частина яких є структурно упорядкованою, а у поверхневих шарах накопичується значна кількість відхилень від закономірного розташування частинок, внаслідок чого, поверхневі шари мають рихлу будову і низьку силу зв’язку з основною частиною кристалітів.
Розклад вапняку за температур 900–1000 ˚С проходить за топотактичним механізмом з утворенням нанокристалів СаО, які зберігають первинну структуру матриці. Негашене вапно, що складається із нанокристалів СаО розмірами 5–10 нм і питомою поверхнею до 80 м2/г, характеризується пористістю 50–54 % внаслідок великої різниці молярних об’ємів між кальцитом і кальцію оксидом. Нанокристалічний характер кристалів та висока поверхнева енергія частинок кальцію оксиду є головними чинниками його підвищеної гідратаційної активності. |