Geum.ru

Десятые академические чтения раасн, 2006 г

Вид материалаДокументы
«СТАРЕНИЕ» α- И β-МОДИФИКАЦИЙ
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7

«СТАРЕНИЕ» α- И β-МОДИФИКАЦИЙ

ПОЛУГИДРАТОВ СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ


Причиной «старения» вяжущих на основе сульфата кальция является поглощение влаги из воздуха. Это приводит к значительному изменению технологических свойств «строительных гипсов». При этом эффект зависит как от относительной влажности воздуха и длительности воздействия, так и от реакционной способности вяжущего.

Известные различия в водопотребности α- и β-форм полугидрата сульфата кальция обусловлены отличием процессов их получения. При низкотемпературном обжиге всегда помимо полугидрата сульфата кальция образуется и растворимый ангидрит (ангидрит III – A III).

Целью настоящей работы является изучение процесса «старения» двух низкотемпературных форм гипсового вяжущего, а также влияние на этот процесс их фазового состава.

Для моделирования свежеполученного гипсового вяжущего заводские пробы α- и β-модификации полугидрата сульфата кальция подвергали тепловой обработке при температуре 110 и 130оС в течение 30 минут. Кроме того был исследовании процесс «старения» строительного гипса β-модификации, полученного в лабораторных условиях. Свойства и фазовый состав гипсовых вяжущих приведен в таблице 1. Ангидрит A III очень быстро превращается в полугидрат, поэтому в таблице 1 также указано количество связываемой при этом влаги.

Таблица 1

Вяжущие на основе сульфата кальция

Обозначение проб
Материал
Режим дополнительной тепловой обработки
Уд. поверхность по БЭТ [м2/г]
Необход. влага на превраще-ние A III → полугидр. [%]

1
α

Заводской альфа-полугидрат
нет
1,2
0

2
α / 110
30 мин / 110 °C
1,3
0,24

3
α / 130
30 мин / 130 °C
1,3
0,69

4
β

Заводской низкобожённый строительный гипс»
нет
5,1
0,12

5
β / 110
30 мин / 110 °C
7,4
1,70

6
β / 130
30 мин / 130 °C
7,3
1,87


7

β / лаб
Лабор. низкобож. гипсовое вяжущее (12 часов / 120 °C)

нет

6,8

2,80


Искусственное «старение» исследуемых вяжущих веществ в слое материала толщиной 8 мм проводилось в эксикаторах при 20 °C и относительной влажности воздуха 65 % и 98 %.

Процесс «старения» зависит от относительной влажности воздуха, причем с ее ростом увеличивается количество адсорбированной влаги и возрастает продолжительность этого процесса: при относительной влажности, равной 98% процесс «старения» продолжается 56 суток, а при относительной влажности воздуха в 65% - 21 сутки. Это связано с тем, что только при высокой относительной влажности (свыше 80 %) на поверхностных дефектах вяжущего вещества имеет место полимолекулярная адсорбция воды. При прочих равных условиях «старение» гипсового вяжущего β-модификации происходит быстрее и сопровождается большим увеличением массы, чем «старение» α-полугидрата. Это связано со строением кристаллического блока β-полугидрата, имеющим значительную дефектность, и с его высокой удельной поверхностью. Удельная поверхность гипсового вяжущего – это основная движущая сила их процесса «старения».

Следует отметить, что процесс «старения» в течение первых трех суток практически не зависит от относительной влажности воздуха и одинаков для всех исследованных гипсовых вяжущих. Увеличение массы в этот период связано с превращением ангидрита III (A III) в полугидрат сульфата кальция, причем прирост массы исследуемого вяжущего в этот период пропорционален содержанию в нем A III. Только после превращения ангидрита III в полугидрат при дальнейшем «старении» наблюдается образование дигидрата сульфата кальция.

На основании проведенных исследований можно заключить, что «старение» гипсовых вяжущих является многостадийным процессом и включает в себя следующие этапы:


1. Взаимодействие содержащегося в гипсовом вяжущем ангидрита III с адсорбированной из воздуха влагой и превращение его в полугидрат сульфата кальция.

2. После полного превращения ангидрита III в полугидрат происходит полимолекулярная адсорбция воды на поверхности гипсового вяжущего, вследствие чего создаются условия для развития процесса превращения полугидрата в дигидрат сульфата кальция.

3. Сорбция молекул воды происходит преимущественно на поверхностных дефектах частиц полугидрата, где в первую очередь и образуется дигидрат сульфата кальция [1, 2]. Поскольку количество адсорбированной влаги зависит от относительной влажности воздуха и от удельной поверхности гипсового вяжущего, именно эти факторы оказывают решающее влияние на развитие процесса их «старения».

Следует отметить, что рассмотренный и реализованный в лабораторных условиях процесс «старения» является идеальным. Реальный процесс имеет существенные отличия, которые заключаются в том, что отмеченные три стадии могут развиваться и протекать параллельно. На реальный процесс «старения», особенно α-полугидрата, может оказать существенное влияние наличие на поверхности его частиц гигроскопических примесей, однако это явление нуждается в дополнительном исследовании.


СПИСОК литературЫ


1. Nowak, S.; Fischer, H.-B.: Betrachtungen alterungsbedingter Dihydratneu-bildungen, Maltoviny 2004, III. Odborná konference o vĕdĕ, výzkumu a aplikacích v oboru maltovin, Vysoké učení technické (VUT) v Brnĕ, Fakulta stavební, Brnĕ 2004, S. 159-169

2. Nowak, S.; Fischer, H.-B.: To the aging behavior of Calcium Sulphate Binders, Cheminė Technologija Nr. 3 (33), Kaunas Technologija 2004, S. 58-65