Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




20.11.2017


20.11.2017


20.11.2017


17.11.2017


17.11.2017


16.11.2017


16.11.2017


16.11.2017


14.11.2017


14.11.2017





Яндекс.Метрика
         » » Физико-химические исследования процессов структурообразования твердеющих композиций на основе компонентов, активированных высоковольтным коронным разрядом

Физико-химические исследования процессов структурообразования твердеющих композиций на основе компонентов, активированных высоковольтным коронным разрядом

29.03.2016

Установление различий в течении процессов структурообразования композиций на основе активированных минеральных вяжущих и возможности регулирования этих процессов изменением условий и режимов энергонагружения при высоковольтной активации коронным разрядом смешанных вяжущих на основе портландцемента и его минералов является весьма актуальной задачей. Установление различий осуществлялось путем комплексного изучения процессов твердения с привлечением физико-химических методов.
В качестве объекта высоковольтной активации коронным разрядом приняты портландцемент и его клинкерные минералы, цементно-зольные смеси, содержащие добавки инертной золы Томской ГРЭС-2 в количестве 10-30 %. Обработка осуществлялась в течение 2-5 мин при напряжении различной полярности на коронирующем проводнике, равном 50-90 кВ. Кроме того, активацию золоцементных смесей проводили при различном расстоянии от объекта обработки до коронирующего проводника, изменении толщины обрабатываемого слоя, а также в условиях обработки как высоковольтным коронным разрядом, так и в условиях воздействия электромагнитными полями высокого напряжения, исключающих коронный разряд. Результаты экспериментальных исследований по регулированию кислотно-основных свойств поверхности от воздействия высоковольтного коронного разряда приведены в отдельном нижеследующем разделе.
Воздействие высоковольтным коронным разрядом приводит к глубоким превращениям в объектах обработки и, как следствие, к изменениям в процессах гидратации от подобных воздействий.
Рентгеновские дифрактограммы исходного трехкальциевого силиката содержат линии CaO, причем их количество и интенсивность выше у активированных коронным разрядом образцов по сравнению с контрольными. Дифракционные отражения CaO (2,78; 2,76; 2,32; 2,31 и т.д.) у активированных образцов свидетельствуют о деформации связей кристаллической решетки под воздействием высоковольтного коронного разряда. Ослабление и разрыв связи Ca-O-S под воздействием высоковольтного коронного разряда приводит к интенсивному выщелачиванию и переходу ионов Ca++ в раствор. Исследованиями получено увеличение значений pH алитового теста, приготовленного на обработанном алите, до 13 против контрольного значения pH, равного 11.
Подобные объемные изменения в объекте обработки коронным разрядом стимулируют течение процессов структурообразования теста на ранних стадиях твердения. Так, если при необработанном алите отношение прочности камня в 7-суточном твердении к прочности в 14-суточном возрасте равно 0,56, то при обработанном алите коронным разрядом это отношение составляет 0,81. В абсолютном отношении превышение прочности камня на обработанном коронноым разрядом алите по сравнению с контрольной серией в ранние сроки твердения (при 7-суточном твердении) составляет 1,35.
ИК-спектры продуктов гидратации обработанного коронным разрядом трехкальциевого силиката свидетельствуют об островной структуре большей части образующихся гидросиликатов. Практическое отсутствие на спектрах полос, характерных для гидрооксида, свидетельствует об усвоении CaO продуктами гидратации трехкальциевого силиката и образовании гидросиликатов группы тобермолитов.
Кривые дифференциально-термического анализа образцов показывают стимулирующее влияние коронного разряда на фа-зообразование. Увеличивается количественное содержание низкоосновных гидросиликатов кальция, имеет место значительный рост эндотермического эффекта при 140-200 °С, в то время как эффект при 520 °C уменьшается вдвое, что свидетельствует об уменьшении содержания Са(ОН)2 и хорошо согласуется с уменьшением количества и интенсивности рефлексов Са(ОН)2 на рентгенограммах при обработке алита.
Электронно-микроскопические снимки микроструктуры продуктов гидратации активированных клинкерных минералов показали существенное влияние обработки высоковольтным коронным разрядом на характер кристаллизации, морфологии и количества новообразовании. Воздействие на исследуемые клинкерные минералы высоковольтным коронным разрядом приводит к четкой градации (в отличие от контрольных серий) в морфологии гидросиликатов от беспорядочной сетки до образования двух разновидностей новообразований у алита. Первая разновидность - это шаровые сростки тонкоигольчатых кристаллов гидросиликатов кальция типа CSH (I) и CSH (II). Вторая разновидность - ориентированные сростки крупных игольчатых кристаллов гидросиликатов кальция группы тоберморитов размером от 5 до 10 мкм. Размеры кристаллов Са(ОН)2 минимальны и составляют 1-4 мкм. Остатки негидратированных зерен алита окружены плотным слоем тонкоигольчатых кристаллов кальция. При этом отмечается развитая наружная поверхность за счет возникновения игольчатых новообразований.
Опираясь на существующие представления о поведении твердых тел кристаллического строения в сильных полях, можно ожидать, что установленная деформация связей кристаллической решетки, ослабление и разрыв связи Ca-O-Si будут зависеть от условий энергонагружения при высоковольтной обработке коронным разрядом. Это предопределяет различие в течении процессов структурообразования, в первую очередь, в изменении сорбционных свойств и образовании гидросиликатов при различных энергетических и режимных условиях высоковольтной обработки коронным разрядом. Косвенным подтверждением этому являются приведенные в табл. 4.1 результаты оценки прочностных свойств алитового и белитового камня в 28-суточном твердении при различных условиях обработки минералов.
Физико-химические исследования процессов структурообразования твердеющих композиций на основе компонентов, активированных высоковольтным коронным разрядом

Проведены исследования изменений в процессах структурообразования твердеющих композиций при высоковольтной активации смешанных вяжущих в различных режимах при двух отличных по своему воздействию видах обработки - коронным разрядом и электромагнитным полем высокого напряжения в условиях, исключающих коронный разряд. В качестве объекта принята композиция из 70 % портландцемента марки 500 и 30 % золы Томской ГРЭС, но обладающей вяжущими свойствами. Высоковольтную обработку осуществляли в течение 5 мин при напряжении на рабочем электроде, равном 60 кВ. Предметом исследований приняты изменения форм связи воды в твердеющей композиции при высоковольтной активации сухих проб вяжущих. Результаты ТГ-анализа для указанных выше видов обработки приведены в табл. 4.2. Там же приведены данные для контрольной (необработанной) серии образцов.
Физико-химические исследования процессов структурообразования твердеющих композиций на основе компонентов, активированных высоковольтным коронным разрядом

Из представленных в табл. 4.2 данных видно, что изменение условий высоковольтной активации и ее режимов приводит к регулированию сорбции воды и образованию гидросиликатов при твердении камня. Обращает на себя внимание факт более эффективного течения процессов структурообразования твердеющей композиции на обработанном короной вяжущем как в ранние, так и в более поздние сроки твердения по сравнению с контрольной (необработанной) серией. В большей части (за исключением одного режима) количество механически связанной воды в твердеющей композиции на активированном вяжущем меньше, чем в контрольной серии. По сравнению с контрольной серией, опираясь на результаты табл. 4.1, при высоковольтной активации имеют место более интенсивные процессы образования как высокоосновных, так и низкоосновных гидросиликатов при твердении.
Таким образом, физико-химическими исследованиями установлено, что высоковольтная активация вяжущих коронным разрядом стимулирует процессы структурообразования и способствует формированию структур твердения более лучшего качества. При этом показано, что, наряду с широко принятыми представлениями о воздействии коронного разряда на обрабатываемую поверхность, ответственными за последствия от обработки вместе с изменением поверхности свойств являются объемные изменения, связанные с деформацией и расшатыванием кристаллической решетки.