Гіпсові будівельні матеріали підвищеної міцності і водостійкості

Размещено на http://allbest.ru

УКРАЇНСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ЗАЛІЗНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ

УДК 691.263.5 + 544.3

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

ГІПСОВІ БУДІВЕЛЬНІ МАТЕРІАЛИ ПІДВИЩЕНОЇ МІЦНОСТІ І ВОДОСТІЙКОСТІ

(фізико-хімічні та енергетичні основи)

cспеціальність 05.23.05 - будівельні матеріали та вироби

Кондращенко Олена Володимирівна

Харків - 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківській національній академії міського господарства (ХНАМГ) Міністерства освіти і науки України

Науковий консультант:доктор технічних наук, професор Пустовойтов Володимир Павлович, Харківська національна академія міського господарства, завідувач кафедри будівельної механіки

Офіційні опоненти:доктор технічних наук, професор Саницький Мирослав Андрійович, національний університет „Львівська політехніка”, завідувач кафедри будівельного виробництва;

доктор технічних наук, професор Ольгінський Олександр Георгійович, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, професор кафедри будівництва та експлуатації автомобільних шляхів;

доктор технічних наук, професор Ілюха Микола Григорович, Українська інженерно-педагогічна академія, завідувач кафедри хімії та машин і апаратів хімічного виробництва.

Провідна установа:Донбаська державна академія будівництва та архітектури, кафедра технології будівельних матеріалів, виробів та автомобільних шляхів,

Міністерство освіти і науки України, м. Макіївка.

Захист відбудеться „ 12 ” травня 2004 р. о 13 ³⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.820.02 при Українській державній академії залізничного транспорту за адресою 61050, м. Харків, майд. Фейєрбаха, 7.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Української державної академії залізничного транспорту за адресою 61050, м. Харків, майд. Фейєрбаха, 7.

Автореферат розісланий „ 30 ” березня 2004 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Ватуля Г.Л.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Важливою задачею стратегії державної політики в промисловості будівельних матеріалів є забезпечення будівництва ефективними конкурентноздатними матеріалами різного функціонального призначення, підвищеної якості, експлуатаційної стійкості, з переважним використанням для їхнього виготовлення місцевої і техногенної сировини, що дозволить заощадити значні матеріальні й енергетичні ресурси.

До числа таких перспективних видів матеріалів відносяться гіпсові матеріали і такі, що містять гіпс. Їх виробництво на сьогоднішній день вимагає розширення діапазону використання і відновлення технологічних рішень на основі сучасних наукових досягнень. Науково-теоретична база технологічних процесів одержання і використання гіпсових в'яжучих речовин і сульфатовмісних складів та бетонів уже не може повною мірою задовольняти вимогам ринку ні по кількості продукції, ні по забезпеченню економії матеріальних і енергетичних ресурсів.

Процеси дегідратації двоводного гіпсу при термічній обробці є основою для виробництва гіпсових в'яжучих матеріалів, а тому дослідження термодинаміки і кінетики цих процесів має важливе науково-прикладне значення.

Дослідження закономірностей переносу маси і тепла, що мають місце при термічній обробці дисперсних матеріалів, до яких відноситься і природний двоводний гіпс, немислимі без використання останніх досягнень загальної теорії тепломасообміну, у тому числі й тепломасообмінних процесів, що мають місце при термічній обробці гіпсу у завислому стані в турбулентному потоці теплоносія.

Не менш важливим й актуальним у теоретичному плані є вивчення елементарних актів і енергетики процесів дегідратації двогідрату сульфату кальцію, а також термодинаміки і кінетики реакцій розчинення і гідролізу напівводного гіпсу і процесів кристалізації двогідрату. Розрахунки іонних і мембранних рівноваг у системі напівводний гіпс-вода дозволяють теоретично обґрунтувати шляхи керування процесами тужавлення і твердіння гіпсового каменю з одержанням виробів підвищеної міцності і водостійкості.

Таким чином, ефективність рішення виникаючих задач у першу чергу залежить від розуміння сутності фізико-хімічних процесів, як термічної обробки вихідного двогідрату сульфату кальцію, так і процесів гідратації напівгідрату, структуроутворення гіпсового каменю і супутніх їм колоїдно-хімічних явищ, що впливають на властивості гіпсового каменю.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася відповідно до координаційного плану науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки України п.22 “Створення нових ефективних будівельних матеріалів, виробів і конструкцій на основі речовин органічного і неорганічного походження, технологій і устаткування для їхнього виробництва” і “Створення нових технологій, методів організації і механізації будівельних процесів”.

Автор брала участь у виконанні наступних держбюджетних науково-дослідних тем відповідно до вищевказаного координаційного плану: “Теоретичні і прикладні дослідження зі створення ніздрюватих і звичайних гіпсобетонів підвищеної міцності” (державна реєстрація № 0100U003099) і “Енерго- і ресурсозберігаючі технології і матеріали при будівництві й експлуатації огороджувальних конструкцій будинків” (державна реєстрація № 0101М001209).

Мета і задачі досліджень. Метою дисертаційної роботи є розробка наукових основ одержання гіпсових і гіпсовмісних будівельних матеріалів підвищеної міцності і водостійкості з урахуванням фізико-хімічних процесів.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:

- науково обґрунтувати вибір найбільш ефективних способів термічної обробки двоводного гіпсу з точки зору підвищення економічності процесу випалу і поліпшення якості продукту випалу, а саме одержання переважно -форми напівгідрату сульфату кальцію;

- дослідити термодинаміку і кінетику процесів дегідратації двоводного гіпсу, які є основою одержання гіпсових в'яжучих речовин, з обґрунтуванням найбільш ефективних параметрів їх протікання;

- обґрунтувати способи регулювання процесів твердіння гіпсу з урахуванням термодинаміки і кінетики реакцій розчинення і гідролізу напівгідрату і кристалізації двогідрату сульфату кальцію;

- дослідити механізм процесів структуроутворення гіпсу з урахуванням ролі колоїдно-хімічних явищ в цих процесах з метою наукового обґрунтування вибору добавок, які зміцнюють структуру гіпсового каменю;

- дослідити причини виникнення об'ємних змін гіпсового каменю для наукового обґрунтування підбору складів безусадних будівельних матеріалів;

- обгрунтувати способи підвищення міцності і водостійкості гіпсового каменю з урахуванням колоїдно-хімічних явищ в системі CaSO₄•2H₂O - CaSO₄•0,5H₂O - H₂O;

- розробити склади звичайних та ніздрюватих гіпсових матеріалів з підвищеними міцністю і водостійкістю;

- здійснити практичну реалізацію досліджень з впровадженням у виробництво.

Об'єкт дослідження - гіпсові будівельні матеріали.

Предмет дослідження - процеси одержання гіпсових будівельних матеріалів з урахуванням фізико-хімічних і енергетичних явищ.

Методи досліджень. Термодинамічний метод застосовували для визначення ДG^o = f(T) і Pн₂о= f(T) реакцій дегідратації і для розрахунків іонних рівноваг реакцій гідратації сульфатів кальцію. Електроповерхневі властивості визначали в електростатичному полі високої напруги і індикаторним методом визначення розподілу центрів адсорбції. Фізико-механічні властивості - методами визначення відповідно густини, теплопровідності, водостійкості, сорбційної вологи, міцності за стандартними методиками для звичайних і ніздрюватих будівельних матеріалів. Фазовий склад продуктів дегідратації і гідратації сульфатів кальцію оцінювали за допомогою диференційно-термічного і рентгенофазового аналізів та методом інфрачервоної спектроскопії. Кінетику процесу випалу гіпсу досліджували на дериватографі. Методи статистичних досліджень використовували для формування математичної моделі оптимізації складів гіпсових і гіпсовмісних пінобетонів.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в розробці наукових основ одержання гіпсових і гіпсовмісних будівельних матеріалів з підвищеною міцністю і водостійкістю з урахуванням фізико-хімічних процесів їх одержання, гідратації і структуроутворення, а саме:

- встановлено умовні структури сульфатів кальцію і виділено характерний для них структурний кістяк, що включає двомольну структуру CaSO₄. Розраховано середні енергії зв'язків сульфатів кальцію і енергії їх кристалічних ґраток;

- отримано рівняння ДG^o = f(T) і Pн₂о= f(T) для реакцій дегідратації сульфатів кальцію, що дозволило виявити межі термодинамічної стійкості фаз у системах CaSO₄ •2H₂O - H₂O і CaSO₄ •0,5H₂O - H₂O у залежності від температури і тиску;

- розраховано константи швидкостей реакцій термічного розкладання двоводного гіпсу при його випалі в турбулентному потоці газоподібного теплоносія. Установлено, що ефективність такого способу випалу більш ніж на три порядки вища чим при випалу у варочних казанах;

- уточнено процентне співвідношення усіх видів іонів і молекул в поровому електроліті в залежності від рН в системах Са(ОН)₂^о - Н₂О, Н₂SO₄^о - H₂O, Al(OH)₃^o - Н₂О. Установлено, що основним видом часток в поровому електроліті розчиненого сульфату кальцію є асоційовані молекули CaSO₄^о_aq дипольної структури (розрахункова рівноважна концентрація складає 6,3•10^-2 г-моль/л), що внесло уточнення до уявлень про механізм процесів гідратації і формування структури твердіючого гіпсового каменю;

- розраховано константи рівноваги і константи швидкостей реакцій розчинення і гідролізу напівгідрату сульфату кальцію і кристалізації двогідрату. Установлено, що найповільнішим актом є процес кристалізації двогідрату;

- експериментально визначені знаки зарядів активних центрів напівгідрату і двогідрату сульфату кальцію. Установлено, що процес тужавлення гіпсового тіста обумовлено коагуляцією часток двогідрату і напівгідрату крізь їх протилежно заряджені активні центри;

- розраховані мембранні рівноваги для колоїдної системи гіпс-вода, яка структурується. Установлена величина і знак заряду мембранного потенціалу часток двогідрату сульфату кальцію, що дорівнює Е = + 0,67 мВ;

- науково обґрунтовано способи підвищення міцності і водостійкості гіпсового каменю за рахунок застосування замість води замішування насиченого розчину напівводного гіпсу і уведення комплексної добавки, яка містить сульфат алюмінію, вапно і аеросил;

- науково обґрунтовано і розроблено склади і технологічні способи одержання звичайних і ніздрюватих гіпсобетонів підвищеної міцності і водостійкості, а також склади і способи одержання ніздрюватих бетонів на безгіпсовому цементі (БГЦ) з добавкою гіпсу у вигляді насиченого розчину.

Практичне значення одержаних результатів:

- розроблено технологічну схему термічної обробки двоводного гіпсу у турбулентному потоці газоподібного теплоносія, яка покладена в основу ескізного проекту установки для випалу гіпсу з реактором-конфузором для отримання переважно б-форми напівгідрату сульфату кальцію;

- розроблено склади гіпсового в'яжучого підвищеної міцності і водостійкості;

- розроблено склади і технології одержання ніздрюватих гіпсобетонів, і випущено дослідну партію теплоізоляційних плит з шаром з піногіпсобетону на Куряжському ДБК;

- розроблено склади і технологія одержання пінобетону на безгіпсовому цементі з добавкою гіпсу у вигляді насиченого розчину, що впроваджена на Павлоградському заводі “Буддеталь” і в територіальному центрі пінобетону (м. Бєлгород).

Особистий внесок здобувача. Основні результати дисертаційної роботи отримані здобувачем самостійно. Установлено умовні структури сульфатів кальцію і виділено характерний для них структурний кістяк, що включає двомольну структуру CaSO₄.

Виконано термодинамічні розрахунки рівнянь ДG^o = f(T) і Pн₂о= f(T) для реакцій дегідратації сульфатів кальцію, що дозволило виявити межі термодинамічної стійкості фаз у системах CaSO₄ •2H₂O - H₂O і CaSO₄ •0,5H₂O - H₂O у залежності від температури і тиску. Експериментально вивчена кінетика випалу двогідрату.

Обґрунтовано вибір найбільш ефективних методів термічної обробки з виходом на випал гіпсу у турбулентному потоці газоподібного теплоносія з отриманням переважно б-форми напівгідрату сульфату кальцію. Експериментально визначено знаки зарядів активних центрів часток напівгідрату і двогідрату сульфату кальцію колоїдного ступеня дисперсності в електростатичному полі високої напруги і індикаторним методом РЦА. Розраховано іонні рівноваги для реакцій гідратації напівводного гіпсу.

Досліджено термодинаміку і кінетику процесів розчинення і гідролізу напівгідрату і кристалізації двогідрату сульфату кальцію. Розраховано мембранні потенціали для колоїдних часток двоводного гіпсу. Узагальнено результати досліджень по взаємозв'язку між знаками заряду часток колоїдних розмірів, величиною доннанівського потенціалу й об'ємними змінами гіпсового каменю. дегідратація гіпс водостійкість

Узагальнено фізико-хімічні явища, що лежать в основі підвищення водостійкості гіпсоцементних композицій. Розраховано вихідні термодинамічні константи таумаситу і виконані термодинамічні розрахунки по визначенню умов його утворення й стійкості у воді. Встановлено безпечні співвідношення в продуктах гідратації гіпсоцементних композицій між ГСА та гідросилікатами кальцію. Розроблено і впроваджено склади звичайних і ніздрюватих гіпсобетонів підвищеної міцності і водостійкості і цементних ніздрюватих бетонів з добавками гіпсу у вигляді насиченого розчину.

Вірогідність наукових положень розроблених автором, а також вірогідність висновків і рекомендацій підтверджена результатами досліджень із застосуванням сучасних методів фізико-хімічного аналізу і високою збіжністю даних, отриманих у лабораторних умовах і при напівпромислових випробуваннях.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень доповідались на Міжнародній конференції з технічної хімії (Харків, 1997 р.), науково-практичній ювілейній конференції (ПГУПС) “Пенобетоны 3-го тысячелетия” (Санкт-Петербург, 1999 р.), Міжнародних нарадах з хімії та технології цементу (Москва, 1996, 2000 р.р.), Міжнародних семінарах по моделюванню і оптимізації композитів (Одеса, 2001-2003 р.р.), науково-практичних семінарах „Енергозберігаючі технології цементів та бетонів” (Харків, 2000, 2001 р.р.), 1-й Всеросійській конференції по проблемам бетону та залізобетону „Бетон на рубеже третьего тысячелетия” (Москва, 2001 р.), Всеукраїнській науково-технічній конференції (Київ, 2002р.), 1-му Міжнародному науково-практичному семінарі „Теория и практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве” (Дніпропетровськ, 2003 р.), Міжнародному конгресі „Современные технологи в промышленности строительных материалов и стройиндустрии”, (Бєлгород, 2003 р.), Міжнародній науково-практичній конференції „Наука, технология и производство силикатных материалов - настоящее и будущее” (Москва, 2003р.), на засіданнях міжкафедральних наукових семінарів Придніпровської академії будівництва та архітектури і Київського національного університету будівництва і архітектури (3, 10 лютого 2004 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 40 наукових статей (з них 24 статті в наукових фахових виданнях), отримано 5 патентів на винахід і 1 висновок на видачу патенту України.

Структура дисертації. Дисертація викладена на 296 сторінках і складається з вступу, 8 розділів, висновків, списку використаних джерел з 263 найменувань на 22 сторінках, містить 31 ілюстрацію по тексту, 12 ілюстрацій на 11 сторінках; 55 таблиць по тексту, 7 таблиць на 6 сторінках і додаток на 6 сторінках.

Дисертація являє собою узагальнені результати наукових досліджень, що отримані автором при виконанні НДР у Харківській національній академії міського господарства і Харківському державному технічному університеті будівництва й архітектури (на підставі договору про співпрацю).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі викладено актуальність поставлених задач.

У першому розділі приведено літературний огляд і дається загальна характеристика гіпсових в'яжучих речовин і виробів на їх основі, а також перспективи розвитку технології їх виробництва.

У розділі 2 дано опис застосованих матеріалів і методів досліджень.

У розділі 3 приведені результати термодинамічних і теплофізичних досліджень процесів одержання гіпсових будівельних матеріалів.

Процеси дегідратації двоводного гіпсу при його термічній обробці до напівводного і безводного є основою виробництва гіпсових в'яжучих речовин і мають велике науково-прикладне значення.

У системі CaSO₄•2H₂O - CaSO₄•0,5H₂O - H₂O відомо 6 стабільних модифікацій сульфату кальцію: CaSO₄·2H₂O; б - CaSO₄·0,5H₂O; в - CaSO₄·0,5H₂O; дві форми розчинного ангідриту - б-CaSO₄ і в-CaSO₄ та нерозчинний ангідрит - CaSO₄ (аналогічний природному ангідритові). Форми розчинного ангідриту в роботі не розглядались.

Для ефективного керування процесами випалу гіпсу важливо знати енергетику елементарних процесів дегідратації вихідного двогідрату з урахуванням перебудови структури, як вихідної речовини, так і продуктів: напівгідратів і ангідриту.

При аналізі проекцій структур сульфатів кальцію, були встановлені такі умовні структури: 4-х мольна - двогідрату; 4-х мольна - напівгідрату і 2-х мольна ангідриту, у яких основним структурним кістяком є структурний радикал 2 [CaSO₄ ], який має 4 зв'язки Са - О и 12 зв'язків S - O:

Розрахунок величин середніх енергій зв'язків проводився за методом Коттрелла, результати розрахунків приведені в табл.1.

Таблиця 1. Результати розрахунків середніх енергій зв'язків

Види зв'язків	Величини середніх енергій зв'язків, кДж/моль
	двогідрат	напівгідрат	ангідрит	вода
еСа-О	635,1	635,1	635,1	-
еS-O	237,2	237,2	237,2	-
еО-Н	466,1	466,1	-	466,1
еО…Н	7,03	1,21	-	-

Як видно з табл.1, величини середніх енергій зв'язків О-Н та О...Н - груп води в сульфатах кальцію є незначними, проте можна відзначити, що в двогідраті величина е_О...Н майже в 6 разів більша в порівнянні з такою у напівгідраті.

Це є підтвердженням більш легкої видаляємості води з його структури, і варто підкреслити, що зневоднювання кристалів двогідрату приводить до перекручування його ґрат, збільшуючи кількість дислокацій.

З викладеного стає ясним, яку велику роль в аналізі явищ, що обумовлюють фазові переходи в системі CaSO₄ - H₂O, грають зміни енергії зв'язків атомів у кристалах сульфатів кальцію.

Не менш важливою складовою такого аналізу є урахування енергетики самих кристалів, тому що величина енергії кристалічних ґрат дає уяву про їх міцність.

Розрахунок енергії кристалічних ґрат здійснювався за формулою Ферсмана:

U_к.р. = - ?Н^о_КА + ?Н^о_К + ?Н^о_А, (1)

де: U_к.р - енергія кристалічної гратки;

?Н^о_КА - теплота утворення з елементів кристалу КА;

?Н^о_К - теплота утворення газоподібного катіону даної солі;

?Н^о_А - теплота утворення газоподібного аніону даної солі.

Вихідні дані та результати розрахунків приведені в табл.2.

Таблиця 2. Вихідні дані та результати розрахунків U_к.р сульфатів кальцію

Вид кристалу	?Но298кр. кДж/моль	?НоК(газ), кДж/моль	?НоА(газ), кДж/моль	Uк.р , кДж/моль
CaSO4 (нерозчин.)кр	- 1433,6	+ 1894,9	- 745,3	2583,3
б -CaSO4•0,5Н2Окр	- 1577,8	+ 1674,7	- 745,3	2507,9
CaSO4 •2Н2Окр	- 2023,9	+ 1050,9	- 745,3	2327,9

Як видно з табл. 2, найбільшу енергетичну міцність має нерозчинний ангідрит (2583,3 кДж/моль), оскільки в ньому іони Са²⁺ і SO₄^2- найбільш щільно упаковані. У напівгідраті б- форми 0,5 молекули води в катіоні Са(Н₂О)_0,5²⁺ трохи розпушують ґрати, тому значення U_к.р знижується до 2507,9 кДж/моль і, тим більше, у двоводному гіпсі два молі води в комплексному катіоні Са(Н₂О)₂²⁺ ще більш знижують енергетичну міцність двогідрату, доводячи її до значення 2327,9 кДж/моль.

Викладене вище показує, що для керування процесом одержання високоміцного гіпсу досить важливим є дотримання необхідних термодинамічних параметрів реакцій зневоднювання двогідрату й у першу чергу точне знання температур переходу двогідрату в напівгідрат з урахуванням парціального тиску газоподібної води. Реакції розкладання водомістких з'єднань при нагріванні відносяться до реакцій за участю газоподібного середовища. Методика термодинамічних розрахунків подібних систем загально відома і включає спочатку розрахунок рівнянь ?G^o = f(T), а потім для заданих температур - розрахунок рівноважних значень парціальних тисків газу.

Були розглянуті наступні види реакцій:

1. CaSO₄ ·2H₂O_кр = б -CaSO₄ ·0,5H₂O_кр + 1,5 H₂О_ж

2. CaSO₄ ·2H₂O_кр = в -CaSO₄ ·0,5H₂O_кр + 1,5 H₂О_ж

3. CaSO₄ ·2H₂O_кр = б - CaSO₄ ·0,5H₂O_кр + 1,5 H₂O_газ

4. CaSO₄ ·2H₂O_кр = в - CaSO₄ ·0,5H₂O_кр + 1,5 H₂O_газ

5. H₂О_ж = H₂O_газ

Результати розрахунків приведені в табл. 3 і табл. 4

Таблиця 3. Значення ?G^o при різних температурах для реакцій 1 - 5

№ реакцій	Значення ?Go, кДж/моль при температурах, K
	298	329	345	368	373	378	381	400	408	420	423	473
1	4,8	4,2	2,9	1,97	1,8	1,6	1,47	0,75	0,46	0,00	- 0,08	- 1,76
2	4,2	3,7	3,5	2,3	2,01	1,72	1,55	0,46	0,00	- 0,75	- 0,36	- 4,1
3	17,5	10,7	7,2	2,3	1,2	0,00	- 0,54	- 4,61	- 6,3	- 8,9	- 9,5	- 20,1
4	18,5	11,6	8,1	3,01	1,9	0,75	0,00	- 3,98	- 5,74	- 8,4	- 9,0	- 19,8
5	8,5	4,8	3,1	0,54	0,0	- 0,6	- 0,88	- 2,93	- 3,81	- 5,02	- 5,32	- 10,4

Таблиця 4. Значення Р_HOгаз при різних температурах для реакцій 3 - 5

№ реакцій	Значення РHOгаз , МПа при температурах , К
	298	329	345	368	373	378	381	400	408	420	423	473
3	0,003	0,014	0,028	0,069	0,083	0,099	0,109	0,1998	0,254	0,356	0,386	1,2797
4	0,002	0,012	0,024	0,061	0,073	0,088	0,098	0,1824	0,233	0,331	0,3598	1,242
5	0,018	0,041	0,058	0,091	0,1	0,109	0,115	0,155	0,174	0,205	0,213	0,375

Встановлено, що реакція (1) до температури 373 К термодинамічно неможлива (?G^o₃₇₃ = + 1,8 кДж/моль), а при температурі більш 413 К стає можливою, за умови, що виділення води зберігається в рідкому стані, що відповідає тиску водяної пари > 0,194 МПа (по реакції 5). Саме при цих умовах і повинний проводитися процес одержання б - форми напівводного сульфату кальцію в автоклавах.

Реакція (2) до температури 413 К - термодинамічно неможлива, а при температурі вище 413 К в- напівгідрат якщо й утвориться, то відразу перетворюється в б- форму, оскільки вода при цьому знаходиться в рідкому стані і стійкою формою напівгідрату сульфату кальцію є б - форма.

Аналіз реакцій (3) і (4), що йдуть з утворенням газоподібної води, показує, що до температури 373 К їх протікання неможливе ні термодинамічно, ні кінетично. При температурі більш 373 К, з появою газоподібної води, вони кінетично стали б можливі, тому що теоретично газоподібна вода могла б утворюватися.

Згідно ж розрахунковими даними, реакція (3), з утворенням б-форми, стає термодинамічно можливою при температурі вище 378,2 К, а реакція (4), з утворенням в-напівгідрату - при температурі вище 381,2 К, причому протікання обох реакцій забезпечується, якщо в зоні реакції тиск води у вигляді пари досягає 0,13 МПа, що відповідає температурі 387 К. Що стосується в- напівгідрату, то його утворення стає можливим при температурі 381,2 К (Р_НОг= 0,1 МПа), хоча слід зазначити, що термодинамічно його утворення має меншу перевагу, ніж б- напівгідрату.

При температурі 400 К парціальний тиск газоподібної води, що утвориться при кипінні рідкої води (Р_НОг = 0,24 МПа), стає менше, ніж Р_НОг б- напівгідрату (Р_НОг= 0,25 МПа) і цей процес міг би стати основним для одержання високоміцного гіпсу. Але, очевидно, починаючи з 378 - 379 К, зріст зародків б- напівгідрату різко сповільнюється в зв'язку з кінетичними факторами, через недолік краплинно-рідкої води в системі, а потім і зовсім припиняється, і вони залишаються в тонкодисперсному стані, що називають в- напівгідратом.

Дослідження кінетики процесу дегідратації проводили на дериватографі по швидкості втрати ваги двогідрату (при атмосферному тиску). Для розрахунку константи швидкості реакції дегідратації запропоновано кілька моделей, у тому числі і модель, що зв'язує утворення зародків нової фази зі ступенем завершеності реакції.

Результати експерименту приведені в табл. 5.

Таблиця 5. Результати розрахунків константи швидкості реакції дегідратації двоводного гіпсу при його випалі у завислому стані

Температурний інтервал, К	Ступінь завершеності реакції, б	Час екпсозиції (ф), с	Константа швидкості реакції, k
473- 573	0,6	0,13	3,9•10+3
473- 573	1,0	0,26	3,5•10+3

З даних табл. 5 видно, що процес повного перетворення двогідрату, при його випалі у завислому стані, протікає усього за 0,26 с замість 1 години, як у варочних казанах, тобто більш, ніж на три порядки швидкіше.

Аналіз величин констант швидкостей реакцій дегідратації по обох режимах говорить про задовільну збіжність величин цих констант по кожнім режимі, що надає право вважати рівняння Ерофєєва цілком придатним для опису цих процесів.

Для випалу двоводного гіпсу у турбулентному потоці теплоносія з одержанням в-форми напівводного гіпсу була розроблена установка і отримано патент України.

Для того, щоб при випалі гіпсу у турбулентному потоці газоподібного теплоносія одержати б- форму напівгідрату сульфату кальцію, потрібно забезпечити перепад тиску і можливість регулювати температуру в реакторі таким чином, щоб вода видалялась у рідкому стані, як це доведено нашими термодинамічними розрахунками (див. табл. 4). Аналіз конструкційних параметрів реактору дозволив запропонувати його форму у вигляді усіченого конусу (конфузору) і оформити заявку на винахід, матеріали якої було покладено в основу ескізного проекту на одержання напівгідрату сульфату кальцію переважно -форми.

У розділі 4 були розглянуті результати термодинамічних і кінетичних досліджень реакцій гідратації напівводного гіпсу.

Для аналізу механізму реакцій напівгідрату сульфату кальцію з водою необхідно було детально розглянути області його існування в розчині і визначити параметри цих рівноважних фаз у чистій воді.

Границі й умови існування фаз у водному розчині в нормальних умовах ми визначили шляхом термодинамічного розрахунку іонних і фазових рівноваг, допускаючи можливість досягнення рівноважного стану в кожній реакції.

Після встановлення рівноважного стану стало можливим більш виразно розраховувати константи швидкостей реакції по кожній із зазначених стадій.

Аналіз показав, що в системі в-CaSO₄•0,5Н₂О - Н₂О в залежності від рН можуть знаходитися у певних комбінаціях такі види часток: в- CaSO₄•0,5Н₂О_кр, Н₂О_ж, Н⁺_aq, ОН^-_aq, Са(ОН)⁺_aq, Ca²⁺_aq, НSO₄^-_aq, SO₄^2-_aq, CaSO₄⁰_aq.

Було розглянуто процес гідратації по стадіях: розчинення, гідроліз і кристалізація з урахуванням наявності в розчині недисоційованих комплексів у вигляді молекул CaSO₄⁰_aq.

Можливі схеми постадійних реакцій гідратації в-напівгідрату та значення G₂₉₈^o і К_р приведені в табл.6.

Таблиця 6. Рівняння можливих реакцій розчиненя і гідролізу

№ п/п	Рівняння реакцій	G298o, кДж/моль	Кр
1	CaSO4•0,5H2Oкр + 1,5H2Oж = CaSO4oaq + 2H2Oж	+ 6,85	6,3•10-2
2	CaSO4•0,5H2Oкр + 1,5Н2Ож = Ca2+aq + SO42-aq + 2H2Oж	+ 20,72	0,24•10-3
3	CaSO 4•0,5H2Oкр +1,5Н2Ож = Сa(OH)+aq + SO42-aq+ H+aq + +H2Oж	+ 93,74	0,39•10-15
4	CaSO4 oaq + H2Oж = Ca(OH)+aq + SO42-aq + H+aq	+ 86,88	0,62•10-15
5	Ca(OH)+aq + H+aq = Ca2+aq + H2Oж	+ 72,98	6,03•10-12

Аналіз табл. 6 показує, що первинною і найбільш переважною реакцією процесу розчинення є реакція (1) з утворенням асоційованих молекул CaSO₄⁰_aq.

Результати розрахунків рівноважних значень концентрацій часток, які знаходяться у розчині в процесі гідратації, і рівноважних значень рН приведено в табл.7.

Таблиця 7. Результати розрахунків рівноважних концентрацій реакцій розчинення і гідролізу

№ реакції	Рівноважні активні концентрації іонів і молекул, г-іон/л і г-моль/л	Рівноважні значення рН
	[ CaSO40aq ]	[Ca2+aq ]	[ Ca(OH)+aq]
	розрах.	експ.	розрах.	експ.	розрах.	експ.	розрах.	експ.
1	6,3•10-2	5,44•10-2	-	-	-	-	-	-
2	-	-	1,55•10-2	5,44•10-2	-	-	-	-
3	-	-	-	-	0,34•10-5	-	5,47	5,44
4	6,29•10-2	-	-	-	0,34•10-5	-	5,47	5,44
5	-	-	0,34•10-5	-	0,0	-	8,5	-

Аналіз приведених даних говорить, що в поровому електроліті при розчиненні і гідролізі в- напівгідрату основна частка маси належить молекулам CaSO₄⁰_aq і дорівнює 6,3·10^-2 г-моль/л, що дотепер ніким не відзначалося. Термодинамічні властивості цієї молекули і будуть визначати кристалізацію двогідрату. З огляду на це, нами було запропоновано замішувати напівводний гіпс не чистою водою, а насиченим розчином двогідрату, або ще краще напівгідрату, що сповільнює процес тужавлення на 15 % і прискорює набір міцності на 40 %.

Таким чином, стадія розчинення в- напівгідрату проходить переважно за крізьрозчинним механізмом з утворенням у розчині в основному асоційованих молекул CaSO₄⁰_aq у кількості 99,99 %. Потім наступає стадія гідролізу CaSO₄⁰_aq, з утворенням комплексного іона Ca(ОН)⁺_aq, іонів SO₄^2-_aq і Н⁺_aq і підкисленням розчину до значення рН = 5,47. Потім йде перетворення іонів Ca(ОН)⁺_aq у їхню стійку форму - Ca²⁺_aq і зв'язування вже вільного іона ОН^-_aq іоном Н⁺_aq з утворенням води, що супроводжується нейтралізацією порового електроліту (рН = 7).

Були також виконані розрахунки констант швидкості розчинення, гідролізу в- напівгідрату і кристалізації двогідрату сульфату кальцію.

У 5-му розділі розглянуті закономірності процесів структуроутворення і формування початкової і кінцевої міцності гіпсового каменю і механізм його об'ємних змін. Структуроутворення, що має місце при гідратаційному твердінні гіпсових в'яжучих речовин, являє собою процес динамічного розвитку полідисперсної системи. При цьому процес структуроутворення включає наступні стадії, які накладаються одна на одну: виникнення зародків гідратної фази; ріст кристалів гідрату; виникнення кристалізаційних контактів; утворення просторової коагуляційної, а потім кристалізаційної структури.

Прояв молекулярних і електростатичних валентних сил пов'язано з наявністю на поверхні часток напівгідрату і двогідрату електричних зарядів на різного роду активних центрах. В даний час уже не викликає сумнівів факт, що в основі утворення багаторівневих структур твердіння в'яжучих речовин лежать колоїдно-хімічні явища, прояв яких обумовлений їх взаємодією з водою з утворенням гідратних фаз, зародки яких, у процесі свого росту обов'язково проходять стадію колоїдного ступеня дисперсності (1-100 нм), і урахування яких дозволяє вирішувати багато важливих питань керування цими складними процесами. Утворення гідратних часток колоїдного ступеня дисперсності в системах в'яжуче - вода, як уже вказувалося вище, є наслідком або розчинення вихідного в'яжучого, або кристалізації і перекристалізації гідратів з пересиченого порового електроліту, що повною мірою обумовлює і катіонно-аніонний склад рідкої фази. Нескомпенсовані електричні заряди активних центрів гідратних часток у нанометровому діапазоні їхніх розмірів створюють систему локалізованих станів. З огляду на велику практичну важливість знання кількісних значень центрів адсорбції і знаків їх заряду, нами були виконані експериментальні дослідження з визначення таких для в- напівводного і двоводного гіпсу за допомогою індикаторного методу (РЦА). Було встановлено, що для напівводного і двоводного гіпсу переважними центрами є кислі і помірно-кислі активні центри (знак +), але присутні і основні та помірно-основні центри, які мають негативний заряд (знак -). Ці дані були підтверджені і при дослідженні порошків дво- і напівгідрату в електростатичному полі високої напруги. Отримані результати дали підставу зробити висновок, що процес тужавлення в гіпсовому тісті обумовлено коагуляцією часток двогідрату та напівгідрату крізь їх різнойменнозаряджені активні центри.

Міцність структури гіпсового каменю визначається насамперед кількістю і типом кристалічних зростків, що залежать від ступеня пересичення, а також ступеня гідратації. Тому для керування процесами структуроутворення і росту міцності необхідно у воду замішування вводити добавки, що регулюють швидкість розчинення і кристалізації новоутворів і - наповнювачі, що мають знаки зарядів поверхні протилежні таким продуктів гідратації.

У розділі 6 розглянуто механізм об'ємних змін в тверднучому гіпсовому камені. Невід'ємною властивістю мінеральних в'яжучих речовин, у тому числі і гіпсу, є їх об'ємні зміни при твердінні і використанні. На цей час встановлено, що основними реакціями у в'яжучих системах, внаслідок протікання яких виникають об'ємні зміни структури, є реакції гідратації СаО, MgО, напівводного гіпсу і реакції утворення комплексних солей типу гідросульфоалюмінатів кальцію і їм подібних сполук. Більшість дослідників схильні вважати, що основною причиною розширення є різні види тиску, які можуть виникати в системі: кристалізаційний, гідравлічний, диспергаційний, осмотичний і т.п. Одночасно вважається, що збільшення об'єму твердої фази при гідратації багато в чому визначає виникнення внутрішніх напружень у їх структурі. Слід зазначити, що всі ці уявлення неодноразово піддавалися глибокому критичному аналізові, однак багато питань і дотепер залишаються, щонайменше, дискусійними і вимагають додаткового аналізу. Численні посилання на те, що в процесах розширення чи ледве не основну роль грає збільшення молекулярного об'єму твердої фази при переході від безводних продуктів до гідратних є щонайменше не коректні, тому що в розрахунках не враховувався молекулярний об'єм води, яка входить до реакції гідратації. Це видно з аналізу табл. 8.

Таблиця 8. Порівняльні дані по зміненню молекулярних об'ємів деяких видів мономінеральних в'яжучих в реакціях гідратації

№ п/п	Реакції гідратації	Прирощення абсолютного об'єму твердої фази	Контракція
		см3	%	см3	%
1	CaSO4 ·0,5H2Oкр + 1,5H2Oж = = CaSO4·2H2Oкр	19,85	36,50	7,17	8,81
2	СаОкр + Н2Ож = Са(ОН)2 кр	16,33	96,71	1,69	4,83
3	MgOкр + Н2Ож = Mg(ОН)2 кр	13,05	115,90	4,97	17,00

З табл. 8 видно, що сума молекулярних об'ємів речовин у лівих частинах рівнянь реакцій гідратації завжди більша ніж продуктів гідратації, тобто всі ці реакції протікають зі зменшенням об'єму - контракцією. З табл. 8 також видно, що для систем, що структуруються, у яких відзначається розширення, величина контракції завжди набагато менша в порівнянні з усадочними системами. Так для системи СаО - H₂O величина контракції складає всього 4,83 %, для CaSO₄ ·0,5H₂O - H₂O - 8,81 % і лише для MgО вона трохи вища ~ 17,0 %.

Не дивлячись на те, що у водних системах, що розширюються, сумарна зміна молекулярних об'ємів вихідних речовин - завжди більша, ніж у продуктів гідратації, вони все-таки розширюються. Це говорить про те, що для пояснення причин розширення потрібна наявність додаткового фактора або декількох факторів, що забезпечували б не тільки компенсацію контракції як такої (безусадочність), але і перевищення цього контракційного об'єму (розширення).

Давно відомо, що набухають клітини тваринних організмів і рослинних тканин (деревина, насіння практично усіх видів рослин і т.п), а також окремі види глинистих мінералів (монтморіллоніт та інші), окремі види органічних полімерів і тому подібне. Порівнюючи поводження зазначених вище систем при їх контакті з водою можна знайти загальні ознаки, властиві всім системам, що набухають, а саме - обов'язковий прояв у них колоїдно-хімічних явищ, за рахунок яких і виникають ті додаткові фактори, які необхідно було враховувати при аналізі явищ, що лежать в основі об'ємних змін, а саме - усмоктування диполів води зарядженою поверхнею часток колоїдного ступеня дисперсності.

Урахування хімічної взаємодії напівгідрату з водою вимагає замість об'єму використовувати перенос маси (або концентрацій), а замість потенціалу - осмотичний тиск. Урахування електричної взаємодії вимагає використання переносу електричних зарядів у виді іонів і диполів води, а як потенціал - мембранний потенціал.

Для з'ясування ролі знака заряду колоїдних часток і виникаючих при їхній взаємодії з поровим електролітом величин осмотичного тиску і мембранного потенціалу, а також їхнього впливу на товщину гідратних плівок води, нами був використаний математичний апарат розрахунку розподілу іонів і розрахунку мембранного потенціалу Доннана. Схема розрахунку мембранних рівноваг у класичних системах типу NaCl - NaR, розділених напівпроникною мембраною, через яку іон R^-1 не здатний до дифузії, виявилася аналогічною схемі розрахунку розподілу іонів між поровим електролітом і дифузійним шаром колоїдної міцели, у якій роль іонів, що не дифундують, грають потенціалвизначаючі іони, міцно зв'язані з поверхнею колоїдних часток.

Ґрунтуючись на цих принципах нами були виведені формули, необхідні для розрахунку як мембранного розподілу іонів по обидві сторони умовної мембрани між міцеловим (внутрішнім) і міжміцеловим (зовнішнім) розчинами, так і величини доннанівського потенціалу і осмотичного тиску, що спостерігається, які дозволили дати оцінку додаткової зміни товщини плівок осмотично усмоктуваної води частками двоводного гіпсу колоїдних розмірів. Для часток двогідрату колоїдних розмірів експериментально було установлено їх сумарний позитивний знак заряду. Природним є те, що при виникненні умов, при яких у колоїдних системах виникає доннанівський розподіл іонів, це явище в обов'язковому порядку супроводжує виникнення різниці електричних потенціалів по обидві сторони умовної мембрани, як і у випадку з розчинами, розділеними напівпроникною мембраною для одно-одноосновних солей, що визначається за формулою:

?Е = 0,059 lg , (3)

де: Х та Y - концентрації солі відповідно в зовнішньому і міцеловому розчинах в момент рівноваги; Z - концентрація противоіонів в міцеловому розчині.

Аналіз результатів розрахунку за формулою (3) показує, що всі значення ?Е, для позитивно заряджених колоїдів, мають знак плюс. Це вказує на те, що під знаком логарифма у формулі (3) завжди знаходиться число більше одиниці, а десятковий логарифм такого числа завжди є позитивним.

Таким чином, різниця потенціалів по обидві сторони умовної мембрани в колоїдних системах, що структуруються, у тому числі й у системі напівгідрат-вода, яка названа доннанівським потенціалом (Е), є позитивною величиною. Виходячи з викладених теоретичних положень, крім рівняння по розподілу концентрацій по обидві сторони умовної мембрани для дводвоосновних солей типу CaSO₄, були виведені рівняння по визначенню величини доннанівського потенціалу:

X² = (Z + Y)•Y; E = + (4)

Хоча величини осмотичного тиску, що спостерігається, і доннанівського потенціалу не великі, але вони властиві кожній частці двогідрату колоїдного ступеня дисперсності. Осмотичний тиск, що спостерігається, буде забезпечувати розширення системі за рахунок усмоктування позитивно зарядженою поверхнею часток диполів води, орієнтованих біля неї негативно зарядженими кінцями. А от число переорієнтованих диполів піддається адитивності, тобто чим більше число колоїдних часток в одиниці об'єму і чим більше сумарна товщина їхніх водних оболонок, тим більша величина об'ємних змін буде мати місце в даній системі. Установлено, що найбільше значення спостерігаємого осмотичного тиску тим вище, чим вище величина доннанівського потенціалу. Надлишок електроліту стримує набрякання і знижує осмотичний тиск. Величина набрякання залежить не тільки від концентрації зовнішнього розчину, але і від валентності іонів. Чим вище валентність іонів, тим менша товщина дифузного шару.

Варто мати на увазі, що в системі, що структурується, розширення починає виявлятися, як уже вказувалося вище, тільки при досягненні “стислих” умов. Встановлення цих фактів відкриває завісу ще над одним складним явищем матеріального світу - об'ємними змінами матеріалів, що структуруються, якими є більшість будівельних матеріалів, у тому числі і гіпсовий камінь.

Аналіз існуючих експериментальних досліджень з установлення взаємозв'язку між осмотично зв'язаною водою в гіпсовому камені і його об'ємними змінами, показав, що зменшення величини - потенціалу викликає зменшення розширення, а збільшення його величини - приводить до росту розширення. На величину - потенціалу впливає концентрація добавки, що вводиться до гіпсу, і валентність іону. Цей вплив виявляється в ефекті стиску дифузійної частини подвійного електричного шару, зменшенні величини - потенціалу і зменшенні розширення. Сумарне розширення -напівгідрату складає 3,7•10^-3 мм/м, а -напівгідрату - майже в два рази менше (1,7•10^-3 мм/м), що пояснюється більшою величиною - потенціалу тверднучих паст з -напівгідрату та його більш крупною текстурою.

На підставі приведених даних можна зробити висновок, що осмотично зв'язана вода, утримувана поверхнею новоутворів при гідратації в'яжучих, значно впливає на об'ємні деформації і є однією з причин, що викликають усадку або розширення, що цілком підтверджує приведені вище теоретичні закономірності.

У розділі 7 приведені результати досліджень по обґрунтуванню способів підвищення міцності і водостійкості гіпсового каменю і сульфатовмісних матеріалів.

Гіпсовий камінь, як продукт затвердіння повітряної в'яжучої речовини, яким є напівводний гіпс, при контакті з водним середовищем знижує свою міцність на 50 - 60 % . Це відбувається за рахунок процесів розчинення як контактів зрощення кристалічного зростку до досягнення в поровому електроліті насиченого розчину двогідрату, так і розклиніваючої дії водних плівок на елементи структури, приводячи до їх роз'єднання і відповідно до зниження міцності. Цьому також сприяють і процеси перекристалізації. У тому випадку, коли гіпсовий камінь піддається впливові проточної води, зниження його міцності відбувається досить швидко за рахунок необоротного розчинення двогідрату і його виносу за межі об'єму гіпсового каменю.

Разом з тим досвід показує, що при відсутності прямого контакту гіпсового каменю з водою, вироби на його основі є цілком довговічними. Показником водостійкості гіпсового каменю є коефіцієнт розм'якшення К_р, величина якого коливається в межах 0,35 - 0,5. Водостійкими ж є матеріали, К_р яких дорівнює 0,8 і вище.

Приведений у розділі 4 аналіз реакцій розчинення, гідролізу і кристалізації в системі напівгідрат сульфату кальцію - вода показав, що основною складовою частиною порового електроліту в цій системі є асоційовані молекули CaSO₄⁰_aq, змінюючи концентрацію яких, можна регулювати швидкість як строків тужавлення, так і набору міцності гіпсу.

Виходячи з цих теоретичних передумов, для регулювання процесів тужавлення і твердіння гіпсового каменю було рекомендовано воду замішування готувати у виді насиченого розчину напівгідрату сульфату кальцію.

1 і 1^* - склади на гіпсі Г-3, відповідно із звичайною водою і насиченим розчином напівгідрату сульфату кальцію;

2 і 2^* - склади на гіпсі Г-5, відповідно із звичайною водою і насиченим розчином напівгідрату сульфату кальцію.

Склади (1^*) і (2^*) забезпечують більш швидкий набір міцності гіпсового каменю, підвищення міцності склало: для складу 1^*- 40 %, а для складу 2^* - 50 %. Крім того, подовжилися терміни початку і кінця тужавлення відповідно на 15 і 20 %, знизилася величина водов'яжучого відношення з 0,6 до 0,476.

Разом з тим, аналіз опублікованих по цьому питанню матеріалів показав, що найбільш ефективним методом підвищення водостійкості й атмосферостійкості гіпсового каменю і гіпсобетону є використання гіпсоцементних композицій.

У роботі були проаналізовані реакції, які відбуваються в сульфо-вапняковій, сульфо-вапняково-кремнеземистій і сульфоалюмосилікатній системах. У результаті встановлено, що найбільший інтерес, з погляду підвищення водостійкості, мають сульфоалюмінатна і сульфоалюмосилікатна системи.

Слід зазначити, що спільне введення напівводного гіпсу й аморфного кремнезему впливає на зниження кінцевої міцності цих композицій через зміну оптимальних умов утворення етрингіту.

При цьому, було встановлено, що цілком стійка структура каменю в сульфоалюмінатній системі утворюється при співвідношенні SiО₂/С₃А ? 4,8.

Для з'ясування причин виникнення деструктивних процесів, крім ролі алюмінатної фази, необхідно враховувати експлуатаційні фактори довкілля (наявність вологи, вуглекислоти повітря, температури). З літературних джерел відомо, що перетворення, які протікають в алюмінатній фазі цементуючого каменю, при тривалому впливі на них вологи, не є основною причиною руйнування гіпсоцементних матеріалів.

Експериментально була встановлена важлива роль у процесах деструкції перетворень з участю карбонатної і силікатної фаз, бо у всіх зруйнованих зразках була виявлена наявність таумаситу 3Ca•SO₃•CO₂•SiО₂•14,5H₂O - гідросульфокарбосилікату кальцію.

Причому, вміст таумаситу в зруйнованих зразках звичайно складав близько 60 % від загальної маси.

Встановлено, що цей мінерал виникає у продуктах гідратації гіпсоцементно-пуцоланових композицій не тільки в результаті тривалого впливу вологи, але і процесу карбонатізації при твердінні. Присутність етрингіту інтенсифікує процес утворення таумаситу.

У зв'язку з малою його вивченістю, нами були проведені термодинамічні розрахунки для реакцій утворення таумаситу і стійкості його у воді.

З цією метою методом структурної аналогії були розраховані вихідні термодинамічні константи таумаситу, що дало можливість провести розрахунки по визначенню величин ДG₂₉₈^o реакцій утворення таумаситу за кількома можливими схемами.

Результати розрахунків приведені відповідно в табл. 9 і 10.

Таблиця 9. Термодинамічні константи таумаситу

Назва сполуки	Структурна формула	ДН298о, кДж/моль	ДG298o, кДж/моль	S298o, Дж/моль•о
Таумасит (повна формула)	Ca6[Si(OH)6]2•(CO3)2•(SO4)224H2O	- 17406,4	- 15146,3	1752,26
Таумасит (в розрахунку на 1 моль SiO2)	Ca3•Si(OH)6 •CO3 •SO4 •12H2O	- 8703,2	- 7573,13	879,6

Таблиця 10. Результати розрахунків ДG₂₉₈^o и Рдля реакцій утворення таумаситу

№ п/п	Реакції утворення таумаситу	ДG298o, кДж/моль	Р, МПа
1	3 CaO•Al2O3•3CaSO4 •32H2Oкр + 2СаСО3 + + 2(1,76 CaO•SiO2• 2,617H2O) + 2,166 Н2Ож = = Ca6 [Si(OH)6]2 •(CO3)2 •(SO4)2 •24H2Oкр + + CaSO4 • 2H2Oкр + 4,4Са(ОН)2 кр + 2 Al(OH)3ам	+ 68,2	-
2	3CaO•Al2O3•3CaSO4 •32H2Oкр + 2СО2 (газ)+ 0,166Н2Ож + + 2(1,76 CaO•SiO2• 2,617H2O) = CaSO4 • 2H2O<...

Подобные документы

• Стінові та перегородочні вироби

  Особливості виготовлення виробів з гіпсу, які характеризуються вогнестійкістю і низькою теплопровідністю. Негативні властивості гіпсових виробів, такі як недостатня водостійкість, зменшення міцності при зволоженні. Перегородкові плити в розбірних формах.
  
  практическая работа [57,4 K], добавлен 25.01.2011
  

• Споживчі властивості будівельних матеріалів та речовин

  Рослинні, мінеральні, невипалювальні та випалювальні будівельні матеріали. Сировина для виготовлення та технологія керамічних виробів. Технологія червоної будівельної цегли. Основні зв’язувальні будівельні речовини, технологія вапна, гіпсу та цементу.
  
  контрольная работа [326,6 K], добавлен 17.11.2010
  

• Фізичні властивості будівельних матеріалів

  Визначення густини, пористості, водопоглинання, водостійкості та міжзернової пустотності матеріалів. Властивості портландцементу, гіпсу, заповнювачів для важкого бетону. Проектування складу гідротехнічного бетону, правила приготування бетонної суміші.
  
  учебное пособие [910,3 K], добавлен 05.09.2010
  

• Бетон та залізобетон в архітектурі

  Характеристика основних властивостей бетону - міцності, водостійкості, теплопровідності. Опис технології виготовлення залізобетонних конструкцій; правила їх монтажу, доставки та збереження. Особливості архітектурного освоєння бетону та залізобетону.
  
  курсовая работа [4,0 M], добавлен 12.09.2011
  

• Міжповерхове перекриття

  Склад збірного балочного міжповерхового перекриття. Розрахунок і конструювання збірної залізобетонної плити з круглими пустотами, міцності перерізів, нормальних до поздовжньої осі, рігеля, міцності перерізу колони, арматури підошви фундаменту.
  
  курсовая работа [413,5 K], добавлен 21.11.2008
  

• Будівельні конструкції

  Збір навантажень та порядок і формули розрахунку зусиль на плиту перекриття, розрахунок моментів, що на неї діють. Визначення площі арматури при армуванні дискретними сітками, особливості армування рулонними сітками. Розрахунок міцності похилих перерізів.
  
  контрольная работа [478,0 K], добавлен 26.11.2012
  

• Силікатна промисловість. Будівельні матеріали

  Головні підгалузі силікатної промисловості та їх значення в житті сучасної людини. Керамічні вироби і матеріали. Різновиди щільних і пористих гончарних виробів. Види скла та компоненти, що використовують для його виробництва. Технологія отримання цементу.
  
  презентация [619,4 K], добавлен 20.02.2014
  

• Способи і правила укладання плитки на вертикальну поверхню на цементному розчині

  Комплекс робіт із застосуванням системи матеріалів на основі сухих будівельних сумішей. Матеріали, які використовують для облицювальних робіт. Матеріали для кріплення плиток та заповнення швів. Підготовка плитки та поверхні. Правила укладання плиток.
  
  реферат [859,5 K], добавлен 27.08.2010
  

• Процеси у виробництві будівельних матеріалів і виробів

  Змішування компонентів будівельних сумішей. Параметри, що впливають на якість їхнього змішування. Диспергіроване змішування сипких матеріалів. Формування будівельних сумішей. Дозування сипких і рідких матеріалів. Класифікація процесів грануляції.
  
  учебное пособие [9,2 M], добавлен 26.09.2009
  

• Виробництво будівельних розчинів, бетонних та асфальтобетонних сумішей

  Вивчення технології виробництва будівельних розчинів та бетонних сумішей на неорганічних в'яжучих речовинах. Схема компоновки обладнання бетонорозмішуючих підприємств. Виробництво асфальтових в'яжучих сумішей на органічних речовинах, їх види і склад.
  
  реферат [40,1 K], добавлен 21.12.2010
  

• Фундаменти мілкого закладення та пальові фундаменти

  Опрацювання фізико-механічних характеристик ґрунтів та оцінка ґрунтових умов. Перевірка міцності перерізу по обрізу фундаменту. Призначення розмірів низького пальового ростверка і навантажень на нього. Визначення кількості паль і їх розташування.
  
  курсовая работа [134,7 K], добавлен 06.07.2011
  

• Хімія і будівельні матеріали

  Рівняння реакції, яке передає процес одержання скла, його властивості. Вироби з глини, їх властивості, призначення та класифікація. Цегла як штучний камінь форми паралелепіпеда, виготовлений з мінеральних матеріалів та підданий термічній обробці.
  
  презентация [1,0 M], добавлен 09.06.2014
  

• Проектування залізобетонного каркасу

  Компонування конструктивної схеми збірного перекриття. Розрахунок багатопустотної плити перекриття по граничним станам І та ІІ групи. Визначення зусиль в ригелі поперечної рами. Розрахунок міцності ригеля по перерізам нормальним до повздовжньої вісі.
  
  курсовая работа [506,2 K], добавлен 18.12.2010
  

• Розрахунок клеєфанерної плити

  Характеристика конструктивних елементів покриття. Визначення основних розмірів плити. Перевірка міцності фанерної стінки на зріз. Розрахунок клеєнофанерної балки з плоскою стінкою. Перевірки прийнятого перерізу за першим і другим граничними станами.
  
  курсовая работа [198,2 K], добавлен 24.01.2013
  

• Розрахунок монолітного залізобетонного акведука

  Визначення основних розмірів конструкцій: лоток, прольоти другорядних балок і виліт консолей, поперечні перерізи основних несучих елементів. Розрахунок і конструювання лотока. Визначення навантажень, зусиль у перерізах, міцності конструкційних елементів.
  
  курсовая работа [659,2 K], добавлен 09.10.2009
  

• Методи улаштування гідроізоляції під плиткове покриття

  Вимоги до підлоги щодо міцності й дотримання санітарно-гігієнічних норм. Конструктивне вирішення підлоги. Інтенсивність навантажень підлог залежно від механічного впливу. Класифікація покриттів підлог. Технологічний процес влаштування гідроізоляції.
  
  реферат [4,1 M], добавлен 27.08.2010
  

• Розрахунок і конструювання балок перекриття

  Вибір схеми розміщення балок перекриття. Визначення міцності за нормальними перерізами. Розрахунок і конструювання плити перекриття з ребрами вгору. Проектування ригеля таврового поперечного перерізу з полицею внизу. Конструювання фундаменту під колону.
  
  курсовая работа [517,5 K], добавлен 29.11.2012
  

• Розвиток та розміщенння промисловості будівельних матеріалів в Україні

  Будівельний комплекс - одна з головних галузей народного господарства України. Промисловість будівельних матеріалів - передумови та фактори її розміщення. Родовища природних будівельних матеріалів України, розміщення та особливості видобування.
  
  курсовая работа [64,2 K], добавлен 22.02.2004
  

• Оптимізація технології дорожнього будівництва

  Актуальні питання розвитку технології дорожнього будівництва. Умови забезпечення міцності і працездатності дороги. Взаємозв'язок технології та організації робіт. Забезпечення ефективного виконання робіт. Характеристики надійності автомобільної дороги.
  
  реферат [401,5 K], добавлен 22.05.2013
  

• Розрахунок підпірної стінки для транспортного будівництва

  Визначення геометричних розмірів підпірної стінки та міцності її конструкції. Характеристики ґрунтів, тиск набережної. Розрахунок навантажень, які діють на стінку та на поверхню ґрунту; гідростатичний тиск води. Визначення ваги стінки, оцінка стійкості.
  
  курсовая работа [904,0 K], добавлен 07.01.2016
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам