Гіпсові будівельні матеріали підвищеної міцності і водостійкості - Автореферат

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. Провідна установа:Донбаська державна академія будівництва та архітектури, кафедра технології будівельних матеріалів, виробів та автомобільних шляхів, Міністерство освіти і науки України, м. Макіївка. Автореферат розісланий „ 30 ” березня 2004 р. Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Ватуля Г.Л. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальність теми. До числа таких перспективних видів матеріалів відносяться гіпсові матеріали і такі, що містять гіпс. Науково-теоретична база технологічних процесів одержання і використання гіпсових вяжучих 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. 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. Термодинамічний метод застосовували для визначення ?Go = f(T) і Pн2о= f(T) реакцій дегідратації і для розрахунків іонних рівноваг реакцій гідратації сульфатів кальцію. 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 звязків сульфатів кальцію і енергії їх кристалічних ґраток; - отримано рівняння ?Go = 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)2о - Н2О, Н2SO4о - H2O, Al(OH)3o - Н2О. Установлено, що основним видом часток в поровому електроліті розчиненого сульфату кальцію є асоційовані молекули CaSO4оaq 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. 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. Узагальнено результати досліджень по взаємозв’язку між знаками заряду часток колоїдних розмірів, величиною доннанівського потенціалу й обємними змінами гіпсового каменю. дегідратація гіпс водостійкість Узагальнено фізико-хімічні явища, що лежать в основі підвищення водостійкості гіпсоцементних композицій. За темою дисертації опубліковано 40 наукових статей (з них 24 статті в наукових фахових в