Спосіб визначення строків тужавлення гіпсових в`яжучих речовин

Спосіб визначення строків тужавлення гіпсових в'яжучих речовин, який полягає у вимірюванні показників пластичної або структурної міцності, який відрізняється тим, що визначають питомий опір r і швидкість проходження поздовжніх ультразвукових хвиль u від початку приготування гіпсового тіста t , будують графічні залежності таких вимірювань і визначають сингулярну точку у зломі на графічній залежності r = f (t) , яка відповідає початку тужавлення, а для Корисна модель належить до немеханічних методів досліджень структуроутворення гіпсових в'яжучих речовин (ГВ), а саме для визначення початку і кінця тужавлення методами електропровідності і ультразвуковим та може бути використана у будівельній промисловості і матеріалознавстві для контролю якості матеріалу. Відомий спосіб визначення етапів процесу структуроутворення і кінетики твердіння неорганічних в'яжучих речовин за показниками пластичної або структурної міцності характеризується зміною граничної напруги зсуву дисперсної системи Рm, що визначається за методом заглиблення конуса у масу зразка [Дворкін Л.Й., Скрипник І.Г. Фізико-хімічні і фізичні методи досліджень будівельних матеріалів. Рівне: НУВГП, 2006 -220с., с.61-63]. Відомий спосіб не дозволяє визначити строки тужавлення гіпсових в'яжучих речовин. Найбільш близьким технічним рішенням є спосіб визначення строків тужавлення гіпсового тіста за допомогою приладу Віка з голкою [Державний стандарт України. Будівельні матеріали. Гіпсові в'яжучі. ДСТУ БВ.2.7-82-99. -К.: Держбуд України, 1999. -27с., с.12-13]. Відомий прилад і спосіб визначення не забезпечують достатньої точності вимірювання строків тужавлення гіпсових в'яжучих, і як попередній відноситься до механічних методів, в основу яких покладено переміщення конуса або голки в матеріал за певних умов, що є суб'єктивним фактором. Завданням корисної моделі є підвищення точності результатів вимірювань початку і кінця тужавлення гіпсового тіста з використанням об'єктивних методів досліджень. Поставлене завдання досягається тим, що у способі визначення строків тужавлення гіпсових в'яжучих речовин, який полягає у вимірюванні показників пластичної або структурної міцності, визначають питомий опір P і швидкість проходження поздовжніх ультразвукових хвиль u від початку приготування гіпсового тіста t, будують графічні залежності таких вимірювань і визначають сингулярну точку у зломі на графічній залежності P=f(t), яка відповідає початку тужавлення, а для u=f(t) - кінцю тужавлення. Твердіння в'яжучих, зокрема гіпсових, полягає в поступовому перетворенні пластичного тіста в штучний камінь. Процес структуроутворення ГВ супроводжується рядом хімічних і фізико-хімічних перетворень. Початком твердіння є тужавлення, в процесі якого пластичне тісто, що має значну рухливість, починає ущільнюватись і густішати, що відповідає початку тужавлення. Потім воно остаточно втрачає рухливість, перетворюючись на крихку твердоподібну масу, яка ще не має істотної міцності, що відповідає закінченню тужавлення. Подальші фізичні і фізико-хімічні процеси зумовлюють поступове наростання міцності, тобто 28096 (13) U тужавлення. (11) кінцю UA (19) u = f (t ) 3 твердіння. Проведені дослідження показали, що процес структуроутворення при твердінні ГВ відбувається в три стадії: - На першій стадії при замішуванні будівельного гіпсу із водою утворюється гетерогенна система у вигляді висококонцентрованої суспензії. Внаслідок дифузії молекул води в середину частинок гіпсу проходить руйнування їх полікристалічної структури І (гексагональна сингонія а=6,83; с=6,25Å). Розпочинається екзотермічна реакція гідратації моногідрату дисульфату кальцію із утворенням дигідрату сульфату кальцію: 2CaSO4·Н2О+3Н2О=2(CaSO4·2Н2О)+Q Гідратація в'яжучого відбувається топохімічно, тобто вода приєднується безпосередньо до твердої речовини. Реакція характеризується наявністю індукційного періоду, за час якого зазнають перетворень найбільш реакційноздатні частинки на поверхні і в об'ємі твердого реагента в області дефектів, потім утворюються зародки твердої фази продукту і виникають поверхні розділу твердих фаз новоутворень. В подальшому протікання топохімічної реакції приводить до росту із утворенням суцільного шару твердіючого продукту. Таким чином при твердінні будівельного гіпсу спочатку утворюється коагуляційна структура за рахунок виділення у вигляді гелю малорозчинного двоводного сульфату кальцію. З часом зв'язки між частинками зміцнюються і структура починає переходити у кристалізаційну (початок тужавлення). - На другій стадії проходить подальша гідратація, кристалізація і формування полікристалічної структури II дигідрату сульфату кальцію (моноклинна сингонія а=5,69; в=15,21; с=6,29Å; β=113,8°; z=4) супроводжується інтенсивним виділенням тепла і самосушінням гіпсу. Початок цього періоду відповідає закінченню тужавлення. - На третій стадії відбувається зрощування окремих кристалітів у суцільний каркас і подальше набирання міцності пов'язано із висиханням матеріалу як пористого тіла заповненого пересиченим розчином дигідрату сульфату кальцію до рівноважного стану із оточуючим середовищем. На цій стадії проходить перекристалізація і рекристалізація. Таким чином структуроутворення при твердінні ГВ проходить за коагуляційнокристалізаційним механізмом з топохімічною гідратацією, коли коагуляційно-тиксотропна структура переходить у конденсаційнокристалізаційну із подальшою кристалізацією. Результати експериментальних досліджень вказують на три характерні області в процесі твердіння ГВ і формування структури гіпсового каменю та на можливість більш точного визначення ультразвуковим методом закінчення тужавлення і здатність робити оцінку міцності виробів, знаючи залежність межі міцності при стиску Rcт від швидкості проходження поздовжніх ультразвукових хвиль u через досліджуваний 28096 4 зразок. За методом електропровідності залежність питомого опору P від часу аналогічна ультразвуковому методу, проте спостерігається зміщення областей 3-х стадій твердіння ГВ внаслідок значного вкладу домішкової провідності, а залежність пластичної міцності Рm від часу t не дає повної картини процесу твердіння. Поруч з зазначеним на графічних залежностях Ρ=f(t) на першій стадії твердіння чітко фіксується сингулярна точка у зломі кривої, яка відповідає початку тужавлення. Вказані методи досліджень описані в навчальному посібнику [Дворкін Л.Й., Скрипник І.Г. Фізико-хімічні і фізичні методи досліджень будівельних матеріалів. -Рівне: НУВГП, 2006 220с, с.95-99, 101-105]. Спосіб визначення строків тужавлення гіпсових в'яжучих здійснюється наступним чином. Беруть наважку гіпсу і готують тісто стандартної консистенції, відмічаючи за допомогою секундоміра момент всипання в'яжучого у воду, перемішуючи його протягом 30с з послідовним перенесенням шпателем в циліндричну поліетиленову обойму-комірку діаметром 30мм і висотою 37мм. Для вимірювання питомого опору Ρ на верхню і нижню частину обойми-комірки із досліджуваним зразком щільно прикладено металеві шайби, під'єднані до реохордного містка Р-38 із ступінчато-регульованим плечем порівняння і плавно-регульованим відношенням плечей та під'єднанням до джерела струму змінної напруги 220В (з метою уникнення поляризації електродів). Для вимірювання швидкості проходження поздовжніх ультразвукових хвиль використовується така сама обойма-комірка із досліджуваним зразком із щільно прикладеними до верхньої і нижньої поверхонь п'єзоелектричними датчиками, під'єднаними до приладу УК-10ПМС та використанням наскрізного прозвучування. За одержаними результатами досліджень будують графічні залежності Ρ=f(t) і u=f(t) та за сингулярними точками на яких визначають початок і кінець тужавлення. В такий спосіб стає можливим об'єктивне і прецизійне визначення строків тужавлення гіпсових в'яжучих речовин, стадій структуроутворення, наростання міцності у часі та оцінка міцності при стиску за тарировочною кривою "швидкість ультразвуку-міцність", що дає достатньо точні результати для практичних цілей як у виробничому, так і науковому плані при здійсненні контролю у промисловості або при розробці матеріалів із особливими властивостями як з використанням добавок-модифікаторів, так і без них.