Реферат на тему




Скачать 442.29 Kb.
НазваниеРеферат на тему
страница1/2
Дата конвертации15.02.2016
Размер442.29 Kb.
ТипРеферат
источникhttp://knigaliv.ru/DOC/144412.rtf
  1   2




Реферат


на тему:


«Теория структуры образования и оптимизация структуры ИСК»


2009

1. Основные процессы в технологии строительных материалов


Технология – наука о процессах и способах переработки используемых сырьевых продуктов. Химическая технология – наука о методах и процессах химической переработки сырья в строительные материалы и изделия. Основными элементами технологий являются сырье, энергия и аппаратура. Эти элементы тесно взаимосвязаны и обусловлены экономикой, состоянием и уровнем научно-технического потенциала.

Сырьем служат исходные вещества или смеси различных веществ, состоящие из двух или большею количества компонентов, которые поступают в переработку для получения определенной разновидности строительного материала. Чаще для этих целей используют природное сырье. Оно добывается из недр земли или из ее поверхностных слоев, являясь в основном неорганическим материалом. В меньших размерах для этих целей применяют органические природные вещества, а также побочные продукты промышленности, сельского и лесного хозяйств и др.

Неорганическое сырье подразделяют на неметаллическое и металлическое. При производстве строительных материалов преимущественно применяют неметаллическое, при изготовлении металлических строительных изделий и конструкций – металлическое сырье. Из неметаллического природного сырья чаще используют горные породы и породообразующие минералы, особенно оксиды, силикаты, карбонаты и другие сравнительно однородные по составу и свойствам природные вещества.

Из органических природных видов сырья следует отметить каменные и бурые угли, нефть, растительные вещества, торф и вещества, как правило, неоднородные по своему составу и содержанию различных соединений углерода вещества. В качестве сырья используют и побочные продукты от других производств: шлаки металлургического процесса, золу от сжигания каменного угля и кокса и др. Особенно много побочных продуктов возникает при производстве минеральных строительных материалов.

Сырьевые природные продукты и техногенное сырье используют в производстве строительных материалов и изделий после их предварительной обработки, составляющей важнейший этап подготовительных работ в технологиях.

При изготовлении строительных материалов и изделий сырье подвергают комплексу механических, химических, физико-химических, тепловых и других воздействий. В результате реализации и определенной последовательности этих технологических воздействий сырье либо изменяет только форму и размеры частиц вещества, получает большую однородность и очищается от загрязнений, либо претерпевает существенные изменения состава, внутреннего строения и качественных характеристик.

Каждая разновидность строительных материалов и изделий нуждается в специфической технологии. Последняя выражается своим регламентом, параметрами режимов, минимальным размером затрачиваемой энергии и сырьевых ресурсов, достижением экономически эффективных результатов и высоких показателей качества готовой продукции. Необходимо соблюдение непрерывности технологического процесса, хотя иногда может оказаться более целесообразной и периодичность, особенно в химической технологии.

При большом разнообразии специфических технологий материалов и изделий они содержат и ряд типичных операций. Это связано с тем, что в их основе лежат одинаковые физические или физико-химические зависимости, сходные кинематические схемы действия оборудования и машинного парка, общие методы использования тепловой или иного вида энергии и т.п.

К типичным переделам, предопределяющим процессы структурообразования у материалов и изделий, относятся:

основные – подготовительные работы, перемешивание отдозированных сырьевых компонентов, формование получаемой смеси и уплотнение отформованных изделий, специальная обработка уплотненных изделий до полного их отвердения, технический контроль качества готовой продукции;

вспомогательные – контроль за кондицией технологического регламента, транспортирование сырья и перемешанной смеси, перемещение готовых изделий, складирование сырья и изготовленной продукции, хранение материалов на складах.

Следует отметить, что на структурообразование влияют не только основные, но и вспомогательные переделы. При транспортировании, складировании, хранении или других вспомогательных операциях возможно значительное снижение качества ранее подготовленных материалов. Возможно, однако, и повышение качества, если материалом не только сохраняются приданные ему дополнительные потенции, но они возрастают при реализации некоторых операций, например на стадии транспортирования, хранения.

К подготовительным работам относится комплекс операций, сопутствующих практически всем технологиям. Их основное назначение – придать сырью технологическое состояние, удобное и эффективное для его прохождения по последовательному циклу переделов с образованием готовой продукции. На этой стадии технологии важно полнее раскрыть и по возможности преувеличить потенциальную энергию сырья, чтобы на последующих этапах свободная внутренняя и поверхностная энергии перешли в другие ее формы, способствуя процессам новообразований и возникновению фаз, отличных от исходных сырьевых, а также структуры внутреннего строения готового материала.

В зависимости от разновидности сырья подготовительные операции заключаются: в измельчении, помоле, распушении и других способах перевода сырья в тонкодисперсное состояние; фракционировании, просеве, промывке и других методах очищения поверхности частиц и разделения их на отдельные группы по гранулометрическому. составу; увлажнении или обезвоживании сырья; нагревании, обжиге и охлаждении сырья перед употреблением в смесях; обогащении, т.е. повышении однородности сырья по массе, прочности и другим качественным показателям, что нередко совмещается с физико-химической обработкой в целях дополнительного повышения активности поверхности частиц или изменения ее полярности, поверхностного натяжения и т.п.

Измельчение и помол – наиболее распространенные подготовительные операции. Уменьшение размеров частиц грубозернистых сырьевых материалов вызывается необходимостью: обеспечения определенного соответствия между размерами частиц смеси и конструктивными элементами изделий, облегчения технологических операций на стадиях приготовления смеси, повышения плотности и однородности дробленого материала, увеличения удельной поверхности порошкообразного вещества после помола исходного материала. Известно, что между размером зерен у и удельной поверхностью х существует обратная пропорциональная зависимость:


х = а/уn,


где а – величина поверхности частицы, размер которой равен 1.

Эту зависимость можно изобразить в виде гиперболической кривой. С уменьшением размера каждой частицы общая поверхность измельченного вещества увеличивается, тогда как объем частицы при сложении обломков остается постоянным. Быстро увеличивающаяся с измельчением поверхность обладает особым запасом поверхностной энергии, которая в дальнейшем расходуется при смешении нескольких компонентов в общую смесь для формирования изделий из смеси с протеканием реакций по поверхностям раздела.

Операцию измельчения или помола нередко совмещают с разделением получаемого продукта по крупности частиц просеиванием или сепарацией. Эта операция называется разделением сырья по фракциям.




Другой операцией является промывка зернистых фракционных материалов: песка, дробленого камня, гравия – в целях уменьшения количества пыли и глины в смеси. Материалы промывают чистой водой или с добавлением химических веществ. Но имеются и сухие способы очищения зернистых сырьевых материалов, что предохраняет их от смерзания в зимний период работ, например колориметрические, рентгеносепарационные и др.

Нередко исходные сырьевые материалы подвергают так называемому обогащению, т.е. повышению однородности по прочности и плотности и т.п. В основе обогащения лежат физические законы. В зависимости от принятого способа они могут быть законами гравитации, сепарации, флотации, упругости и др. Эффективность способа оценивают по степени обогащения, количеству обогащенного продукта и его качеству.

Весьма важная роль в подготовительный период отводится тепловому воздействию на сырьевой материал, чтобы его просушить, нагреть до необходимой температуры и даже подвергнуть кратковременному обжигу в целях, например, частичной или полной его дегидратации, аморфизации, укрупнения частиц для понижения пластичности.

Процесс сушки назначают с учетом особенностей исходного сырья как многокомпонентной системы, состоящей из вещества, слагающего сырьевой материал, влаги, воздуха и паров воды. Если сырьевой материал подвергнуть воздействию теплового агента или специальных источников нагрева, то с поверхности материала влага испаряется, а внутри перемещается к поверхности испарения за счет капиллярных сил, градиентов влажности и температуры.

Общее влагосодержание W после прогрева сырьевого материала уменьшается пропорционально продолжительности сушки т, т.е. по линейному закону. Температура поверхности материала в этом интервале остается постоянной и равна температуре адиабатического насыщения воздуха. Температура в центральных слоях материала продолжает повышаться и достигает температуры адиабатического насыщения позже, в точке д. На отрезках я – б и в-г уменьшение влагосодержания идет не по прямому закону.

Зависимость скорости сушки от ее продолжительности показана на рис. 2.3. После высушивания материал нагревают до необходимой температуры. Нередко сушку и нагрев совмещают в одном тепловом агрегате, например в сушильном барабане или на колосниковой решетке.

Нагревание материала, выпаривание влаги или растворителя, оказавшихся в нем, а также последующее охлаждение и другие тепловые процессы протекают в соответствии с законами теплоотдачи.





Основное уравнение теплопередачи устанавливает зависимость между тепловым потоком Q и поверхностью F теплообмена

Передача теплоты на расстояние осуществляется тремя способами: теплопроводностью, конвекцией, излучением. Эти способы теплопередачи описываются соответственно законами Фурье, Ньютона и Стефана – Больцмана. В реальных условиях теплота чаще всего передается комбинированным способом, однако один из них все же будет преобладающим.

На стадии подготовительных работ производят нередко также физико-химическую или химическую обработку сырьевых материалов. Она повышает активность подготавливаемых компонентов смеси, облегчает и ускоряет основную технологическую операцию, благоприятствует получению лучших качественных характеристик ИСК. Такая обработка заключается обычно в добавлении в смесь специальных веществ, имеющих различные или комплексные функции: уплотняющие, минерализующие, порообразующие, гидрофобизирующие, коагулирующие и т.п. Она может быть совмещена с механической обработкой, например, путем помола сырья в смеси с добавкой. Тогда свежеобразующаяся поверхность измельчаемых частиц поглощает добавочное вещество с образованием на поверхности молекулярных пленок или новых химических соединений, повышая активность порошкообразного материала.

Некоторые сырьевые компоненты находятся в жидком состоянии и вступают во взаимодействие с твердыми компонентами смеси. Поэтому, чтобы усилить их индивидуальные особенности, их, подобно твердым, подвергают нагреванию, рафинированию, электромагнитному воздействию, обогащению с введением добавочных веществ, например поверхностно-активных ингибиторов, электролитов и др.

Подготовленные сырьевые материалы транспортируют к местам временного накопления для последующих операций. При прогрессивной технологии транспортирование является не только перемещением, но используется так же, как дополнительный фактор, положительно влияющий на структурообразовательный процесс. В этих целях предусматриваются не только конструктивно-технологические мероприятия по защите материалов в пути, но и дальнейшая активизация материалов с помощью соответствующих агентов.

В емкостях временного накопления и хранения подготовленных сыпучих материалов возможны заторы при их перемещении с образованием устойчивых сводов. Для борьбы с образованием сводов в толще сыпучего материала используют специальные устройства.

На качество смеси изготовляемого строительного материала может сильно влиять точность дозирования. Если под влиянием внешних или внутренних причин нарушается точность дозирования или ритмичность перемещения отдозированных компонентов к смесительному аппарату, то в процессе перемешивания возможно снижение качества получаемой смеси и готового материала.

Для большинства технологий перемешивание отдозированных материалов является главной операцией, предопределяющей качество смеси и готовой отформованной продукции. В смесительных аппаратах, особенно при производстве безобжиговых конгломератов, возникают, развиваются, а иногда и почти полностью завершаются основные процессы структурообразования вяжущей части, в частности микрослоев. Но возможно, что перемешивание – это всего лишь обычная разновидность подготовительной работы, например, при изготовлении шихты с последующим нагреванием ее до расплава при производстве обжиговых изделий.

Наибольшее распространение получил способ перемешивания с введением в смесь механической энергии от внешнего источника, а среди типов смесителей – роторные принудительного действия. Механическое перемешивание осуществляется в две стадии: 1) предварительное смешение сухих компонентов; 2) смешение с жидкостью, принятой как обязательный компонент изготовляемой смеси безобжиговых ИСК или как возникающей из легкоплавких веществ при изготовлении обжиговых ИСК.

При введении в смесь жидкого компонента дальнейший процесс механического перемешивания основывается на закономерности обтекания твердых дисперсных частиц потоком жидкости. В зависимости от скорости движения частиц фазы в среде возникают ламинарные потоки или турбулентные завихрения. В последнем случае происходит отрыв пограничных слоев среды от поверхности твердых частиц. При ламинарном режиме перемешиваются в основном только те слои, которые непосредственно примыкают к лопастям и участвуют во вращении вместе с ними. При турбулентном режиме происходит более интенсивное перемешивание слоев жидкости с отрывом их от лопастей мешалки. При высокоразвитой турбулентности часто затраты на дополнительную мощность для увеличения частоты вращения вала мешалки не соответствуют получаемому эффекту перемешивания, например по значениям коэффициентов тепло- и массоотдачи.

При перемешивании в один этап жидкую среду подают в смесительный аппарат одновременно с твердыми компонентами смеси. Поверхность твердых частиц смачивается, а температура смеси выравнивается по всему объему, так как компоненты были приняты с неодинаковой температурой и, кроме того, процесс смачивания – экзотермический. Количество выделяемой теплоты смачивания может быть измерено микрокалориметрами или другими аналогичными приборами в лабораторных условиях. Оно характеризует степень интенсивности взаимодействия компонентов. Если, например, в поверхностном слое преобладают отрицательные гидроксильные ионы, то смачиваемость водой полная, количество выделяемой теплоты большое, а поверхность частиц относится к гидрофильной.

Если превалируют положительные ионы тяжелых' металлов то высокая смачиваемость обеспечивается при контакте с маслом, и тогда поверхность твердых частиц относится к олеофильной. При полном смачивании в других жидкостях частицы характеризуются как лиофилъные, причем независимо от разновидное™ жидкой среды полное смачивание указывает на способность твердых частиц к растворимости в ней с образованием истинных растворов как гомогенных систем. Следовательно, лиофильность связана с малым межфазным натяжением, устойчивостью поверхностей к взаимному слипанию и растворимости.

Более характерным процессом при перемешивании компонентов является формирование гетерогенной системы, которая отличается от гомогенной наличием двух или большего количества фаз, контактирующих между собой по поверхностям раздела.

Характер поверхности твердых тел можно существенно изменить добавлением поверхностно-активных веществ, когда, например, гидрофильная поверхность может стать гидрофобной или гидрофобная поверхность – гидрофильной. Вводимые в жидкую среду поверхностно-активные вещества широко используют для повышения смачиваемости поверхности твердых тел, что основано на снижении разности полярностей между поверхностью частиц твердого тела и жидкостью.

С увеличением интенсивности принудительного перемешивания уменьшается толщина диффузионного слоя, в пределах которого протекают процессы самопроизвольного выравнивания концентраций, ускоряется образование гетерогенной системы в целом. Эта скорость возрастает при непрерывном обновлении поверхности контакта и при возрастании поверхности твердой или жидкой фазы, например, при перемешивании по принципу противотока, к тому же нередко совмещаемого с дополнительной диспергацией твердого компонента или «кипящем слое».

Гетерогенный процесс часто сопровождается возникновением и накапливанием в смеси новой фазы в результате выделения растворенного вещества из пересыщенного раствора, протекания химических реакций, в частности в твердой фазе, с образованием соответствующих соединений, формирования пузырьков газа или пара и др. Наибольшее количество новообразований возникает под влиянием вводимых в смесь катализаторов. Для замедления реакций пользуются не положительными катализаторами, ускоряющими реакцию, а отрицательными – ингибиторами.

Среди гетерогенных процессов немалое значение в структурообразовании конгломератов имеют физическое поглощение и химическое – хемосорбция. Из окружающей среды сорбируются те вещества, которые способны уменьшить поверхностную энергию, что соответствует так называемой адсорбции. Возможен и обратный процесс – увеличение энергии, например величины поверхностного натяжения, за счет частичной десорбции, что означает отрицательную адсорбцию. Повышение температуры и понижение давления, а также снижение концентрации адсорбируемого вещества способствуют десорбции ингредиента, ранее физически поглощенного адсорбентом.

Структурообразование с участием поверхностно-активных веществ происходит с предварительным образованием на поверхности моно- и полимолекулярных слоев. Прочность фиксации адсорбционного слоя обусловлена величиной поверхностной энергии, природой адсорбента, но не величиной его поверхности. Последняя же предопределяет количество вещества, адсорбируемого из раствора. Но поверхность может не полностью покрываться адсорбционным слоем. Степень насыщения ее адсорбатом при данной температуре зависит от концентрации адсорбируемого вещества в окружающей среде.

Свежеприготовленная смесь обладает определенной удобообрабатываемостью, что выражается в ее реальной способности воспринимать технологические операции по формованию и уплотнению изделий.

Смеси с весьма малой вязкостью пракически не требуют уплотнения при формовании изделий или покрытий, что составляет значительное технологическое удобство. Для воспроизведения литьевой технологии в смесь вводят нередко соответствующие пластификаторы или даже суперпластификаторы. Введенные даже в малых количествах они способствуют резкому понижению вязкости смеси, облегчая формование изделий и в том случае, когда их очертания отличаются повышенной сложностью. Той же цели достигают дополнительным увеличением количества жидкостной среды в смеси, что должно быть каждый раз обосновано с общих позиций оптимизации структуры и требований к конкретным видам оптимальных структур.

При использовании смесей с повышенной вязкостью, обладающих на реологической кривой условным динамическим пределом текучести и предельным напряжением сдвига, важно не допустить при формовании напряжений, способных разрушить сплошность изделия. Так, например, в некоторых случаях отмечается образование дефектов структуры, если допустить

напряжение в массе, превышающее Р2. Опыт показывает, что для хорошо формующихся смесей величина отношения должна быть не ниже 10-6. Конкретные и точные пределы реологических характеристик зависят от разновидности смеси и технологического способа формования – пластичного, вибрационного без пригруза или с пригрузом и т.п.

Формование изделий сопряжено, как правило, с плотной укладкой смеси, зернистых или другого вида заполнителей.

В зависимости от разновидности смеси формование производится с использованием укладчиков, прессов, экструдеров, каландров и других машин. Выбор оптимального способа формования и уплотнения зависит от характера исходного сырья и массовости производства, требуемых свойств и вида изделий. Но при всех способах важно обеспечить связность и начальную прочность изделий с последующим упрочнением их на других стадиях обработки.

Во многих технологиях формование и уплотнение смеси совмещаются в одну операцию, в результате чего химические и физико-химические процессы, обеспечивающие структурообразование на микро- и макроуровнях, протекают также одновременно. К ним относятся тиксотропное разжижение и упрочнение, массо- и теплообмен, перемещение заполняющей и вяжущей частей относительно друг друга с образованием плотной структуры к концу выполнения такой совмещенной операции. Естественно, что в этот период не прекращаются главные структурообразующие процессы – сорбционные, растворения и другие процессы, которые, подобно тому как это было на стадии перемешивания смеси, завершаются возникновением новых соединений и фаз, хотя и в сравнительно ограниченных количествах. Гораздо в больших размерах они выделяются на последующих стадиях технологии, например при тепловой обработке отформованных и уплотненных изделий.

К весьма значительному технологическому переделу, влияющему на структурообразование ИСК, как и других материалов, относится специальная обработка отформованных и уплотненных изделий с помощью одного, двух или большего числа внешних воздействий на материал в некотором последовательном или комбинированном порядке. Обработка может быть тепловой, тепло-влажностной, химической, электрофизической, автоклавной, вакуум-пропиточной, радиационной и др. Основная цель обработок – обеспечить развитие процессов микро- и макроструктурообразования с возможно более полным переводом систем из устойчивого состояния в термодинамически устойчивое. И хотя соответствующие процессы могут продолжаться и после произведенной обработки, в том числе в эксплуатационный период работы конструкции, однако большинство их протекает на стадии обработки, реже – на стадии выдерживания изделий в обычных, «нормальных» условиях.

Эффективность обработки характеризуется постепенным или быстрым упрочнением структуры свежеизготовленных изделий с переходом ее в твердое или твердообразное состояние. Отвердевает в основном вяжущая часть, поскольку другая заполняющая часть конгломерата состоит из смеси уже твердых компонентов. В вяжущей части формируется либо одна новая фаза, либо их может быть несколько. Новая фаза в виде химических соединений, возникающих под влиянием хемосорбционных реакций на поверхности твердых частиц или в растворе, вначале появляется в виде скопления микрозародышей как центров реакции и их развития с увеличением в размерах до мельчайших кристалликов. Затем продукты химических реакций выделяются в самостоятельную фазу, концентрация которой со временем нарастает.

Кроме химических реакций к образованию новой фазы приводит кристаллизация растворенного вещества из пересыщенного раствора.

Пересыщенный раствор обладает сравнительно небольшой термодинамической устойчивостью. В соответствии с современными взглядами сначала появляются зародыши новой фазы в виде скопления малого числа молекул, образования ассоциаций частиц при столкновениях в растворе отдельных ионов растворенного вещества.

На определенном этапе частицы-зародыши достигают критического размера, при котором каждая обладает достаточной поверхностной энергией, чтобы вызвать дополнительное адсорбирование частиц растворенного вещества. Увлекаются и мельчайшие твердые частицы других веществ, находящихся в системе, в том числе частиц новообразований. Зародыши становятся, таким образом, центрами кристаллизации. Последние выделяются сначала в виде аморфных частичек, которые обычно с большой скоростью переходят в кристаллическое состояние с укрупнением за счет наслоения вещества на гранях кристалликов. Большое влияние на свойства оказывает характер установившегося контакта и связей между отдельными кристаллами, особенно когда они состоят не из одного, а из двух, трех и большего числа их видов, например, в твердых сплавах или в продуктах кристаллизации из сложных растворов. Значительное влияние на прочность, деформативность и другие свойства оказывает контактирование кристаллов или их обломков через тонкие прослойки инородного вещества, нередко находящегося в стеклообразном состоянии.

Стеклообразные вещества характеризуются, во-первых, изотропностью и, во-вторых, способностью при нагревании переходить постепенно в жидкое состояние. Известно, что кристаллическое вещество полностью переходит в жидкое состояние при одной характерной для него постоянной температуре. Возможен самопроизвольный переход вещества из стеклообразного в кристаллическое состояние, сопровождаемый выделением в небольших количествах теплоты, преодолением энергетического барьера, связанного с образованием вокруг частиц двойных адсорбционных и ионных оболочек, прослоек среды повышенной вязкости. В технологии этот барьер нередко преодолевается наложением дополнительных механических воздействий на твердеющую систему.

В различных видах вяжущего вещества устанавливаются после отвердения системы определенные соотношения объемов кристаллической и аморфной фаз, которые под действием эксплуатационных факторов могут претерпевать отклонения как за счет дополнительного выделения новообразований, так и за счет упорядочения в расположении частиц стекловатой фазы с постепенным переходом ее в кристаллическое, в той или иной мере деформированное состояние.

К процессам структурообразования и сопутствующим им явлениям относятся также контракция и усадка, экзотермический и эндотермический эффекты, релаксации и ретардации.

Контракция состоит в самопроизвольном сжатии системы с уменьшением ее первоначального объема в основном в связи с образованием новых химических соединений, с переходом некоторой доли объемной жидкой среды в химически связанное состояние. Поскольку продукт реакции является, как правило, новой фазой микро- и макроструктуры, то возникающая пористость оказывает существенное влияние на качество этой материальной системы.

Усадка – уменьшение в объеме, которое происходит под влиянием сжимающих капиллярных сил, перехода твердых компонентов в жидкое состояние с последующим заполнением пор и пустот жидкой средой, испарения части жидкой среды или ее синерсзиса, снижения температуры, в том числе вследствие эндотермического эффекта. Общая усадка состоит из физической и химической усадок.

В отдельных материальных системах вместо усадки наблюдается разуплотнение с увеличением объема конгломерата или вяжущей части. Это явление происходит вследствие набухания, полиморфного превращения, химического или физико-химического присоединения большого количества жидкой среды с увеличением в объеме аморфных или кристаллических новообразований, расширения объема при повышении температуры, в частности за счет экзотермических эффектов.

В результате усадки и набухания, тем более повторяющихся в технологический период изготовления конгломерата или в эксплуатационный период, нередко возникают самопроизвольные напряжения в материале и, как следствие, образование микротрещин с возможным ухудшением физико-механических свойств строительных изделий. Различными приемами: регулированием режима отвердения, введением дополнительных компонентов в смесь и другими – удается уменьшить или полностью исключить влияние усадочных напряжений или деформаций, связанных с разуплотнением структуры.

Тепловые эффекты обусловлены химическими реакциями и физическими модификациями. Эндотермические эффекты возникают при разрушениях кристаллической решетки или испарении жидкости, полиморфных превращениях вещества. Экзотермические эффекты и реакции обусловливаются образованием новых фаз, сопровождаются поглощением газовой среды, переходом неустойчивого аморфного состояния в кристаллическое.

Релаксация и ретардация – соответственно процессы самопроизвольного снижения напряжения при фиксированной деформации и изменения деформации при фиксированном внутреннем напряжении. И то и другое происходит под влиянием перемещений атомов, ионов, молекул, отдельных звеньев молекулярных цепей. В структурообразовании ИСК эти спонтанные процессы имеют как положительное, так и отрицательное значение. Во всех случаях эти процессы и характеризующие их параметры учитываются в расчетах ползучести и прочности элементов строительных конструкций.

Таким образом, комплекс сложных процессов и явлений, возникающих и развивающихся в период технологических переделов до определенного уровня, а затем постепенно угасающих, позволяет получать изделие из подготовленных и отдозированных компонентов. Подавляющее количество процессов и явлений из этого комплекса характерно для вяжущей части конгломерата, поскольку именно ее компоненты к моменту объединения наиболее активны. Структурообразование ИСК условно возможно расчленить на множество более простых процессов и явлений, подобно тому как сложные химические реакции представляют собой определенное параллельное или последовательное – сочетание простых реакций. Преобладающую роль в структурообразовании играют процессы, обеспечивающие формирование и отвердение вяжущей части, т.е. микроструктуры конгломерата. На стадии макроструктурообразования особая роль принадлежит процессам взаимодействия по границам раздела структурных элементов с отвердением всей системы ИСК и с оформлением готового изделия. Структура такого изделия отныне становится единой, монолитной. В расчетных схемах ее нередко условно представляют как состоящую из микро- и макроструктурных частей.

Чтобы технологические переделы были эффективными, а качество продукции более высоким, обосновывают их оптимальные режимы и параметры на всех основных стадиях производства. Обычно их устанавливают опытным путем, хотя этот метод становится недостаточным при возрастании габаритов выпускаемой продукции. Поэтому вводят определенные расчетные модели, в которых имитируют состояние и поведение реальных конгломератных смесей. Основной реологической характеристикой в этих расчетах и исследованиях служит вязкость предельно разрушенной или полностью ненарушенной структуры, а также частично разрушенных структур. Вторая реологическая характеристика – предельное напряжение сдвига – позволяет описывать уравнением напряженное состояние смеси при оптимизации технологических режимов и параметров.

Спонтанно протекающим в технологическом процессе переделом является отвердение конгломератной системы, в первую очередь ее вяжущей части. Но отвердение, являясь комплексом сложных процессов, остается мало доступным для визуальных наблюдений. Поэтому разработана гипотетическая общая теория отвердения ИСК.

Отвердевание – сложный процесс перехода матричного вещества ИСК из жидкого или жидкообразного состояния в твердое. У безобжиговых конгломератов вяжущая часть обнаруживает первые признаки отвердевания еще на стадии ее перемешивания, когда возникают ассоциации молекул или химических соединений, которые сопутствуют структурообразованию на последующих этапах технологии. Лавинный характер нарастания симптомов начавшегося и развивающегося отвердевания характерен для этапа специальной обработки. У обжиговых конгломератов процесс отвердевания занимает, как правило, укороченный период времени по сравнению с безобжиговыми и проходит в основном при охлаждении изделий, отлитых или отформованных полностью или частично из расплава, а также спекаемых при обжиге. Но и здесь образование отдельных структурных элементов и химических соединений происходит еще на стадии расплавов с переходом их в отвердевший сплав.

Каждая разновидность неорганических и органических вяжущих веществ отвердевает под влиянием специфических факторов. Все вяжущие вещества отвердевают под влиянием ряда общих факторов, что придает процессу отвердевания закономерный характер, позволяет направленно управлять им и структурообразованием в целом. Сформировавшееся твердое тело характеризуется стабильностью структуры и фиксированным положением в нем частиц на достаточно малых друг от друга расстояниях.

В сложном процессе отвердевания вяжущих веществ, составляющих матричную часть структуры конгломератов, можно условно выделить две стадии, характеризуемые прямо противоположными изменениями в отвердевающей системе: диспергирование – на первой стадии, конденсацию и консолидацию – на второй. Теоретически вторая стадия во времени следует за первой, но практически нельзя провести четкой границы между ними, так как многие явления, характерные для второй стадии, нередко сопутствуют первой, и наоборот. Обе стадии в какой-то мере накладываются одна на другую, хотя и имеют ярко выраженные отличительные особенности.

Первая стадия процесса отвердевания отличается массовым переходом твердого или твердообразного вещества, входящего в компоненты матричной части ИСК, в состояние высокой дисперсности до размеров молекул, атомов, ионов или более крупных макромолекул, ассоциатов атомов, агрегатов и т.п. Такое диспергирование благоприятствует переводу частиц в системе в наименее устойчивое, метастабильное и в то же время в наиболее энергетически активное состояние. Эти условия способствуют свободному перемещению частиц с неизбежным тепловым движением их в окружающей среде, образованию при столкновениях под действием энергии активации ранее отсутствовавших соединений, ассоциаций и агрегатов, новых фаз и других микроструктурных элементов. Новообразования возникают нередко столь быстро, что они появляются и накапливаются в системе на первой стадии массового диспергирования.

Переход веществ в состояние высокой дисперсности в технологический период производства ИСК происходит под влиянием различных факторов: химических, механических, тепловых, физико-химических, электрических и др. Наиболее характерными для вяжущих веществ оказываются: растворение в жидкой среде, расплавление при высокой температуре, механическое измельчение. При всех методах перевод вещества в новое агрегатное состояние обычно сопровождается расходом энергии от внешнего источника и частичным ее поглощением возникающей новой дисперсной системой. Эта система становится более энергетически активной с возрастанием неуравновешенности ее состояния. Подобные высокодисперсные системы образуются в виде истинных и коллоидных растворов, суспензий или суспензоидов, гомогенных и гетерогенных расплавов, иногда – эмульсий и эмульсоидов, а также пен. Еще большее значение для первой стадии имеет не различие в агрегатном состоянии частиц, а характер и интенсивность взаимодействия их с молекулами дисперсионной среды.

Вторая стадия отвердевания является основной и характеризуется постепенным или ускоряющимся процессом перехода неуравновешенной системы в новое качественное состояние – твердый камневидный продукт с относительно стабильной и упорядоченной микроструктурой с частичным формированием кристаллической фазы. По мере упорядочения структуры с укрупнением микрочастиц до макроскопического размера уменьшается свободная энергия системы. При стабильном кристаллическом состоянии отвердевшего матричного вещества она становится минимальной, оставаясь более значительной в аморфном веществе. Но стремление системы к минимуму сохраняющейся в ней свободной энергии за счет перехода в кристаллическое состояние не всегда остается реализованным в технологических условиях.

Процессы, происходящие в основных высокодисперсных системах, на обеих стадиях отвердения имеют различия.

Система с полностью растворенным твердым веществом типа электролита.
  1   2

Похожие:

Реферат на тему iconКак правильно выполнить и оформить реферат реферат
С другой – доклад на заданную тему, сделанный на основе критического обзора литературы и других источников. Рефераты учащихся чаще...
Реферат на тему iconРеферат на тему «Аристотель об этике»
Этика
Реферат на тему iconРеферат по дисциплине "Концепции современного естествознания" на тему: "Гипотезы о происхождении жизни на Земле"
Реферат является научной работой, поскольку содержит в себе элементы научного исследования. В связи с этим к реферату должны предъявляться...
Реферат на тему iconРеферат по предмету география на тему: Иран
Машиностроение
Реферат на тему iconРеферат по основам компьютерных технологий на тему
Если вы хотите полностью разобраться в каком-либо текстовом редакторе, или понять как в нем работать, то вы можете использовать этот...
Реферат на тему iconРеферат Задание 1
Первое задание реферат на выбранную тему, оформленный с помощью текстового процессора Word. В реферате студент должен показать знание...
Реферат на тему iconРеферат на тему: новгородская республика
Причины возникновения Новгородской феодальной республики и ее административное устройство
Реферат на тему iconРеферат по химии на тему «Вода источник жизни»
Муниципальное образовательное учреждение Большеключищенская средняя общеобразовательная школа
Реферат на тему iconРеферат на тему: “Теория происхождения Земли.” Проверил: доц. Конопихин А. А
Дифференциация мантии и образование коры, гидросферы и атмосферы
Реферат на тему iconРеферат на тему «Эллинистическая философия»
Основными представителями элейской школы считают Парменида (конец VI v в до н э.) и Зенона (первая половина V в до н э.)
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©kzdocs.docdat.com 2012
обратиться к администрации
Документы
Главная страница