Материал: Химия, физика и механика материалов. Рудаков О.Б., Перцев В.Т
Химия, физика и механика материалов. Выпуск № 1 (28), 2021
вышать температуру в 700 градусов Цельсия, иначе активизируется процесс де-
гидратации [7].
В результате экспериментального исследования было определено, что ча-
стицы, размер которых составляет 100 нм и менее, могут самостоятельно фор-
мировать структуры в кристаллогидратах. Но при этом процесс, в ходе которо-
го материалы подвергаются диспергированию, характеризуется некоторыми особенностями. К примеру, если диспергируются материалы, которые имеют естественную влажность, то происходит комование, протекающее на фоне са-
мостоятельного повышения температуры смеси. То же самое можно зафикси-
ровать и в том случае, если перемешивать между собой составы, куда входят элементы, характеризующиеся малой величиной водотвердого отношения. В
соответствии с теорией, которая была разработана такими учеными, как Ландау, Дерягиным, Овербеком и Фервеем, между химическими веществами, у
которых имеется двуэлектрический слой, могут осуществляться взаимодей-
ствия, как отталкивания, так и притяжения. Первые из них возникают вслед-
ствие того, что имеет место расклинивающее давление.
Размер энергии, которая имеет своим следствием отталкивание частиц друг от друга, имеет связь с величиной электрокинетического потенциала,
наличием которого характеризуется диффузный слой. Кроме того, свое влияние на данный процесс оказывают также и удаленность частиц друг от друга. На рисунке 3 продемонстрирован график зависимости между энергией отталкива-
ния и удаленностью частиц друг от друга. Анализируя график, который пред-
ставлен на рис. 3, можно сделать следующие выводы. Если удаленность частиц друг от друга очень большая или очень маленькая, то преимущественными ста-
новятся процессы притяжения. Если же удаленность частиц друг от друга нахо-
дится в диапазоне 5-10 нм, то происходит отталкивание.
95
Рис. 4. Влияние удаленности частиц друг от друга на процессы отталкивания
ипритяжения между ними
Врамках исследования, предпринятого при написании настоящей работы,
было произведено изучение особенностей фосфогипса, производимого на мощ-
ностях Уваровского завода. В продукции, которая выпускается на рынок дан-
ным производственным предприятием, имеются полигидрат и дигидратсульфа-
та кальция. Кроме того, в ее состав включаются также силикаты и фториды (в
небольших количествах).
Когда экспериментальное исследование было завершено, мы пришли к следующему выводу. Если использовать современные инструментальные мето-
ды и способы определения химических свойств материалов, то можно эффек-
тивно разрабатывать и производить продукцию для строительства, не применяя такую технологическую операцию, как обжиг. Система взаимодействия высо-
кодисперсных коллоидных систем, связанный со строением диффузного слоя частиц минеральных компонентов, толщиной гидратных пленок, водородным показателем и температурой; получены теоретические зависимости прочности
[8]. Кроме того, это предоставляет возможность выпускать стеновые материа-
лы, прочность на сжатие которых достигает отметки в 20 МПа, без использова-
ния при этом сложного и дорогостоящего производственного оборудования [9].
96
Химия, физика и механика материалов. Выпуск № 1 (28), 2021
Что касается специфики использования фиброгипсокомпозита в строи-
тельной деятельности, то она заключается в следующем. Это, во-первых, пре-
имущественное содержание в объеме фиброгипсокомпозита закрытых сфериче-
ских воздушных пор (таким образом, концентрация капилляров минимальна).
Во-вторых, это создание упорядоченной кристаллической структуры, характе-
ризующейся повышенной устойчивостью к внешним воздействиям. В-третьих,
увеличение жизненного цикла использования фосфогипса происходит на тер-
ритории предприятия, производящего отход, поэтому затраты на логистику,
строительство помещений минимальны, влияние рисков практически полно-
стью нивелируется [10]. В-четвертых, было выявлено, что фосфогипс может быть применен в качестве строительного материала без ограничений по радио-
активности [11]. В-пятых, безотходная технология переработки фосфогипса с выделением редкоземельных металлов и одновременным производством стено-
вых строительных материалов, что помогает решить экологические проблемы городов [12].
Если используется фибра, которая представляет собой нити, характери-
зующиеся разным соотношением по толщине и длине, то происходит появление трубчатых кристаллогидратов. Их формирование имеет своим следствием су-
щественное увеличение устойчивости материала к изгибу, а также сжатию.
Предшествующая работа была посвящена изучению нового материала -
фиброгипса, приготовленного с отходами пиления (тырса) ракушника, резуль-
тат испытаний показал, что образец ГТШ (гипс+тырса+шлак) продемонстриро-
вал максимум нагрузки на изгиб 13,91 kN, ГТФ (гипс+тырса+фибра-22,94 kN,
ГТФШ (гипс+тырса+фибра+шлак) 35,37 kN, при этом сопротивление на сжатие ГТШ (гипс+тырса+шлак) 5,56 МПа, ГТФ (гипс+тырса+фибра) 9,18 МПа,
ГТФШ (гипс+тырса+фибра+шлак) 14,30 МПа. В целом строительная тырса
(пылевидная, мелкозернистая) характеризуется стойкостью к атмосферным воздействиям и изменениям температурного режима, экологичностью, низкой стоимостью, хорошими тепло- и звукоизоляционными качествами.
97
В строительном производстве этот материал может иметь спрос благода-
ря своим привлекательным технологическим и эксплуатационным свойствам.
Согласно генетическому признаку для строительных материалов наиболее широко используют следующие важнейшие виды горных пород:
Осадочные, образовавшиеся путем осаждения продуктов разру-
шения останков животных и растений на протяжении миллионов лет.
Магматические, которые по условиям образования делятся на глубинные и эффузивные породы.
Метаморфические, появились под воздействием химически ак-
тивных газообразных веществ и горячих растворов, циркулирующих в породах,
а также под влиянием высокой температуры и давления.
Мы можем сделать вывод, что можно создать прочные и долговечные строительные конструкции из гипса с различными добавками в нашем случае из фибросипса с отходами пиления ракушняка, сопоставимых по прочности горным породам, которые приобретают прочность безобжиговым способом естественного твердения. Предел прочности при сжатии ГТФ композита в 1,7
раза выше, чем у композита ГТШ. Причем предел прочности при сжатии ГТФ с добавлением шлака увеличивается более, чем в 1,5 раза [13].
Подведем итог, новые методики исследований помогают диагностировать свойства материалов и обеспечивать возможность разрабатывать энергоэффек-
тивные безобжиговые строительные композиты с использованием местного сы-
рья, с прочность до 15 –20 МПа.
Список литературы
1.Технология производства гипсовых вяжущих. – URL: https://studfile.net/preview/6230975/page:6/ (дата обращения: 10.02.2021).
2.Свойства, получение, применение строительного гипса. - URL:
https://lazarty.ru/stati/svoystva-poluchenie-primenenie-stroitelnogo-gipsa/ Заглавие
сэкрана. (дата обращения: 10.02.2021).
3.Гипс. - URL: Заглавие с экрана. (дата обращения: 11.02.2021).
98
Химия, физика и механика материалов. Выпуск № 1 (28), 2021
4.Методичка по химии. - URL: (дата обращения: 11.02.2021).
5.Энергия Гиббса. Энергия Гельмгольца. Направление процесса. - URL: http://zadachi-po-khimii.ru/obshaya-himiya /energiya-gibbsa-energiya-gelmgolca- napravlenie-processa.html. (дата обращения: 11.02.2021).
6.Комплексные методы скоростной сушки гипсовых изделий. - URL: http://alyos.ru/enciklopediya/ stroitelnie materiali_ 1978/ kompleksnie_metodi_skorostnoj_sushki_gipsovih_izdelij.html. (дата обращения: 11.02.2021).
7.Теория твердения строительного гипса. - URL: https://pandia.ru/text/80/328/68303.php. (дата обращения: 11.02.2021).
8.Золотухин С.Н., Кукина О.Б., Абраменко А.А., Волков В.В., Еремин А.В., Волокитина О.А. Безобжиговые строительные материалы из отвального фосфогипса // Saarbrucken, 2020.
9.Ожогина Л.В., Черепахина Р.Г., Гайдина Н.М., Прибытков А.В., Парусимов И.В. Перспективы развития безобжиговых технологий получения строительных материалов, изделий и конструкций // Химия, физика и механика материалов. Выпуск: 1(24).С. 137-149.
10.Кукин Л.А., Околелова Э.Ю., Кукина О.Б., Волокитина О.А. Инновационный способ увеличения жизненного цикла использования фосфогипса как фактор импортозамещения и экономического роста // Фундаментальные исследования. 2020. № 5. С. 95-99.
11.Zolotukhin S.N., Kukina O.B., Barabash D.E. Structure-forming role and properties of phosphogypsum in unburned technology of wall materials and rareearth metals concentrate simultaneous production // В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. International Conference on Construction, Architecture and Technosphere Safety - 2. Building Materials and Products. 2019. С. 022028.
12.Zolotukhin S.N., Kukina O., Mishchenko V., Larionov S. Waste-free phosphogypsum processing technology when extracting rare-earth metals // Advances in Intelligent Systems and Computing (см. в книгах). 2019. Т. 983. С. 339-351.
99