Сделай Сам Свою Работу на 5

Глава 1. Теоретические сведения





КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Вяжущие вещества»

На тему:«Прочность шлаковых цементов при сжатии в зависимости от толщины помола шлаков»

 

Выполнила: студент гр. ПС-31

 

Проверил: д-р техн. наук., проф.

Рахимбаев Ш.М.

 

 

 

 

Белгород 2009

Содержание

Введение

1. Теоретические сведения……………………………………………………….4

1.1 Уравнение для описания кинетики твердения цементных систем….....4

1.2 Основы теории переноса……………………………………………..…..6

2. Исходные данные………………………………………………………..……..9

2.1 Исходные данные……………………………………………..…………..9

2.2 Расчет кинетики твердения………………………………...……………12

3.Выводы……………………………………………………………………...….18

Список используемой литературы………………………………….………….20

 

ВВЕДЕНИЕ

Неорганическими вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное со временем затвердевать в результате физико-химических процессов. Переходя из тестообразного в камневидное состояние, вяжущие вещество скрепляет между собой камни либо зерна песка, гравия, щебня. Это свойство вяжущих используют для изготовления бетонов, силикатного кирпича, строительных растворов.



Вяжущие вещества по составу делят на две большие группы:

(a) Неорганические (известь, цемент и др.)

(b) Органические (битумы, дегти, полимеры).

Регулирование физико-механических свойств вяжущих материалов позволит снизить температуру обжига и существенно сократить энергетические затраты, получать материалы с заданными свойствами по энергосберегающей и безотходной технологии, увеличить начальную скорость твердения.

 

 

Глава 1. Теоретические сведения

1.1. Уравнения для описания кинетики твердения цементных систем

Скорость твердения является одним из важнейших показателей строительных материалов и изделий, поэтому исследования по кинетике гидратации и твердения вяжущих материалов всегда находились в центре внимания специалистовпо строительному материаловедению. К настоящему времени накоплен большой объем информации по этому вопросу, который необходимо проанализировать и обобщить.



Для аппроксимации кинетики гидратации и твердения вяжущих материалов могут быть использованы известные уравнения гетерогенных реакций, предложенные в начале XX века Тамманом (1) и Яндером (2):

(1)

где х - толщина слоя продукта;

τ - время;

К и С - константы, зависящие от свойств реагентов и условий процесса.

(2)

где α - степень превращения исходного реагента в продукт, %;

к - константа скорости, м-2, зависящая от свойств реагентов и условий процесса;

D - коэффициент диффузии, м2/с;

τ - время, с.

Эти уравнения не учитывают некоторые факторы, поэтому дают завышенные значения прочности по сравнению с экспериментальными данными.

В технической литературе приводятся и другие расчетные формулы по кинетике твердения портландцемента. В частности, существует экс­поненциальное уравнение для описания кинетики твердения вяжущих материалов:

(3)

где σотн - относительная прочность портландцемента, %;

Р - расчетное содержание C3S в портландцементе в долях единицы;

t - возраст растворных и бетонных образцов, сут;

a1 и а2 - коэффициенты, которые не зависят от прочности и сроков твердения, но являются функциями тонкости помола, и минералогического состава цемента, а также условий твердения, испытания и т.д.

Величина a1 в этой формуле характеризует удельное ускорение роста ранней прочности, а коэффициент а2 - развитие прочности при последующем твердении.

Как видно, приведенная формула очень сложна и неудобна для обработки экспериментальных данных.

Известно обобщенное кинетическое уравнение нарастания прочности на сжатие στ цементного камня и бетона во времени, начиная с момента начала схватывания:



(4)

где σ1 - нормируемая начальная прочность;

В - масштабный множитель;

Kt - коэффициент относительного влияния температуры на интенсивность твердения цементного камня в поздние сроки твердения, когда τ > τ0 ;

Ан - коэффициент, характеризующий кинетику нарастания прочности цемента в начальные сроки твердения;

Ап - интенсивность нарастания прочности цемента в поздние сроки твердения;

τ - возраст, начиная с момента затворения цемента водой, сут;

τ0 - время начала упрочнения первичной структуры цемента, сут.

В работах по гидратации и твердению портландцемента и других вяжущих чаще всего используется полулогарифмический закон нарастания прочности во времени, основанный на формуле (1);

(5)

где а и b - константы, зависящие от состава, условий приготовления и твердения образцов цементного камня;

τ - время;

σ - предел прочности цементного камня, МПа.

Эта формула проще и удобнее, чем (1), (3) и (4). Она лучше отражает реальную скорость твердения цементных систем, но не лишена определенных недостатков. В рамках данной курсовой работы предполагается их выявить и установить рациональные области применения полулогарифмического закона.

 

Основы теории переноса

Теория переноса позволяет с единых позиций описывать кинетику таких процессов, как теплопередача, коррозия, гидратация и твердение неорганических вяжущих веществ, вязкое течение жидкостей, электропроводность, массоперенос, химические реакции в смесях твердых веществ и т.д.

Ниже коротко излагаются важнейшие гипотезы, положенные в основу теории переноса.

1. Скорость многоступенчатых процессов определяется ее самой медленной стадией.

2. Общее сопротивление сложного процесса R равно сумме частных диффузионных сопротивлений г. При этом сопротивление является величиной, обратной показателю интенсивности процесса.

Для физико-химических процессов сопротивление г есть величина, обратная их скорости и,r = и-1:

(6)

3. Кинетика физико-химических процессов зависит от реакционной способности компонентов в рассматриваемых условиях и скорости поступления их в реакционную зону, т.е. от интенсивности диффузионных процессов. В первом случае можно говорить, что процесс находится преимущественно под кинетическим контролем, а во втором - под диффузионным. Показателем интенсивности процессов, находящихся под кинетическим контролем, является константа скорости реакции, а мерой скорости диффузии - коэффициент диффузии.

Пункты 1 и 2 являются приближенными формулировками закона, выражаемого формулой (6).

Показано, что кривые кинетики целого ряда процессов, происходящих при производстве и эксплуатации строительных материалов, изделий и конструкций, могут быть аппроксимированы уравнениями, являющимися частными случаями (6):

(7)

(8)

где τ - время твердения (гидратации), сут;

σ - предел прочности при сжатии, МПа;

(τ/σ)0 - величина, обратная начальной скорости твердения (гидратации), сут/МПа;

k1 и k2 - коэффициенты торможения процесса твердения (гидратации).

Эти уравнения выведены исхода из следующих предпосылок: процесс начинается с максимальной скоростью U0, которая определяется потенциальной реакционной способностью системы в данных условиях. С течением времени скорость процесса уменьшается во времени, стремясь к нулю. Падение скорости твердения цементного камня во времени обусловлено такими факторами, как замедление гидратации клинкерных минералов вследствие образования на них гидратных пленок, затрудняющих диффузию воды и продуктов гидратации, уменьшением доли негидратированных соединений и т.д.

Различают экстенсивное и интенсивное торможение процесса. Мерой диффузионного торможения является диффузионное сопротивление, т.е. сопротивление слоя продуктов реакций толщиной, равной единице. В системе СИ в качестве единицы измерения толщины слоя берется 1 м, в системе СГС - 1 см. При экстенсивном торможении удельное диффузионное сопротивление остается постоянным на протяжении всего процесса, при интенсивном - оно возрастает. Причиной роста удельного диффузионного сопротивления в процессах переноса являются следующие факторы:

- в твердофазовых реакциях - рекристаллизация и спекание слоя продуктов реакции на поверхности «покрываемых» частиц;

- при химической коррозии строительных материалов -кольматация пор продуктами коррозии,

- при помоле - вторичное агрегирование переизмельченных частиц и увеличение доли частиц с минимальным числом дефектов;

- при твердении цементов - рост толщины слоя гидратных фаз на поверхности клинкерных минералов, уплотнение этого слоя в результате рекристаллизации, убыль исходного вяжущего и т.д.;

- при течении структурированных вязко пластических тел - резкое уменьшение доли флокулированных частиц из-за их разрушения под влиянием повышенных градиентов скорости сдвига.

Опыт расчета кинетических констант гидратации и твердения по экспериментальным данным показывает, что кинетика гидратации и твердения обычно лучше аппроксимируется по уравнению (8), так как при этом получаются очень высокие коэффициенты корреляции (до kкор=0,9... 1,0). При использовании уравнения (7) корреляция значительно ниже - 0,6..,0,8.

Исходные данные.

Исходные данные.

В задании требуется рассчитать: влияние тонкости помола доменного гранулированного шлака на прочность щлаковых цементов

Исходные данные находятся в таблице 2.1

Таблица 2.1

Удельная поверхность клинкера, см2 Sуд доменного гранулированного шлака, см2 Предел прочности при сжатии, Мпа, через сутки
6,0 7,5 15,0 30,0 44,0
7,0 9,0 16,5 48,0
8,0 12,0 20,0 38,0 51,5
9,5 13,5 24,5 42,0 57,0
           
6,0 9,0 16,0 32,0 46,0
7,0 11,0 19,0 34,5 51,0
8,0 13,0 22,0 41,5 53,0
10,0 15,0 28,0 46,0 59,5

 

По исходным данным мы строим графики, представляющие собой зависимости предела прочности образцов при сжатии от времени твердения. (Рисунки 1 и 2,)

 

Рисунок 1

А) при удельной поверхности клинкера Sуд = 3000 см2

 

Рисунок 2

Б) при удельной поверхности клинкера Sуд = 4000 см2

 


Рисунок 3

 

 

Рисунок 4

 

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.