CC BY
32ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГРАФИТА НА СВОЙСТВА
ГИПСОВОГО ВЯЖУЩЕГО
1 2 Султанова В.М. , Пудов И.А.
1Султанова Венера Маратовна - аспирант;
2Пудов Игорь Александрович - кандидат технических наук, доцент, кафедра строительных материалов, механизации и геотехники, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова,
г. Ижевск
Аннотация: в настоящее время в отрасли строительного материаловедения остается актуальным направление модифицирования свойств строительных композитов, на основе минеральных вяжущих веществ, различными добавками ультра- и нанометрового диапазона. Частным случаем является применение тубулярных и сферических углеродных структур (нанотрубки, астралены и т.д.), широкое применение которых сдерживает их высокая стоимость. В представленной работе рассмотрена возможность модифицирования гипсовых вяжущих ультрадисперсными частицами графита в виде водной суспензии, для оценки их влияния на физико-механические параметры вяжущего.
Ключевые слова: гипс, графит, суспензия, прочность на сжатие, прочность на растяжение при изгибе.
УДК 691.533
На свойства гипсовых материалов существенное влияние оказывает состояние и строение матрицы [1-2]. Добавки, имеющие нано- и близкий к нанометровому размер, обладают повышенной поверхностной энергией и химической активностью, что, в свою очередь, способствует более сильному влиянию на минеральную основу вяжущего при формировании его несущей матрицы, которая во многом и определяет физико-технические показатели получаемого композита [3]. А одним из основных критериев при выборе материала служит его показатель прочности. Среди модифицирующих же компонентов - соотношение его эффективности и цены [4-5].
Целью статьи является исследование влияния графитовых частиц на гипсовое вяжущее.
Для постановки экспериментальной части исследования потребовались следующие компоненты: воздушное вяжущее на основе сульфата кальция CaSO4- гипс марки Г-4 Ергачинского месторождения и водная модифицирующая добавка, включающая молотый графит, пластификатор С-3, смачиватель и дистиллированную воду.
Процесс приготовление суспензии включал в себя: смешивание всех перечисленных веществ в диспергирующем устройстве, в течении 30 минут.
Основной исследуемый параметр в данной работе это прочностная характеристика конечного материала. Определение прочности гипсовых композитов на сжатие и на растяжение при изгибе проводилось на 7 и 14 сутки. Для этого изготавливались серии образцов-балочек размерами 40х40х160 мм. Количество добавляемого графита приведено в таблице 1.
Таблица 1. Количество вводимого графита, % в пересчете на сухое вещество от массы
вяжущего
№ состава контр. 1 2 3 4 5 6
Количество графита, % от массы вяжущего 0 0,000 5 0,001 0,005 0,01 0,05 0,01
На рисунках 1 и 2 представлены результаты испытаний по определению прочности на сжатие образцов с добавлением графита в диапазоне от 0,0005 до 0,1% от массы вяжущего.
14,0
У Предел прочности на сжатие на 7 сутки, МПа Предел прочности на сжатие на 14 сутки, МПа
Рис. 1. Предел прочности на сжатие образцов-балочек на 7 и 14 сутки
Из рис. 1 видно, что существенного прироста прочности на сжатие нет. Наибольший эффект на 7 сутки достигается в составах №5 и 6, а на 14 сутки в составах № 2 и 3. С точки зрения полученных результатов, можно сделать вывод, что относительно контрольного (бездобавочного) состава, наибольшим приростом обладают второй и третий составы, с 0,001% и 0,005% количеством введенной добавки в пересчете на сухое вещество от массы вяжущего соответственно. Прирост на 14 сутки для состава 2 составил 9%, для состава 3 - 4%.
контр. 1 2 3 4 5 6
У Предел прочности на изгиб на 7 сутки, МПа -1 Предел прочности на изгиб на 14 сутки, МПа
Рис. 2. Предел прочности на растяжение при изгибе образцов-балочек на 7 и 14 сутки
Результаты испытаний по определению прочности на растяжение при изгибе (рис. 2) демонстрируют более интересную картину. Если на 7 сутки указанная прочность практически остается неизменной, то к 14 суткам прочность на растяжение при изгибе возрастает на 43% и 37 % соответственно для составов №2 и 3 относительно бездобавочного состава.
С целью получения данных структурных изменений, бездобавочный образец, а также образцы №2 и 3 после механических испытаний на 14 сутки исследовались на ИК-спектрометре (данные приведены на рисунках 3-5).
Рис. 3. ИК-спектр контрольного (бездобавочного) образца
Анализ ИК-спектра контрольного образца показал полосы поглощения с волновыми числами, обуславливающими наличие различных группировок в составе исследуемого материала. Деформационные колебания в области высоких частот 32003600 см-1 обусловлены симметричными и ассиметричными валентными колебаниями ОН-групп, кроме того наличие полос поглощения в интервале 1600-1800 см-1 относится к колебаниям в молекулах воды, находящиеся в гипсовой матрице. Волновые числа в области более низких частот 1124, 1005, 669 и 600 см-1, характеризуют наличие сульфатной группы в гипсах.
Рис. 4. ИК-спектр состава № 2
При анализе контрольного и модифицированных спектров изменились условия для формирования структуры гипсовой матрицы, о чем явно свидетельствует смещение волновых чисел характерных для сульфатной группировки и валентных колебаний ОН-групп. Так сравнивая ИК-спектр образца с введенной суспензией при концентрации 0,001% от массы вяжущего, наблюдается изменение в области частот сульфатной группы, что по сравнению с контрольным образцом приводит к размыванию пика, характерного для сульфатов.
5.25' Abs 4,5
4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400
6 1/cm
Рис. 5. ИК-спектр состава № 3
При рассмотрении ИК-спектра состава № 3, где количество графита составляет
0.005. от массы вяжущего, можно также наблюдать размытие пика в области 1117 и 1091 см-1, характерные сульфатной группировке.
Подводя итоги данного исследования можно сделать следующие выводы: введение ультрадисперсных графитовых частиц в состав гипсового вяжущего, даже в гомеопатических дозировках, хоть и не демонстрирует многократного повышения механической прочности гипсового камня, но все же приводит к некоторым структурным изменениям в поздние сроки твердения. Это подтверждается полученными данными с ИК-спектров исследуемых образцов, на которых прослеживается улучшение условий для формирования сульфатной группы. А уже это, в свою очередь, обуславливает изменение и прочностных параметров, в частности при введении 0,001% графита в матричную структуру гипса достигается повышение физико-механических характеристик: предел прочности на сжатии увеличивается на 9%, предел прочности на растяжение при изгибе на 43% относительно показателей бездобавочного образца.
Таким образом, применение ультрадисперсных частиц графита в виде водной суспензии открывает потенциал для дальнейших исследований в области модифицирования свойств минеральных вяжущих строительного назначения. Дальнейшие исследования могут быть направлены на изменение количественного содержания графита в вяжущем, а также на изменение компонентного состава самих суспензий, методов и режимов их получений.
Список литературы
1. Sychugov S., Tokarev Y., Plechanova T., Mikhailova O., Pudov I., Faizullin R., Gaifullin A., Sagdiev R. Line of approach to a problem of water resistance of anhydrite cements // Procedía Engineering, 12. Сер. "Modern Building Materials, Structures and Techniques", Elsevier ltd., 2017. P. 982-990.
2. Каченюк М.Н., Сметкин А.А. Эволюция структуры композиционных частиц при механоактивации порошковых смесей на основе титана, карбида кремния и углерода // Современные проблемы науки и образования, 2014. № 2. С. 48-54.
3. Гордина А.Ф., Яковлев Г.И., Полянских И.С., Керене Я., Фишер Х.-Б., Рахимова Н.Р., Бурьянов А.Ф. Гипсовые композиции с комплексными модификаторами структуры // Строительные материалы, 2016. № 1-2. С. 90-95.
4. Токарев Ю.В., Гинчицкий Е.О., Гинчицкая Ю.Н., Гордина А.Ф., Яковлев Г.И. Влияние комплекса добавок на свойства и структуру гипсового вяжущего// Строительные материалы, 2016. № 1-2. С. 84-89.
5. Бурьянов А.Ф., Гордина А.Ф., Полянских И.С., Сельнов С.А., Токарев Ю.В. Водостойкие гипсовые материалы, модифицированные цементом, микрокремнеземом и наноструктурами // Строительные материалы, 2014. № 6. С. 35-37.
МОДИФИКАЦИЯ БЮДЖЕТНОЙ ЭЛЕКТРОГИТАРЫ: ЭКВАЛИЗИРОВАННЫЙ ВАРИАНТ Сенюткин П.А.
Сенюткин Петр Алексеевич - инженер-электрик, пенсионер, г. Глазов
Аннотация: рассмотрена модификация схемы бюджетной электрогитары 1отЫе¥-165 с эквализацией звукоснимателей. Предложенная схема реализует различные полосы частот для каждого звукоснимателя.
Ключевые слова: различные полосы, амплитудно-частотные характеристики.
В работе [1,6] рассмотрена широкополосная схема бюджетной электрогитары ZombieV-165 (рис.1).
Рис. 1. Широкополосная схема электрогитары ZombieV-165
На схеме рис.1 обозначены: звукосниматели (ЗС) - ЗСВ (верхний у грифа-хамбакер), ЗСН (нижний у бриджа-хамбакер) и ЗСС (средний между верхним и нижним-сингл). Цепь R4C образует фильтр низких частот, резистор R5 регулирует громкость. Буферный каскад (БК) описан в работе [2,5]. Несмотря на многие преимущества широкополосного варианта, звук гитары с такой схемой будет невыразительным и «плоским». Это связано с неравномерной чувствительностью человеческого уха в зависимости от частоты. Для реализации разнообразных тембров, широкополосная схема требует применения эквалайзера, подключаемого сразу после гитары. Вполне подойдут, например, не слишком дорогие модели китайских
