Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2023(14))

Вант-Гофф и Армстронг [ 8 , 10] определили температуру, при которой упругость паров воды в гипсе достигает атмосферного давления — 101,45 оС, и установили, что переход дигидрат-полугидрат при нагреве гипса в воде происходит при 10 оС. При более низких температурах происходит обратная гидратация полугидрата. В работе [15] показано, что в полугидратной форме гипса могут присутствовать две кристаллические структуры с разным содержанием кристаллизационной воды — CaS 0 4 ' 0 , 5 H 2 0 и CaS 0 4 ' 0 , 6 7 H 2 0 , их соотношение может определят свойства полугидратного гипса. В работе Дэвиса [13] описано получение полугидрата при длительном кипячении дигидрата (до 8 ч) в чистой воде при атмосферном давлении. Он использовал кристаллы CaS 0 4 . 2 H 2 0 , свежеполученные непосредственно перед нагревом: при растворении в холодной воде навески полугидрата и последующего нагрева раствора до 52,5 °С с выпадением мельчайших кристалликов дигидрата. Позже, анализируя данные по растворимости различных форм CaS 0 4 в воде, Рамсдел сделал вывод, что переход CaS 0 4 ' 2 H 2 0 ^ a - C a S 0 4 ' 0 , 5 H 2 0 в воде вполне возможен при 98 °С, но практически осуществить данный переход авторам не удалось [16]. Косенко и Беляков [17, 18] изучали дегидратацию гипса в условиях ударно-истирающего воздействия и показали, что благодаря сочетанию нагрева при механическом воздействии и потери воды в зонах высокого давления, возникающих в зоне точечного контакта, происходит дегидратация с образованием смеси CaS 0 4 ' 2 H 2 0 , a,P-CaS 0 4 ' 0 , 5 H 2 0 и незначительных количеств ангидрида CaS 0 4 . Следует отметить, что при механическом воздействии (механической активации) на твердые тела происходит деформация кристаллической решетки твердого тела с образованием линейных и точечных дефектов, например, сдвиг слоев, изменение объема элементарный ячеек и т. п. При этом часть механической энергии, подведенной к твердому телу во время активации, усваивается твердым телом с увеличением запаса свободной (внутренней и поверхностной) энергии. Термин «запасенная энергия» характеризует избыточную энергию, которую приобретает материал после механической активации. Оценку степени деформации кристаллической решетки двуводного гипса проводилась по количеству запасенной энергии с помощью методики, изложенной в работе [19]: ДЕх = AEd + AEs + AEs, где AEd — количество энергии, запасенной в виде изменения межплоскостных расстояний кристаллической решетки соединения: AEd = KEiatt, где K — коэффициент относительного изменения объема элементарной ячейки соединения (по модулю); Eiatt — энергия кристаллической решетки соединения; AE s — количество энергии, запасенной в виде поверхности областей когерентного рассеивания (ОКР): AE s = 6EsurfVmoi (1 / Di - 1 / D 0 ), где Esurf — поверхностная энергия соединения до активации; Vmoi — мольный объем соединения; Di, D 0 - - размеры областей когерентного рассеивания соединения после механической активации и до нее соответственно; ДЕе— количество энергии, запасенной в виде микродеформаций: AEs = 1,5E 7 (8i 2 - So2) Vmol, где E y — модуль Юнга соединения; Si, So — среднеквадратичная микродеформация соединения после механической активации и до нее соответственно. Было установлено, что количество запасенной энергии, соответствующей изменению межплоскостных расстояний кристаллической решетки двуводного гипса, областей когерентного рассеивания и микродеформаций, коррелирует со степенью конверсии двуводного гипса в альфа-полугидрат. Наибольший эффект активирования проявляется при количестве запасенной энергии, соответствующем изменению межплоскостных расстояний кристаллической решетки, не менее 310 кДж/моль и суммарном количестве запасенной энергии, соответствующем изменению поверхности областей когерентного рассеяния и микродеформаций, в диапазоне от 5,6 до 5,8 кДж/моль. Степень конверсии двуводного гипса в альфа-полугидрат при этом составляет 85-90 %, а суммарная степень конверсии двуводного гипса достигает 93-99,4 %. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 4. С. 163-167. Transactions of the Kola Science Centre of RA s . Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 4. P. 163-167. © Богатырева Е. В., Генкин М. В., Евтушенко А. В., Комков А. А., 2023 164