Стохастическое моделирование кинетики гидратации β-CaSO4 · 0.5H2O

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В статье рассматривается моделирование кинетики гидратации β-CaSO4 . 0.5H2O по данным кондуктометрических измерений. Приведен обзор существующих кинетических моделей и реализовано их использование для описания полученных результатов. Показано, что наилучшее соответствие экспериментальным данным достигается в случае стохастических моделей. Практическая значимость работы заключается в возможности прогнозирования сроков схватывания растворов на основе строительного гипса.

Full Text

Restricted Access

About the authors

С. В. Арасланкин

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского; ООО “Экспонента”

Author for correspondence.
Email: araslankin@bk.ru
Russian Federation, пр. Гагарина., 23, Нижний Новгород, 603022; ул. Станиславского, 26А, Рузаевка, 431448

О. В. Нипрук

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: araslankin@bk.ru
Russian Federation, пр. Гагарина., 23, Нижний Новгород, 603022

References

  1. Коровяков В.Ф. Гипсовые вяжущие и их применение в строительстве // Рос. хим. журн. 2003. Т. 47. № 4. С. 18–25.
  2. Chen X., Wu Q., Gao J., Tang Y. Hydration Characteristics and Mechanism Analysis of β-Calcium Sulfate Hemihydrate // Constr. Build. Mater. 2021. V. 296. P. 1–11. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123714
  3. Abu Zeitoun E., Pritzel C., Sakalli Y., Trettin R. The Mechanism of the First Hydration‐Dehydration Cycle of Pure α‐ and β‐CaSO4⋅0.5H2O // Adv. Mater. Sci. Eng. 2020. V. 2020. № 1. P. 1–11. https://doi.org/10.1155/2020/1732621
  4. Полак А.Ф., Бабков В.В., Андреева Е.П. Твердение минеральных вяжущих веществ. Уфа: Башкирское книжное изд-во, 1990. 216 с.
  5. Кузнецова Т.В., Кудряшов И.В., Тимашев В.В. Физическая химия вяжущих материалов. М.: Высшая школа, 1989. 384 с.
  6. Singh N., Middendorf B. Calcium Sulphate Hemihydrate Hydration Leading to Gypsum Crystallization // Prog. Cryst. Growth Charact. Mater. 2007. V. 53. № 1. P. 57‒77. https://doi.org/10.1016/j.pcrysgrow.2007.01.002
  7. Dunn J.S. The Setting of Calcium Sulphate Plasters // J. Soc. Chem. Ind. 1938. V. 57. № 7. P. 144–148. https://doi.org/10.1002/jctb.5000570703
  8. Avrami M. Kinetics of Phase Change. I General Theory // J. Chem. Phys. 1939. V. 7. № 12. P. 1103–1112. https://doi.org/10.1063/1.1750380
  9. Avrami M. Kinetics of Phase Change. II Transformation‐Time Relations for Random Distribution of Nuclei // J. Chem. Phys. 1940. V. 8. № 2. P. 212–224. https://doi.org/10.1063/1.1750631
  10. Avrami M. Granulation, Phase Change, and Microstructure Kinetics of Phase Change. III // J. Chem. Phys. 1941. V. 9. № 2. P. 177–184. https://doi.org/10.1063/1.1750872
  11. Conley R.F. The Hydration Reaction of Anhydrite. Doctor’s Thesis. Indiana University, 1958.
  12. Ridge M.J. Acceleration of the Set of Gypsum Plaster // Aust. J. Appl. Sci. 1959. V. 10. P. 218–231.
  13. Schiller K. Mechanism of Re‐crystallisation in Calcium Sulphate Hemihydrate Plasters // J. Appl. Chem. 1962. V. 12. № 3. P. 135–144. https://doi.org/10.1002/jctb.5010120310
  14. Ridge M.J. Hydration of Calcium Sulphate Hemihydrate // Nature. 1964. V. 204. № 4953. P. 70–71. https://doi.org/10.1038/204070a0
  15. Taplin J.H. Hydration Kinetics of Calcium Sulphate Hemihydrate // Nature. 1965. V. 205. № 4974. P. 864–866. https://doi.org/10.1038/205864a0
  16. Combe E.C., Smith D.C., Braden M. Kinetics of Hydration of Autoclaved Calcium Sulphate Hemihydrate // J. Appl. Chem. 1970. V. 20. № 9. P. 287–292. https://doi.org/10.1002/jctb.5010200905
  17. Karmazsin E., Comel C., Murat M. Proceedings of the 7th International Conference on Thermal Analysis. Ontario, 1982. P. 148.
  18. Gurgul S.J., Seng G., Williams G.R. A Kinetic and Mechanistic Study into the Transformation of Calcium Sulfate Hemihydrate to Dihydrate // J. Synchrotron Rad. 2019. V. 26. № 3. P. 774–784. https://doi.org/10.1107/S1600577519001929
  19. Gualtieri A.F. Synthesis of Sodium Zeolites from a Natural Halloysite // Phys. Chem. Miner. 2001. V. 28. P. 719–728. https://doi.org/10.1007/s002690100197
  20. Hand R. The Kinetics of Hydration of Calcium Sulphate Hemihydrate: A Critical Comparison of the Models in the Literature // Cem. Concr. Res. 1994. V. 24. № 5. P. 885‒895. https://doi.org/10.1016/0008-8846(94)90008-6
  21. Beretka J., Touw J.W. Hydration Kinetics of Calcium Sulphate Hemihydrate: A Comparison of Models // J. Chem. Technol. Biotechnol. 1989. V. 44. № 1. P. 19–30. https://doi.org/10.1002/jctb.280440104
  22. Карякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические вещества. М.: Химия, 1974. 408 с.
  23. Ключников Н.Г. Неорганический синтез. М.: Просвещение, 1988. 240 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. General view of the kinetic curve of hydration of β-CSH0.5.

Download (72KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Kinetic curves of hydration of β-CSH0.5 at 293 K: 1 – according to conductometric measurements, 2 – calculated values ​​of α.

Download (198KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Time correlation diagram τcalc = f(τexp): 1 – τcalc = τexp; 2, 3, 4, 5 – time calculated from the Avrami, Schiller, Ridge and Gualtieri equations, respectively.

Download (199KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Kinetic curves of hydration of β-CSH0.5 at 293 K: 1 – according to experimental data; 2, 3, 4, 5 – obtained from the Avrami, Schiller, Ridge and Gualtieri equations, respectively.

Download (182KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Time correlation diagram τcalc = f(τexp): 1 – τcalc = τexp; 2, 3 – time calculated from expressions (16) and (17).

Download (124KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Kinetic curves of hydration of β-CSH0.5 at 293 K: 1 – according to experimental data; 2, 3 – obtained from expressions (16) and (17).

Download (88KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences