В настоящем исследовании устойчивость к воздействию серной кислоты испытывается путем погружения образцов из SFRGC в раствор серной кислоты с водородным показателем pH=l. Раствор кислоты обновляется каждую неделю для того, чтобы обеспечить относительно постоянное значение водородного показателя. Испытание ударопрочности проводится после 1 месяца воздействия. Для изучения воздействия кислоты делаются также снимки поверхности.

2.3.5. Микроструктурный анализ

Для того, чтобы изучить микроструктурные параметры и механизмы ударного разрушения SFRGC используются: лазерный анализ размера частиц (LSA), рентгенографический дифракционный анализ (XRD), растровый электронный микроскоп (SEM) и ртутная интрузионная порометрия (MIP).

2.3.5.1. LSA. Для измерения размера частиц сырьевых материалов примерно 2 г. порошковых материалов добавляют в 100-мл сосуд, полностью наполненный водой. Около 0.5 г. дифосфата натрия ([Na.sub.4][P.sub.2][O.sub.7]), который действует как диспергирующее вещество, добавляют в сосуд для повышения диспергируемости порошковых материалов. После нескольких минут вибрации диспергированный образец выливают в камеру анализатора частиц LSA (Coulter LS2300) для проведения испытания. Продолжительность испытания ограничивается 10 минутами для того, чтобы избежать возможной гидратации частиц образца. Данные фиксируются и анализируются компьютером в автоматизированном режиме на основе модели с оксидом циркония.

2.3.5.2. XRD. Для испытания с использованием XRD образцы различных смесей тонко измельчают, и затем отбирают на 28 дней. После этого измельченные фракции погружают на три дня в ацетон для того, чтобы остановить процесс дальнейшей гидратации, и удалить свободную воду с последующим высушиванием в печи при 50 [градусах]C в течение 12 часов для выведения абсорбированной воды. Затем эти геополимерные фракции перемалываются далее в очень тонкие частицы, их просеивают, чтобы удалить большую часть кварцевого песка и волокон. В этой связи линии дифракции, соответствующие кварцу, продемонстрировали большую вариативность от образца к образцу. Это явление, которое не оказывает воздействия на интерпретацию результатов настоящего исследования, и поэтому его можно игнорировать.

Дифракция рентгеновских лучей на порошке фиксируется с помощью спектрометра Philips PW1830 с использованием излучения CuK0t при скорости сканирования 1[градус] в минуту и температуре от 10[градусов] до 80[градусов](2[theta]). Выбирается длина волны 15.40562 нм (Ки).

2.3.5.3. SEM. Микроскоп JEOL-6300 SEM используется для рассмотрения микроструктуры измельченных композитов при ускоряющем напряжении в 15 кв. Эти образцы, используемые для проведения наблюдений с помощью SEM, сначала высушивают при температуре 60 [градусов]C до получения постоянной массы. Затем эти образцы связывают на образце-держателе проводящим клеем с последующим напылением покрытия из углерода в течение 30 минут. После этого исследуют морфологии образцов готовых продуктов на микроскопическом уровне с использованием SEM.

2.3.5.4. MIP. Устройство для ртутной интрузионной порометрии Autopore IV 9500 MIP используется для исследования пористости и распределения размера пор различных SFRGC. Образцы с размерами примерно 10 мм x 10 мм x 10 мм получают отрезанием от затвердевших паст из SFRGC, затвердевавших на протяжении 28 дней. Эти образцы сначала высушивают в печи на протяжении 24 часов при температуре 50 [градусов]C для удаления из капилляров физически абсорбированной воды, а затем их помещают в стеклянный пенетрометр с объемом 5 куб. см. После этого проводится испытание с низким давлением, а за ним испытание с высоким давлением (максимальное ртутное давление достигает 30,000 фунтов на кв. дюйм). Интрузией и удалением ртути управляет компьютер в автоматизированном режиме с помощью программы Autopore IV 9500. С повышением давления также измеряются и фиксируются совокупная интрузия и разность объемов пор в зависимости от диаметров пор. Диаметры пор, в которые осуществляется интрузия ртути, рассчитываются с использованием "уравнения Уошборна", с углом контакта ртути 130[градусов].

3. Результаты и обсуждение

3.1. Программа реологических испытаний и результаты

Существенным фактором для обеспечения успеха экструзии тонких листовых продуктов является реологическое поведение свежей пасты. Когда отсутствует надлежащее проектирование реологического поведения паст из SFRGC, в композитах образуются такие дефекты, как расслаивание, повреждение поверхности или разрывы кромки, а это снижает конечные механические и износостойкие свойства. Хорошо известно, что зольная пыль может повысить текучесть пасты из портландцемента. Тем не менее, до сих пор неизвестно, какое воздействие оказывает зольная пыль на реологическое поведение нового типа пасты из геополимерного цемента. В данном исследовании измеряется реологическое поведение свежих паст из SFRGC с зольной пылью и без нее для того, чтобы дать характеристику воздействия зольной пыли. Также исследуется воздействие волокна на реологическое поведение с помощью изменения концентрации волокна с 0% до 2%. Механизм ползунковой экструзии можно хорошо проиллюстрировать на примере модели Бенбоу-Бриджуотера, которая основывается на наличии пластической деформации на входе экструзионной головки и поршневого режима потока в канале мундштука экструзионной головки [27]. В соответствии с этой моделью, общее падение экструзионного давления [P.sub.e] через мундштук с кольцеобразным соплом при угле канала мундштука экструзионной головки в 90[градусов] можно просто представить в виде следующего уравнения:

[P.sub.e] = [P.sub.1] + [P.sub.2]

= 2([[sigma].sub.0] + [alpha]V)1n([D.sub.0]/D) + 4([tau].sub.0] + [beta]V)(L/D) (1)

где [P.sub.e] это общее экструзионное давление плунжера, привносимое машиной MTS, в то время как [P.sub.1] и [P.sub.2] это значения падения давления на каждом входе головки и каждом канале мундштука головки соответственно; Do и D это диаметр цилиндра и диаметр канала мундштука экструзионной головки соответственно; L это длина канала мундштука экструзионной головки; V скорость экструдата в канале мундштука экструзионной головки; [[tau].sub.0] напряжение пластического течения исходного материала свежей пасты из SFRGC, т. е. наименьшее напряжение, способное протолкнуть свежую пасту из SFRGC из цилиндра через канал мундштука экструзионной головки; [alpha] это коэффициент, характеризующий воздействие скорости на вход в экструзионную головку, который аналогичен коэффициенту вязкости [eta]; и [[sigma].sub.0], и [alpha] рассматриваются как константы материала, независимые от геометрии экструзионной головки и скоростей экструзии, и только связанные с передвижением пасты по мере того, как она течет из цилиндра в канал мундштука экструзионной головки. [[tau].sub.0] это предел текучести исходного сдвига стенок свежих паст из SFRGC возле стенки канала мундштука головки, т. е., наименьшее напряжение сдвига, необходимое для преодоления напряжения сдвига стенки, которое оказывает стенка канала мундштука экструзионной головки; [beta] это коэффициент, характеризующий воздействие скорости на падение экструзионного давления в канале мундштука; и [[tau].sub.0], и [beta] также рассматриваются как константы материала, они связаны только с устойчивостью канала мундштука к воздействию потока.