CC BY
61
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
УДК: 691.5
Н. Н. Морозова, Н. В. Майсурадзе, Т. Ф. Галиев, Л. И. Потапова
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ВОЗДУХОВОВЛЕКАЮЩИХ ДОБАВОК
В ГИПСОВЫХ МАТЕРИАЛАХ
Ключевые слова: воздухововлекающие добавки, гипсовые материалы, модификаторы для гипса.
Гипсовые вяжущие и композиции на их основе обладают короткими сроками твердения, что затрудняет широкое их применение без специальных модификаторов. Проведенные исследования по эффективности использования синтетических и белковых пенообразователей в гипсовых материалах показали их перспективность с точки зрения технологических свойств. При этом достигнуто увеличение подвижности и сроков схватывания.
Key words: air-entraining additives, plaster materials, modifiers for gypsum.
Gypsum binders and based on them compositions have a short time of hardening, which hinders their wide application without any special modifiers. Conducted research on efficient use of synthetic and protein foaming agents in gypsum materials have shown their potential from the point of view of technological properties. They reached an increase of mobility and setting time.
Введение
В настоящее время на рынке строительных материалов преобладают материалы и изделия, характеризующиеся либо высокой стоимостью, либо низкой экологичностью и высокой степенью опасности для человека. Поэтому проявляется естественный интерес в строительных материалах, отвечающих всем требованиям безопасности и обладающих доступностью для широкого потребителя. Из числа токовых строительных материалов по целому ряду параметров является гипсовое вяжущее. Гипсовые изделия безвредны для человека, отвечают требованиям эко-логичности, способны поглощать влагу или отдавать ее при необходимости, тем самым регулируя микроклимат в помещении, выдерживают до 3...4 часов открытого пламени [1,2].
Материалы на основе гипса - технологически почти безупречный материал, быстро твердеет, легко перерабатывается и изделия характеризуются белым цветом, что гарантирует высокое качество цветопередачи при воплощении дизайнерских идей. Другим его достоинством является мощная сырьевая база. Гипс - местное природное сырье для многих регионов России (его разведанные месторождения составляют более 300 млн. тн.) [3].
Сегодня строительный рынок невозможно представить себе без сухих строительных смесей, основой которых зачастую является гипсовое вяжущее [4,5]. Кроме того на основе гипсовых вяжущих изготавливаются стеновые, перегородочные и отделочные изделия [6-8].
Создание наиболее комфортных условий в помещениях (повышение огнестойкости, тепло- и звукоизоляции) без снижения прочностных свойств применяемых материалов и уменьшения удельного расхода материала в конструкции возможно, по нашему мнению, за счет применения в гипсовых композициях эффекта микровоздухововлечения.
Сегодня проводятся исследования по модификации строительных материалов, направленные на изменение состава, структуры и свойств путем введения различных ПАВ (пластификаторов, супер- и гиперпластификаторов, пеногасителей и пенообразователей), минеральных наполнителей (активных и неактивных) и использования различных технологических приемов [9-12].
В связи с вышеизложенным в данной работе было исследовано влияние вида и количества пенообразователя на характеристики гипсовой смеси и затвердевшего гипсового камня.
Материалы и методики
В исследованиях в качестве основного компонента использовали гипсовое вяжущее - строительный гипс марки Г-6 Аракчинского завода.
В качестве модификаторов гипсовой системы были выбраны пенообразователи отечественного производства: ПБ-2000 и «Биотех», а также Итальянский Foamex Laston SPA.
Пеноконцентрат марки ПБ-2000 представляет собой водный раствор поверхностно-активных веществ со стабилизирующими добавками светло-коричневого цвета плотностью при 22 0С - 1170 кг/м3 и рН - 8,3, выпускаемый по ТУ 2481-18505744685-01 заводом ОАО «Ивхимпром».
Пенообразователь белковый марки «Биотех» представляет собой жидкость коричневого цвета плотностью при 20 0С - 1150 кг/м3
Зарубежный пенообразователь марки Foamex Lacton SPA (Италия), который имел следующие свойства: плотность 1100-1100 кг/м3 при (20-25) 0С и рН - 6,5-7.
Гипсовое тесто готовили перемешиванием вручную гипсового вяжущего, пенообразователя и воды. Количество пенообразователя в зависимости от вида
составляло от 0,03 до 0,21 % от массы гипсового вяжущего.
Для исследования реологических свойств гипсового теста использовали стандартную методику определения расплыва конуса на приборе Суттарда. Модифицированную гипсовую смесь для исследования влияния вида и количества пенообразователя на физико-механические свойства готовили по методу сухой минерализации. Для оценки прочности при изгибе и сжатии из приготовленной смеси изготавливали образцы-балочки с размером 40х40х160 мм. Твердение образцов осуществлялось в воздушно-сухих условиях с последующей сушкой до постоянной массы.
Результаты и обсуждение
На первом этапе работы была проведена оценка водопотребности гипсового вяжущего в зависимости от вида и количества пенообразователей. Полученные результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Технологические показатели модифицированных гипсовых смесей
Вид добавки Кол-во добавки, % В/Г Сроки схватывания, мин
начало конец
0 0,63 5,5 9
0,03 0,6 5 8,5
ПБ-2000 0,05 0,55 6 9
0,1 0,55 5,5 9
0,2 0,65 5 10
0 0,63 5,5 9
0,03 0,61 7 9
Биотех 0,06 0,5 9 12
0,09 0,6 11 14
0,12 0,61 12 15
0,15 0,62 12 15,5
0 0,63 5,5 9
Роатех 0,03 0,61 6,5 11
0,06 0,6 16 24
0,09 0,59 16,5 22,3
Как показали эксперименты (табл.1) введение добавок - пенообразователей в небольших количествах приводит к снижению В/Г отношения смеси. Из числа исследованных добавок наибольшую эффективность по снижению водопотребности показала добавка ПБ-2000, которая уменьшает В/Г смеси на 13% от контрольного. Добавки Биотех и Роатех снижают В/Г смеси на 5 и 6% соответственно. Сроки схватывания гипсовой смеси модифицированной добавкой ПБ-2000 практически не изменились, а добавки Биотех и Роатех увеличивают время начала схватывания в 2-3 раза и отодвигает конец схватывания смеси в 1,7 - 2,7 раза по сравнению с бездобавочным составом.
Приготовленные смеси со исследованными в работе добавками характеризовались однородной, слитной структурой без видимых воздушных включений.
Поэтому далее данные добавки были использованы нами как поверхностно-активные вещества без эффекта воздухововлечения. В подтверждение последнего исследованы зависимости плотности и прочности от количества добавок. Результаты приведены на рис. 1 -2.
л н и
О ..о
Я w"
н ,
0 К
4 = я S - в
5 *
3 s
- °
1 §
а в
u 5
° 5
Я u
н
О
130 125 120 115 110 105 100 95
0 0,03 0,06 0,09 0,12 Количество добавки, %
-Foamex _Биотех А ПБ-2000
Рис. 1 - Изменение плотности камня от количества и вида добавки
Как видно из рис.1, из трех исследованных пенообразователей добавка ПБ-2000 при всех анализируемых дозировках способствует повышению плотности гипсового камня. Полученный эффект мы связываем с тем, что незначительные дозировки данной добавки проявляются только как пластификаторы, а воздухововлекающий эффект ее не проявляется. Аналогиное действие наблюдается при использовании пенообразователей Биотех и Роатех до 0,06%, при этом происходит рост плотности, а большее их количество снижает плотность камня, вероятно это связано с началом вовлечения воздуха в смесь.
0 0,03 0,06 0,09 0,12 Количество добавки, %
э-2000 ■ Биотех -А- Роатех
Рис. 2 - Изменение прочности камня от количества и вида добавки
Анализ изменения прочности на сжатие гипсового камня высушенного до постоянной массы показал (рис.2), что добавки ПБ-2000 и Биотех изменяет прочность с экстремумом при 0,07% от массы вяжущего.
Введение добавки Боатех даже незначительное количество (0,03% от массы вяжущего) снижает прочность камня.
Выводы по работе
Поставленная задача о выявлении эффекта пластификации при малых дозировках может быть легко решена при использовании добавок-пенообразователей.-
Введение всех исследованных в работе пенообразователей увеличивает сроки схватывания гипсового теста.
Пенообразователи отечественного производства оказались более эффективными: В то время как ПО производства Италии снижает прочностные показатели на 10%, ПО «Биотех» увеличивает прочность на сжатие на 40%, ПО ПБ-2000 - на 70%.
Литература
1. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение). Справочник. Под общей ред. А.В. Ферро-нской.- М.: Издательство АСВ, 2004.- 488 с.
2. Ферронская А.В., Коровяков В.Ф., Баранов И.М. и др. Гипс в малоэтажном строительстве./ Под общей ред. А.В.Ферронской.- М.: Издательство АСВ, 2008.- 240 с.
3. Недосеко И.В., Бабков В.В., Юнусова С.С., Гаитова А.Р., Ахмадулина И.И. Гипсовые и гипсошлаковые композиции на основе природного сырья и отходов промышленности // Строительные материалы. 2012. № 8. С. 66-68.
4. Рахимов Р.З., Халиуллин М.И., Гайфуллин А.Р. Композиционные гипсовые вяжущие с использованием ке-
рамзитовой пыли и доменных шлаков // Строительные материалы. 2012. № 7. С. 13-16.
5. Сагдатуллин Д.Г., Морозова Н.Н., Хозин В.Г. Композиционное гипсовое вяжущее //патент на изобретение RUS 2426702 01.02.2010.
6. Хасимова А.С., Морозова Н.Н., Хозин В.Г. Литой бетон на основе композиционного гипсового вяжущего //Технологии бетонов. 2015. №3-4 (104-105). С. 23-25.
7. Мухаметрахимов Р.Х., Изотов В.С., Гревцев В.А. Фиброцементные плиты на основе модифицированного смешанного вяжущего//Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2010. № 2 (14). С. 250-254
8. Шамис Е.Е. Совершенствование технологий индустриального домостроения с применением гипсовых материалов// Матер. IV межд. научно-практической конф. «Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий» - Волгоград, 2008. - С.39-43.
9. Петропавловский К.С., Петропавловская В.Б., Бурьянов А.Ф., Новиченкова Т.Б. Особенности влияния пенообразователей нового поколения на пеногипсовые ком-позиции//Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая. 2013. Вып.4(29). URL: http://vestnik.vgasu.ru/attachments/ PetropavlovskiyPetropavlovskayaBuryanovNovichenkova-2013_4(20).pdf
10. Сальников А.В., Хозин В.Г., Морозова Н.Н., Демьянова В.С. Влияние комплексного модификатора на свойства цементного вяжущего//Строительные материалы. 2004.№ 8. -С. 36-37.
11. Морозова Н.Н. Модификация портландцемента цео-литсодержащей породой для получения смешанного вяжущего: автореф. дис. ... кандидата технических наук / Казань, 1997. 22 с.
12. Коровяков В.Ф. Применение гипсовых вяжущих- верный путь ускорения темпов строительства массового жилья и снижения его себестоимости// Матер. V межд. научно-практ. конф. «Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий» - Казань, 2010. - С.137-144.
© Н. Н. Морозова - к.т.н., доцент кафедры технологии строительных материалов и изделий (ТСМИК) КГАСУ, ninamor@mail.ru; Н. В. Майсурадзе - к.т.н.,, доцент, кафедра ТСМИК, КГАСУ, maisuradze64@mail.ru; Т. Ф. Галиев - студент института строительных технологий и инженерно-экологических систем КГАСУ, galiev.uralsk@mail.ru; Л. И. Потапова -к.х.н, доцент кафедры Физики, электротехники и автоматики КГАСУ.
© N. N. Мо1тоуа - candidate of technical sciences, associate professor of the Departmen of Technology of building materials, products and structures, KSUAE, ninamor@mail.ru; N. V. Maisuradze- candidate of technical sciences, associate professor, department of technology of construction materials, products and designs, Kazan State University of Architecture and Engineering; Т. F. Galiev -student of department of construction technologies and engineering-ecological systems of KSUAE e-mail: galiev.uralsk@mail.ru; L. I. Potapova - candidate Candidate of Chemestry, associate professor of the Department of physics, electrical engineering and automation, KSUAE.
