Научная статья на тему 'ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ МОДИФИКАТОРОВ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В ГИПСОВЫХ КОМПОЗИТАХ'

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ МОДИФИКАТОРОВ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В ГИПСОВЫХ КОМПОЗИТАХ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
313
56
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Строительные материалы
ВАК
RSCI
Ключевые слова
ГИПСОВЫЙ КАМЕНЬ / МИНЕРАЛЬНЫЕ ДОБАВКИ / MINERAL ADDITIVES / ДИСПЕРСНОСТЬ / DISPERSITY / ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ / GRANULOMETRIC COMPOSITION / ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА / OPERATIONAL PROPERTIES / СТРУКТУРА / STRUCTURE / GYPSUM STONE

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Петропавловская В. Б.

Использование современных строительных композитов требует обеспечения их высоких эксплуатационных показателей - плотности, прочности, водостойкости и др. Один из способов повышения свойств композиционных вяжущих на основе гипса - введение добавок. Существующие классификации добавок по-разному оценивают их роль. Наиболее интересные классификации подразделяют добавки согласно механизму их воздействия на гипсовый камень или участию в фазообразовании. В работе обобщены результаты исследований модификации композитов на основе дигидрата сульфата кальция минеральными ультрадисперсными добавками. В качестве таких добавок применены попутные продукты производства - микрокальцит, микрокремнезем и отходы промышленности - пыль базальтового производства. Выбор добавок был обусловлен их дисперсностью и химическим составом. Сравнительный анализ добавок показал, что они все применимы для безобжиговых гипсовых вяжущих, однако механизмы их действия различны. Исследованиями влияния добавки микрокремнезема установлено повышение прочности композита, что обусловлено его воздействием на величину растворимости исходной фазы. Добавку микрокальцита можно характеризовать как структурообразующую. Сродство структур добавки и вяжущего способствует тому, что при перекристаллизации систем негидратационного твердения обеспечиваются наиболее благоприятные условия. В случае использования в качестве дисперсной добавки для гипсовых систем негидратационного твердения пылевидного отхода базальтового производства особую роль играет pH поровой жидкости, лимитирующей процесс структурообразования, а также размер и морфологию кристаллов новой фазы модифицированного гипсового камня. При повышенных значениях водородного показателя, характерных для гипсовых составов с базальтовым компонентом, процессы структурообразования будут протекать более активно.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Петропавловская В. Б.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The Use of Mineral Ultra-Disperse Modifiers on the Basis of Industrial Wastes in Gypsum Composites

The use of modern building composites requires ensuring their high perf ormance - density, durability, water resistance, etc. One of the way s to improv e the properties of compositebinders based on gy psum is introduction of additiv es. The existing classif ications of additiv es evaluate their role dif f erently. The most interesting classif ications subdiv ide additiv esaccording to the mechanism of their impact on the gy psum stone or participation in phase f ormation. The paper summarizes the results of studies of modif ication of composites basedon the dihy drate of calcium sulf ate with mineral ultra-disperse additiv es. By -products of production such as micro-calcite, micro-silica and industrial wastes as dust of basalt productionare used as such additiv es. The choice of additiv es is due to their dispersion and chemical composition. Comparativ e analy sis of additiv es shows that they are all applicable to nonburninggy psum binders, but the mechanisms of their action are dif f erent. Research in the inf luence of silica f ume additiv e has been established the increase in the strength of the composite,due to its impact on the v alue of the solubility of the initial phase. The addition of micro-calcite can be characterized as a structure-f orming. The af f inity of the additiv e and binderstructures when re-cry stallizing non-hy dration hardening sy stems contributes to the most f avorable conditions. In the case of using the dust-like waste of basalt production as a dispersedadditiv e f or gy psum sy stems of non-hy dration hardening, a special role is play ed by the pH of the pore liquid, which limits the process of structuref ormation, as well as the sizeand morphology of the cry stals of the new phase of the modif ied gy psum stone. At increased v alues of the hy drogen index, characteristic f or gy psum compositions with basalt component,the processes of structure f ormation will proceed more activ ely.

Текст научной работы на тему «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ МОДИФИКАТОРОВ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В ГИПСОВЫХ КОМПОЗИТАХ»

УДК 691.533

DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-762-8-18-23

В.Б. ПЕТРОПАВЛОВСКАЯ, канд. техн. наук ([email protected])

Тверской государственный технический университет (170026, г. Тверь, наб. Афанасия Никитина, 22)

Использование минеральных ультрадисперсных модификаторов на основе отходов промышленности в гипсовых композитах

Использование современных строительных композитов требует обеспечения их высоких эксплуатационных показателей - плотности, прочности, водостойкости и др. Один из способов повышения свойств композиционных вяжущих на основе гипса - введение добавок. Существующие классификации добавок по-разному оценивают их роль. Наиболее интересные классификации подразделяют добавки согласно механизму их воздействия на гипсовый камень или участию в фазообразовании. В работе обобщены результаты исследований модификации композитов на основе дигидрата сульфата кальция минеральными ультрадисперсными добавками. В качестве таких добавок применены попутные продукты производства - микрокальцит, микрокремнезем и отходы промышленности - пыль базальтового производства. Выбор добавок был обусловлен их дисперсностью и химическим составом. Сравнительный анализ добавок показал, что они все применимы для безобжиговых гипсовых вяжущих, однако механизмы их действия различны. Исследованиями влияния добавки микрокремнезема установлено повышение прочности композита, что обусловлено его воздействием на величину растворимости исходной фазы. Добавку микрокальцита можно характеризовать как структурообразующую. Сродство структур добавки и вяжущего способствует тому, что при перекристаллизации систем негидратационного твердения обеспечиваются наиболее благоприятные условия. В случае использования в качестве дисперсной добавки для гипсовых систем негидратационного твердения пылевидного отхода базальтового производства особую роль играет рН поровой жидкости, лимитирующей процесс структурообразования, а также размер и морфологию кристаллов новой фазы модифицированного гипсового камня. При повышенных значениях водородного показателя, характерных для гипсовых составов с базальтовым компонентом, процессы структурообразования будут протекать более активно.

Ключевые слова: гипсовый камень, минеральные добавки, дисперсность, гранулометрический состав, эксплуатационные свойства, структура.

Для цитирования: Петропавловская В.Б. Использование минеральных ультрадиспесных модификаторов на основе отходов промышленности в гипсовых композитах // Строительные материалы. 2018. № 8. С. 18-23. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-762-8-18-23

VB. PETROPAVLOVSKAYA, Candidate of Science (Engineering) ([email protected]) Tver State Technical University (22, Afanasiy Nikitin Еmbankment, Tver, 170026, Russian Federation)

The Use of Mineral Ultra-Disperse Modifiers on the Basis of Industrial Wastes in Gypsum Composites

The use of modern building composites requires ensuring their high performance - density, durability, water resistance, etc. One of the ways to improve the properties of composite binders based on gypsum is introduction of additives. The existing classifications of additives evaluate their role differently. The most interesting classifications subdivide additives according to the mechanism of their impact on the gypsum stone or participation in phase formation. The paper summarizes the results of studies of modification of composites based on the dihydrate of calcium sulfate with mineral ultra-disperse additives. By-products of production such as micro-calcite, micro-silica and industrial wastes as dust of basalt production are used as such additives. The choice of additives is due to their dispersion and chemical composition. Comparative analysis of additives shows that they are all applicable to non-burning gypsum binders, but the mechanisms of their action are different. Research in the influence of silica fume additive has been established the increase in the strength of the composite, due to its impact on the value of the solubility of the initial phase. The addition of micro-calcite can be characterized as a structure-forming. The affinity of the additive and binder structures when re-crystallizing non-hydration hardening systems contributes to the most favorable conditions. In the case of using the dust-like waste of basalt production as a dispersed additive for gypsum systems of non-hydration hardening, a special role is played by the pH of the pore liquid, which limits the process of structure formation, as well as the size and morphology of the crystals of the new phase of the modified gypsum stone. At increased values of the hydrogen index, characteristic for gypsum compositions with basalt component, the processes of structure formation will proceed more actively.

Keywords: gypsum stone, mineral additives, dispersity, granulometric composition, operational properties, structure.

For citation: Petropavlovskaya V.B. The use of mineral ultra-disperse modifiers on the basis of industrial wastes in gypsum composites. Stroite'nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 8, pp. 18-23. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-762-8-18-23 (In Russian).

Использование современных строительных композитов требует обеспечения их высоких эксплуатационных показателей — прочности, водостойкости, пожарной безопасности и т. д. [1]. Один из наиболее востребованных на данный момент способов повышения свойств композиционных вяжущих — введение добавок, в том числе и в состав вяжущих на основе гипса: полуводного, двуводного, а также безводного [2—4].

Достаточно часто выбор добавки специалисты производят исходя из принципов, заложенных в классификациях Рогинского или Роланда [5].

По П. Роланду, добавки в гипсе могут обусловливать изменение растворимости, изменение скорости гидратации, которая в свою очередь будет определяться природой растворяемого вещества и его концентрацией в растворе.

Поэтому принято добавки классифицировать с точки зрения их влияния на растворимость гипса как ускорители или замедлители [5]. Вещества, используемые как добавки в гипсовых составах, условно подразделены на классы согласно механизму их воздействия на гипсовый камень:

— к первому классу относят сильные/слабые электролиты /неэлектролиты, которые влияют на растворимость гипса, но при этом не формируют на его поверхности труднорастворимых пленок;

— второй класс составляют вещества, которые могут выступать как готовые центры кристаллизации;

— третий класс составляют поверхностно-активные соединения, способные к адсорбции на полугидрате и гипсе, а также уменьшающие скорость зародышеобра-зования;

Рис. 3. Интегральная и дифференциальная кривые распределения частиц микрокальцита по размерам

Рис. 1. Гранулометрический состав двуводного гипса фаянсового производства Тверской области

Таблица 1

Средние значения размеров частиц микрокремнезема - МК-85

Рис. 2. Гранулометрический состав аморфного микрокремнезема -МК-85 Челябинского производства ферросилиция

— к четвертому классу относят вещества, которые при взаимодействии с гипсом формируют на его поверхности труднорастворимые фазовые пленки;

— пятый класс составляют вещества, которые выполняют одновременно несколько функций из перечисленных выше [5].

Четыре группы добавок с позиций С.Г. Рогинского возможно классифицировать исходя из их роли в фазо-образовании:

• группа модифицирующих добавок представлена веществами, меняющими характер и скорость начальных химических взаимодействий при фазообразовании, в том числе: выступающими акцепторами и донорами электронов; изменяющими фазообразующую поверхность без изменения фазового состава; вызывающими образование новых активных химических соединений или новых фаз; кислотно-основные;

• группа структурообразующих добавок представлена веществами, регулирующими скорость диффузии; по-рообразующими; а также изменяющими термические свойства контакта;

• в группу упрочняющих внесены добавки, регулирующие прочность композиционного материала, его химическую стойкость, а также изменяющие скорость протекания процессов перекристаллизации (спекания);

Фракция Среднее значение, мкм Фракция Среднее значение, мкм

D43 8,71 D31 2,47

D42 6,31 D30 1,48

D41 3,76 D21 1,34

D40 2,3 D20 0,84

D32 4,58 D10 0,65

• группа блокирующих добавок, в свою очередь, разделена на микроблокирующие, которые действуют на отдельных участках фазообразующей поверхности, и добавки, блокирующие слои [5].

Однако, подбирая ту или иную добавку для улучшения свойств гипсового камня, руководствуются чаще всего ее ролью: в структурообразовании за счет образования мало - или нерастворимых соединений, формирующих малопористую структуру камня; в процессе механического уплотнения и кольматации его пористой структуры высокодисперсной фазой; в формировании в структуре гипса водонепроницаемых пленок, экранирующих негативное воздействие воды, а также в формировании иной морфологии кристаллов новообразований [6—9].

Исследования процессов структурообразования систем гидратационного твердения на основе полугидрата с модифицирующими комплексами показывают, что направленное воздействие на структуру композиций отдельных модификаторов или их совокупностей обеспечивает технические высокие показатели [3, 7, 9]. Однако

г_; научно-технический и производственный журнал

Vi Ы-

.-r^V.-UJ.U® август 2018 19

Таблица 2

Статистические характеристики микрокремнезема - МК-85

Характеристика Значение

Средний арифметический диаметр 8,71 мкм

Средний геометрический диаметр 6,888 мкм

Средний квадратический диаметр 10,262 мкм

Средний гармонический диаметр 4,575 мкм

Отклонение 0,944 мкм

Эксцесс 0,728 мкм

Диапазон 1,744

Однородность 0,54 мкм

Удельная поверхность 13 м2/г

Вариация 29,743 мкм

Среднее квадратическое отклонение 5,454 мкм

Среднее отклонение 4,264 мкм

Коэффициент вариации 62,612%

Мода 8,927 мкм

Медиана 7,682 мкм

Таблица 3 Химический состав микрокальцита Еленинского месторождения

Соединение Содержание, %

СaCO3 >97

MgO 0,2

Fe2O3 <0,1

SiO2 0,02

A^ 0,05

Вещества, нерастворимые в HCl <0,4

Рис. 5. Влияние добавки микрокремнезема на прочностные характеристики модифицированного прессованного гипсового композита при различном В/Т

= 2 мин

= 6 мин = 8 мин

= 10 мин

0

20

5 10 15

Содержание микрокремнезема, %

Рис. 6. Зависимость величины электропроводности насыщенного раствора двуводного гипса от содержания микрокремнезема

роль зернового состава модифицирующих комплексов, в особенности если они представлены несколькими добавками с разными характеристиками дисперсности, в фазообразовании и дальнейшем структурообразовании изучена недостаточно.

Еще меньше исследована структура модифицированного гипсового камня негидратационного твердения. Ввиду того, что процесс структурообразования в безобжиговых гипсовых материалах растянут во времени и обусловлен перекристаллизацией дигидрата при малых пересыщениях, влияние вещественного и зернового состава добавок еще более значимо [5].

В работе обобщены результаты исследований модификации гипсовых композитов на основе дигидрата сульфата кальция минеральными ультрадисперсными добавками. В качестве таких добавок были использованы попутные продукты производства (микрокальцит, микрокремнезем) и отходы промышленности (пыль базальтового производства). Выбор данных минеральных порошков обусловлен их дисперсностью и химическим составом.

Наиболее эффективными, как известно, являются добавки, имеющие общий ион Са2+ с гипсом и дающие щелочную среду поровой жидкости, — известьсодержа-щие добавки, силикаты, алюмосиликаты кальция.

Также при выборе добавок учитывалась их способность повысить или понизить растворимость гипса, ускорить или замедлить процесс структурообразования.

В качестве основного исходного материала использовался техногенный двуводный гипс в виде отработанных форм Тверского фаянсового производства. Использовались бинарные смеси порошков, отвечающих ГОСТ 125—79 (содержание дигидрата сульфата кальция CaSO4•2H2O в составе отходов в среднем составляло 98%). Получение рабочих смесей дигидрата осуществлялось в испытательном центре путем дробления отходов на щековой дробилке и последующим измельчением в шаровой мельнице.

Гранулометрический состав порошка дигидрата (рис. 1) характеризуется широким распределением частиц в составе смеси. Средний размер частиц дигидрата ^50) — 9,431 мкм, максимальный размер частиц 79,742 мкм.

В качестве дисперсных модификаторов в исследованиях использовались:

— микрокремнезем — попутный продукт Челябинского производства ферросилиция;

— микрокальцит Еленинского месторождения;

— отходы пылеулавливания производства базальтового волокна на ООО «Парок», Тверская область.

Исследованиями гранулометрического состава микрокремнезема МК-85 (рис. 2) установлено, что максимальное количество частиц с размером 10 мкм в составе — 38,81%. Средний размер частиц в составе сырьевой смеси — 4,575 мкм (табл. 1, 2). Химический состав ми-крокремезема представлен диоксидом кремния 80—98%.

Таблица 4

Фазовый состав отхода производства базальтового волокна

Наименование Содержание, мас. %

Кальцит Доломит Кварц NaCl Аморфная фаза

Отход дробления 2,9 19 4,9 13,2 60

Ч" ял / i / / L / J ■ i 1

»

. ^ .J-..у....... i i ! Vf s > A / ff 1 ! 7 ! /

«

m À f \! ;

* я / * i i / L

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

.. A fr «a

Hi I И

Рис. 7. Кривые распределения для оптимизированной смеси двувод-ного гипса с добавкой микрокремнезема МК-85

Гранулометрический состав микрокальцита характеризуется максимальным размером частиц 100 мкм и средним размером частиц 22 мкм.

Согласно проведенному химическому анализу микрокальцит имеет в своем составе 98% СаСО3 и 0,05% Fe2O3 (табл. 3). Гранулометрический состав микрокальцита (рис. 3) характеризуется максимальным размером частиц 100 мкм и средним размером частиц 22 мкм.

Физические свойства микрокальцита: плотность (ISO 787/10) — 2740 кг/м3; коэффициент преломления — 1,6; твердость по шкале Мооса — 3; влажность порошков не более 0,2%.

Содержание оксидов натрия и калия в составе отхода базальтового производства составило 6,87 и 4,39% соответственно (табл. 4). Содержание алюминия — 3,05%.

Пылевидный отход производства базальтового волокна ООО «Парок» имеет максимальный размер частиц в составе порошка (d98) — 92,309 мкм; средний размер частиц (d50) — 16,815 мкм и содержание частиц менее 2 мкм — 7,84 мкм (рис. 4).

Зерновой состав порошков оценивали по результатам дисперсионного анализа с помощью лазерного анализатора типа Fritsch Particle Sizer «analysette 22». Анализ содержания аморфной фазы в образцах отхода базальтового производства выполнялся методом сравнения площадей гало и рефлексов кристаллических фаз. Среднюю плотность и прочность прессованных гипсовых образцов-цилиндров, полученных методом полусухого прессования на лабораторном гидравлическом прессе и выдержанных 14 сут во влажных условиях, оценивали по ГОСТу. Структурные особенности прессованного композита оценивались методом электронной микроскопии с помощью сканирующего микроскопа.

Содержание добавок микрокремнезема, микрокальцита и базальтовой пыли варьировалось от 0 до 20% от массы техногенного дигидрата, водотвердое отношение (В/Т) в пределах 0,06—0,24. Критериями оценки влияния добавок на свойства гипсового композита были приняты прочность и плотность материала.

1,7

0,16 72 144 216

Время, ч

Рис. 8. Зависимость величины электропроводности насыщенного раствора двуводного гипса с добавкой микрокальцита в количестве 10% от времени насыщения; время перехода в равновесное состояние

При исследовании влияния добавки микрокремнезема на прочность прессованного материала установлено (рис. 5), что с увеличением процентного содержания добавки при постоянных значениях В/Т прочность структуры композита повышается, что обусловлено его влиянием на величину растворимости (рис. 6) исходной фазы.

Исследованиям показали, что величина электропроводности (которая характеризует растворимость системы) растворов с добавкой микрокремнезема достигает максимального значения — 3,43 мСм/см. Это происходит при введении микрокремнезема в количестве 10% через 10 мин после затворения его водой (рис. 6). При дальнейшем увеличении содержания добавки величина электропроводности растворов уменьшается.

Входящие в состав микрокремнезема силикаты и алюмосиликаты вступают в химическое взаимодействие с оксидом кальция с образованием новых соединений. Прирост прочности в возрасте 14 сут для составов с добавкой микрокремнезема превышает 50%.

Оптимизированный гранулометрический состав гипсовой смеси, модифицированной микрокремнеземистым компонентом, приведен на рис. 7. Для смеси техногенного гипса с микрокремнеземом характерно бимодальное распределение со смещенной вершиной в область крупных частиц с размером более 50 мкм.

Исследования карбонатного наполнителя в качестве активной добавки для гипсовых систем негидра-тационного твердения показали, что при введении добавки микрокальцита в пределах от 0 до 10% электропроводность, а следовательно, и растворимость увеличивается (рис. 8) и достигает наибольшего значения — 3,75 мСм/см при ее 10%-м содержании в составе композиции. При большем количественном содержании микрокальцита электропроводность падает для всех испытуемых растворов.

Максимальная электропроводность достигается для всех исследуемых составов в течение 10 мин, что обеспечивает фазообразование на начальном этапе процесса

и\ ®

август 2018

21

111.1« в 16 m all.» жЮ& mau alt» пЖЯ

Рис. 9. Влияние количественного содержания добавки микрокальцита (%) на прочностные характеристики модифицированного прессованного гипсового композита при различном В/Т

Ч» VE

Рис. 10. Кривые распределения для оптимизированной смеси двувод-ного гипса с добавкой микрокальцита

структурообразования гипсового камня негидратацион-ного твердения.

Образующийся контакт между поверхностью и кристаллизующимся веществом имеет высокий потенциал вследствие достраивания ионами кальция из растворенного вещества добавки кристаллической решетки структурообразующей поверхности дигидрата, что выгодно отличает микрокальцит от других модификаторов, поскольку он одновременно обладает рядом положительных качеств. Установленный оптимум содержания микрокальцита в гипсовой системе неги-дратационного твердения составил 20%. Прочность модифицированного камня повышается в среднем более чем на 60% (рис. 9), и вследствие пластифицирующего действия добавки микрокальцита, которая выступает в роли смазки в смеси, состоящей из совокупности как мелких, средних, так и крупных частичек, заполняя пространство между частицами дигидрата сульфата кальция, образует более плотноупакованную структуру композита.

Приведенная гранулометрия оптимизированного состава модифицированной сырьевой смеси с добавкой микрокальцита (рис. 10) достаточно схожа с гранулометрией состава на основе микрокремнезема, в то время как характеристики дисперсности самих добавок различаются и по ширине разброса частиц по размеру, и по значениям их средних диаметров. Как и в случае характеристик смеси с добавкой микрокремнезема, данные распределения характерны для бимодальных систем. Сходна и пологость интегрального распределения частиц по размерам в смесях с добавками микрокремнезе-

■ f-10 » 10-1S » IF-2J ■ ¡DJS

Рис. 11. Влияние добавки отхода пылеудаления базальтового производства на прочностные характеристики модифицированного прессованного гипсового композита в разные сроки твердения

Рис. 12. Кривые распределения для оптимизированной смеси двувод-ного гипса с добавкой базальтовой пыли

ма и микрокальцита оптимального состава, характеризующаяся показателями d5o и d2o.

При использовании в качестве дисперсной добавки для гипсовых систем негидратационного твердения пылевидного отхода базальтового производства особую роль играет рН поровой жидкости, лимитирующей процесс структурообразования, а также размер и морфологию кристаллов новой фазы модифицированного гипсового камня. При повышенных значениях рН, характерных для гипсовых составов с базальтовым компонентом, процессы будут протекать более активно.

Наибольшая прочность гипсового композита с добавкой базальтовой пыли достигается при ее содержании в количестве 10% (рис. 11), причем нарастание прочности происходит в период твердения до 28 сут и после него, что, по-видимому, обусловлено не только влиянием рН, но и поддержанием за счет присутствия базальта оптимальных условий твердения, обеспечивающих перекристаллизацию дигидрата.

Гранулометрический состав (рис. 12) несколько отличается от ранее рассмотренных составов с добавками микрокремнезема и микрокальцита, что отражается на средней плотности. Для составов с добавкой базальтовой пыли характерна более высокая средняя плотность — 1940 кг/м3, в то время как для составов с микрокальцитом и микрокремнеземом она не достигает и 1900 кг/м3.

Таким образом, сравнительный анализ дисперсных добавок для гипсовых систем негидратационного твердения показал, что все исследованные добавки применимы для безобжиговых гипсовых вяжущих, однако

механизм их действия различен. Так, добавку микрокальцита можно характеризовать в первую очередь как структурообразующую, однако ее функции на этом не заканчиваются. Известно, что морфология и ориентация зародышей новой фазы в анизотропной среде должны соответствовать минимуму свободной энергии, который в свою очередь зависит от сходства в расположении атомов на соприкасающихся гранях новой и старой фаз, следовательно, сродство структур будет обеспечивать при перекристаллизации таких систем наиболее благоприятные условия [1, 5].

Добавки микрокремнезема и базальтовой пыли являются модификаторами. Однако следует заметить, что представляет интерес не только физико-химическое участие модификатора в процессе структурообра-зования, но и их гранулометрический состав [10, 11], обеспечивающий высокие эксплуатационные свой-

Список литературы

1. Белов В.В., Петропавловская В.Б., Храмцов Н.В. Строительные материалы. М.: АСВ, 2014. 272 с.

2. Копаница Н.О., Саркисов Ю.С., Демьяненко О.В. Применение нанодисперсного кремнезема в производстве строительных смесей // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 5 (58). С. 140-150.

3. Гордина А.Ф., Полянских И.С., Токарев Ю.В., Бурьянов А.Ф., Сеньков С.А. Водостойкие гипсовые материалы, модифицированные цементом, микрокремнеземом и наноструктурами // Строительные материалы. 2014. № 6. С. 35-37.

4. Жерновский И.В., Кожухова Н.И., Череватова А.В., Рахимбаев И.Ш., Жерновская И.В. Новые данные о наноразмерном фазообразовании в вяжущей системе «гипс — известь» // Строительные материалы. 2016. № 7. С. 9—12.

5. Петропавловская В.Б., Белов В.В., Новиченкова Т.Б. Малоэнергоемкие гипсовые строительные композиты: Монография. Тверь: ТвГТУ, 2014. 136 с.

6. Гаркави М.С., Фишер Х.Б., Бурьянов А.Ф. Особенности кристаллизации двуводного гипса при искусственном старении гипсового вяжущего // Строительные материалы. 2015. № 12. С. 73—75.

7. Дребезгова М.Ю. Реологические свойства системы «композиционное гипсовое вяжущее — суперпластификатор — вода» // Строительные материалы. 2017. № 12. С. 68—70.

8. Хежев Х.А., Пухаренко Ю.В., Хежев Т.А. Фибро-гипсобетонные композиты с применением вулканических горных пород // Строительные материалы. 2013. № 11. С. 20—24.

9. Петропавловский К.С., Новиченкова Т.Б. Влияние модифицирующих добавок на структурообразование самоармированных гипсовых композитов. V Международный семинар-конкурс молодых ученых и аспирантов, работающих в области вяжущих веществ, бетонов и сухих смесей: Сборник докладов. СПб., 2015. С. 112—119.

10. Образцов И.В., Белов В.В. Программно-вычислительный метод подбора зернового состава заполнителя. II Международный семинар-конкурс молодых ученых и аспирантов, работающих в области вяжущих веществ, бетонов и сухих смесей: Сборник докладов. СПб., 2011. С. 88—91.

11. Петропавловская В.Б., Белов В.В., Новиченкова Т.Б., Бурьянов А.Ф. Закономерности влияния зернового состава на свойства сырьевых смесей прессованных гипсовых материалов // Строительные материалы. 2011. № 6. С. 4—5.

ства модифицированным гипсовым композитам. Наиболее высокие характеристики по прочности и плотности обеспечивают оптимизированные по гранулометрическим показателям составы, имеющие бимодальное дифференциальное распределение частиц по размерам.

Таким образом, при формировании высокопрочной структуры модифицированного гипсового камня, отвечающего всем современным требованиям, необходимо учитывать следующие факторы:

— воздействие вводимых компонентов на растворимость гипса;

— гранулометрический состав, обеспечивающий фа-зообразование;

— щелочность поровой жидкости;

— воздействие окружающей среды;

— различные сочетания вышеперечисленных факторов.

References

1. Belov V.V., Petrapavlovskaya V.B., Khramtsov N.V. Straitel'nye materialy [Construction мaterials]. Moscow: ASV. 2014. 272 p.

2. Kopanitsa N.O., Sarkisov Yu.S., Dem'yanenko O.V. Application of nanodispersed silica in the production of building mixtures. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arxitekturno-stroiteFnogo universiteta. 2016. No. 5 (58), pp. 140-150. (In Russian).

3. Gordina A.F., Polyanskikh I.S., Tokarev Yu.V., Bur'yanov A.F., Sen'kov S.A. Waterproof gypsum materials modified by cement, microsilica, and nanostruc-tures. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2014. No. 6, pp. 35-37. (In Russian).

4. Zhernovsky I.V., Kozhukhova N.I., Cherevatova A.V., Rakhimbaev I.Sh., Zhernovskaya I.V. New data about nano-sized phase formation in binding system «gypsum

— lime». Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2016. No.7, pp. 9-12. (In Russian).

5. Petropavlovskaya V.B., Belov V.V., Novichenkova T.B. Maloenergoemkie gipsovye stroitel'nye kompozity: mono-grafiya. [Low energy-intensive gypsum building composites]. Tver: Tver State Technical University. 2014. 136 p.

6. Garkavi M.S., Fisher H.-B., Burianov A.F. Features of crystallization of gypsum dihydrate in the course of artificial aging of gypsum binder. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2015. No. 12, pp. 73-75. (In Russian).

7. Drebezgova M.Yu. Rheological properties of the system «composite gypsum binder - superplasticizer - water». Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 12, pp. 68-70. (In Russian).

8. Khezhev Kh.A., Pukharenko Yu.V., Khezhev T.A. Fibrous gypsum concrete composites with the use of volcanic rock. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2013. No. 11, pp. 20-24. (In Russian).

9. Petropavlovskij K.S., Novichenkova T.B. Effect of modifying additives on the structure formation of self-reinforced gypsum composites. V International seminar-competition of young scientists and post-graduate students working in the field of binders, concretes and dry mixes: collection of reports. Saint Petersburg. 2015, pp. 112-119. (In Russian).

10. Obrazczov I.V., Belov V.V. Software-computational method of selection of aggregate grain. II International seminar-competition of young scientists and post-graduate students working in the field of binders, concretes and dry mixtures: a collection of reports. Saint Petersburg. 2011, pp. 88-91. (In Russian).

11. Petropavlovskaya V.B., Belov V.V., Novichenkova T.B., Burianov A.F. Regularities of influence of grain composition on properties of raw mixes of pressed gypsum materials. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2011. No. 6, pp. 4-5. (In Russian).

август 2018

23

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.