CC BY
21Научная статья УДК 691
ГРНТИ: 67 Строительство и архитектура ВАК: 2.1.5. Строительные материалы и изделия DOI 10.51608/26867818_2023_4_36
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ В КАЧЕСТВЕ ЗАМЕДЛИТЕЛЯ СРОКОВ СХВАТЫВАНИЯ ГИПСОВОГО,
ВЯЖУЩЕГО1
© Авторы 2023 БЕРНАЦКИЙ Анатолий Филиппович
SPIN: 3636-7830 доктор технических наук, профессор
Новосибирский государственный университет архитектуры, дизайна и искусств им. А.Д. Крячкова
(Россия, Новосибирск, e-mail: afbernacki@nsuada. ru)
ГОЛУБЕВА Мария Борисовна
Новосибирский государственный университет архитектуры, дизайна и искусств им. А.Д. Крячкова
(Россия, Новосибирск)
Аннотация. В НГУАДИ проведены исследования по определению влияния добавки уксусной кислоты на сроки схватывания и прочностные свойства строительного гипса. Установлены зависимости сроков начала и конца схватывания от количества замедляющей добавки 9 %-ной уксусной кислоты. Приведены данные об изменении прочности при сжатии и изгибе образцов гипсового камня.
Ключевые слова: строительный гипс; добавки; строительные материалы; уксусная кислота; схватывание; прочность
Для цитирования: Использование уксусной кислоты в качестве замедлителя сроков схватывания гипсового, вяжущего / А.Ф. Бернацкий, М.Б. Голубева // Эксперт: теория и практика. 2023. № 4 (23). С. 36-40. ^ 10.51608/26867818 2023 4 36
Original article
USE OF ACETIC ACID AS A TIMING DECELERATOR OF GYPSUM BINDER SETTING
© The Author(s) 2023 BERNATSKY Anatoly Filippovich
doctor of technical sciences, professor
Novosibirsk State University of Architecture, Design and Arts (Russia, Novosibirsk, e-mail: afbernacki@nsuada.ru)
GOLUBEVA Maria Borisovna
student
Novosibirsk State University of Architecture, Design and Arts (Russia, Novosibirsk, e-mail: afbernacki@nsuada.ru)
Abstract. Studies have been conducted at Kryachkov Novosibirsk State University of Architecture, Design and Arts to determine the influence of an acetic acid additive on the contraction time and strength properties of the building plaster. The timing of the onset and end of contraction was determined by the slowing addition of 9% acetic acid. Data on compression strength and bending of plaster stone samples are given.
1 Работа представлялась в виде устного доклада на Международной научно-практической конференции «Новые прогрессивные рецептурно-технологические решения в строительном материаловедении» (18-21 июля 2023 г., Новосибирск).
ЭКСПЕРТ:
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
2023. № 4 (23)
EXPERT: THEORY AND PRACTICE
Keywords: building plaster; additives; building materials; acetic acid; clashing; strength
For citation: Use of acetic acid as a timing decelerator of gypsum binder setting / A.F. Bernatsky, M.B. Golubeva // Expert: Theory and Practice. 2023. No. 4 (23). Pp. 36-40. doi 10.51608/26867818_2023_4_36
Гипсовые вяжущие относятся к классу воздушных минеральных вяжущих веществ и отличаются быстрыми сроками схватывания, и начало схватывания может наступить уже через несколько минут. Однако, например, в случае использования сухих штукатурных смесей на гипсовых вяжущих при механизированном оштукатуривании методом пульверизации, их схватывание должно наступать не ранее 30 минут.
Для того, чтобы продлить сроки схватывания гипсовых вяжущих, существуют различные виды замедляющих добавок [1-3]. В таблице 1 приведен перечень ряда замедляющих добавок.
В Новосибирском государственном университете архитектуры, дизайна и искусств имени А. Д. Крячкова (НГУАДИ) на лабораторных занятиях по дисциплине «Архитектурное материаловедение» студентами второго курса проведены исследования по определению влияния добавки уксусной кислоты на сроки схватывания и прочностные свойства строительного гипса.
В качестве объекта исследований использовался строительный гипс марки Г-5 (изготовитель «ООО Планета ГИПС», республика Адыгея), Подвижность гипсового теста, сроки схватывания, прочность при сжатии и при изгибе затвердевшего гипса в процессе исследований определялись по методикам ГОСТ 23789 [4]. Для прочностных испытаний изготавливались образцы-призмы размером 16х4х4 см с различным водогипсовым отношением (В/Г), равным 0,52; 0,54; 0,56 и 0,58. В качестве замедлителя сроков схватывания использовался 9 %-ный раствор уксусной кислоты.
Таблица 1. Замедлители сроков схватывания гипсовых вяжущих [1]
Свойства исходного гипса без введения замедляющих добавок приведены в таблице 2.
Таким образом, согласно ГОСТ 125-2018 исследуемый гипс относится к быстротвердеющим марки Г-6 АIII.
С увеличением В/Г возрастает подвижность гипсового теста, которая характеризуется диаметром расплыва (Браспл) лепешки гипсового теста (рисунок 1). Гипсовое тесто достигает стандартной консистенции (нормальной густоты) при В/Г = 0,56, при котором Браспл равен 180 мм.
Теоретически для гидратации полугидрата сульфата кальция требуется 18,62 % от массы вяжущего [1]. Вода, остающаяся в гипсовом камне после гидратации, испаряется, образуя в нем поры и капилляры. И чем больше водогипсовое отношение, тем выше пористость, а соответственно, ниже прочность гипсового камня. Это наглядно подтверждается данными, приведенными на рисунке 1.
Рисунок 1. Зависимость диаметра расплыва (1) гипсового теста, прочности при сжатии (2) и изгибе (3) гипсового камня от водогипсового отношения.
Наименование добавки Нормативный документ Кол-во добавки Области применения
Животный клей (мездровый) 0,4...0,6 Замедление на 15...20 мин.
Бура техническая ГОСТ 8429-77 0,2...0,6 То же
Щелочной сток производства капролактама ТУ 113-03-488-84 0,005...0,1 Сильный замедлитель
Цитраты натрия, кальция Сильный замедлитель
Винная или виннокаменная кислоты и их соли Сильный замедлитель
Таблица 2. Свойства исходного гипса
Навеска В/Г Вода, Расплыв, мм Сроки схватывания, Прочность, МПа
гипса, г мл мин-сек
начало конец при сжатии при изгибе
250 0,52 130 122 5*05" 7,34* 7.6 4,2
0,54 135 150 5Ч5' 845" 6,7 3,9
0,56 140 180 5,30* 9W 6,4 3,8
0,58 145 220 6W 1030" 5,6 3,7
Изменение сроков схватывания исходного гипсового теста в зависимости от водогипсового отношения приведено на рисунке 2.
Рисунок 2. Зависимость времени начала схватывания (1) и конца схватывания (2) от водогипсового отношения.
Из данных, приведенных на рисунке 2, видно, что начало схватывания и конец схватывания изменяются от водогипсового отношения по прямолинейной зависимости. Причем, сроки схватывания гипсового теста увеличились не столь значительно. Так, время начала схватывания гипсового теста с В/Г = 0,58 увеличилось на одну минуту, а конца схватывания - на три минуты.
Определение сроков начала и конца схватывания гипсового теста производилось при введении замедляющей добавки уксусной кислоты в количестве от 2,3 до 8,3 % от массы навески гипса 250 г. Водогипсовое отношение оставалось одинаковым В/Г = 0,52.
В таблице 3 приведены данные о сроках начала и конца схватывания гипсового теста с В/Г = 0,52 с введенными замедляющими добавками уксусной кислоты.
Таблица 3. Сроки схватывания гипсового теста (В/Г = 0,52) при различных количествах замедляющей добавки уксусной кислоты
Навеска Уксус, % Сроки схватывания, мин-
гипса, г сек
начало конец
2,3 9*00** 11*30**
2,4 8*00** 9*30**
3,2 9*00** 12*00**
250 4,0 11*30** 18*00**
4,6 12*30" 17*30**
4,8 27*00" 32*00**
6,2 27*00" 31*00**
8,3 28*30** 33*40**
На рисунке 3 приведены данные зависимости сроков начала и конца схватывания гипсового теста от количества замедляющей добавки уксусной кислоты. Из приведенных данных прослеживается также прямолинейная зависимость сроков схватывания, как начала, так и конца схватывания, от количества добавки уксусной кислоты.
МИ 11
40
ЗО _ 20 10
О 2 4 6 8 Ю У.
Рисунок 3. Изменение сроков конца (1) и начала схватывания (2) гипсового теста (В/Г = 0,52) от добавки уксусной кислоты.
Введение добавки уксусной кислоты, замедляющей сроки схватывания гипсового теста, отрицательно сказывается на прочностных показателях гипсового камня. На рис. 4 приведена зависимость прочности при сжатии и изгибе гипсовых образцов, изготовленных с одинаковым В/Г = 0.52, от количества вводимой добавки уксусной кислоты.
Рисунок 4. Зависимость прочности при сжатии (1) и изгибе (2) гипсовых образцов от количества вводимой уксусной кислоты.
Снижение прочностных свойств гипсового камня с увеличением количества вводимой добавки уксусной кислоты можно объяснить более поздними сроками начала процессов структурообразования, которые и определяют прочностные характеристики затвердевшего гипса. Поскольку прочностные испытания образцов производились в одно и то же время после приготовления гипсового теста, из-за увеличения сроков схватывания гипса при введении замедляющей добавки уксусной кислоты структурообразование гипсового камня не успевало завершиться к моменту испытания гипсовых образцов.
Аналогичные исследования по определению влияния количества замедляющей добавки уксусной кислоты на сроки схватывания гипсового теста и прочностные свойства гипсового камня были проведены на составах с различным водогипсовым отношением (В/Г = 0,52; 0,54; 0,56 и 0,58).
В таблице 4 приведены данные о сроках начала и конца схватывания гипсового теста с различным водогипсовым отношением при введении замедляющей добавки 9 %-ной уксусной кислоты в количестве от 2 до 9 % от массы навески гипса.
ЭКСПЕРТ:
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
2023. № 4 (23)
EXPERT: THEORY AND PRACTICE
Таблица 4. Сроки схватывания гипсового теста при различных количествах замедляющей добавки уксусной кислоты
Вода, Сроки
Навеска В/Г мл Уксус, схватывания,
гипса, г % мин-сек
начало конец
0,52 130 2,1 1545" 21*00**
2,3 1000" 14*00**
0,54 135 4,2 14*20" 19*20**
250 4,6 19*30" 28*00**
0,56 140 6,2 20*00" 30*30**
7,0 19*30** 28*00**
0,58 145 8,3 30*00** 49*00**
9,3 23*30** 34*00**
На рисунке 5 представлены результаты испытаний по определению сроков схватывания гипсового теста от количества вводимой замедляющей добавки уксусной кислоты.
Сравнивая данные по срокам схватывания гипсового теста, представленные на рисунках 3 и 5, можно отметить, что добавки уксусной кислоты оказывают тем меньшее влияние на увеличение сроков схватывания, чем больше В/Г-отношение.
Рисунок 5. Изменение сроков конца (1) и начала схватывания (2) гипсового теста с различным В/Г-отношением от добавки уксусной кислоты.
На рисунке 6 представлены зависимости прочности при сжатии и изгибе образцов затвердевшего гипса от количества замедляющей добавки уксусной кислоты (при различных В/Г-отношениях).
Также как и в предыдущем случае, прочность гипсового камня изменяется примерно по одинаковой зависимости при одновременном увеличении количества замедляющей добавки и исходного В/Г-отношения. Можно констатировать, что увеличение В/Г-отношения почти не оказывает влияния на сроки сватывания гипсового теста, а основное замедляющее воздействие оказывает уксусная кислота.
При добавлении большого количества уксусной кислоты из гипсового теста вдруг начиналось выделение мельчайших пузырьков углекислого газа (рис. 7).
Рис.7. Фото образцов гипсового камня.
Рисунок 6. Зависимость прочности при сжатии (1) и изгибе (2) гипсовых образцов от количества вводимой уксусной кислоты.
На фото изображены образцы затвердевшего гипса: слева - образцы из исходного гипса, справа -образцы с добавкой 9-процентной уксусной кислоты. Объяснить этот факт можно только одним предположением: производители данной партии при помоле гипса добавляли известняк белого цвета. Поэтому после приготовления гипсового теста уксусная кислота вступала в химическую реакцию с минералом кальцитом, которая сопровождалась образованием углекислого газа.
Заключение
Разбавленная уксусная кислота 9 %-ной концентрации может служить добавкой к строительному гипсу, которая удлиняет сроки схватывания гипсового теста. При добавлении 8-10 % уксусной кислоты указанной концентрации от массы гипса схватывание гипсового теста начинается через 30-40 минут после его приготовления.
Библиографический список
1. Гипс в малоэтажном строительстве / А. В. Ферронская [и др.] ; под общ. ред. А. В. Ферронской.
- Москва : Изд-во Ассоц. строительных вузов, 2008.
- (Наука - производству). - ISBN 978-5-93093-615-5.
- EDN QNNSHH.
2. Башкатов, Н. Н. Минеральные воздушные вяжущие вещества : учебное пособие для студентов вуза, обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 "Строительство" / Н. Н. Башкатов. -Екатеринбург : Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2018. - 148 с. - ISBN 978-5-7996-2271-8. - EDN XMFPIT.
3. Литвиненко, С. В. Применение замедлителя схватывания для гипсовых вяжущих Retardan 225P / С. В. Литвиненко // Строительные материалы. - 2012. - № 7. - С. 26-27. - EDN NSELRE.
4. ГОСТ 23789-2018 Вяжущие гипсовые. Методы испытаний. - М.: Стандартинформ, 2018. - 11 с.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.
Статья поступила в редакцию 23.08.2023; одобрена после рецензирования 27.10.2023; принята к публикации 27.10.2023.
The authors declare no conflicts of interests. The authors made an equivalent contribution to the preparation of the publication.
The article was submitted 23.08.2023; approved after reviewing 27.10.2023; accepted for publication 27.10.2023.
