Научная статья на тему 'Огнезащитные гипсовые растворы на вспученном вермикулите с применением вулканического пепла'

Огнезащитные гипсовые растворы на вспученном вермикулите с применением вулканического пепла Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
274
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГИПС / ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ / ВСПУЧЕННЫЙ ВЕРМИКУЛИТ / ВУЛКАНИЧЕСКИЙ ПЕПЕЛ / ДОБАВКА Д-5 / ОГНЕЗАЩИТА / ГИПСОВЫЙ ВЕРМИКУЛИТОВЫЙ РАСТВОР / ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ ПРИ ИЗГИБЕ И СЖАТИИ / СРЕДНЯЯ ПЛОТНОСТЬ / КОЭФФИЦИЕНТ РАЗМЯГЧЕНИЯ / GYPSUM / PORTLAND CEMENT / EXPANDED VERMICULITE / VOLCANIC ASH / ADDITIVE D-5 / FIRE PROTECTION / GYPSUM VERMICULITE SOLUTION / TENSILE STRENGTH AT BENDING AND COMPRESSION / AVERAGE DENSITY / SOFTENING COEFFICIENT

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Хежев Т.А., Кажаров А.Р., Гегиев М.А., Канкулов М.Х., Мукаева З.Б.

Исследованы огнезащитные гипсовые растворы на вспученном вермикулите с применением вулканического пепла и многофункциональной добавки Д-5. Выявлено, что введение добавки Д-5 по массе от вяжущего заметно ускоряет сроки схватывания композиционного гипсового раствора на вспученном вермикулите, гипсовермикулитовые растворы с добавками портландцемента и Д-5 имеют более высокую водостойкость. Разработаны составы композиционного гипсового раствора на вспученном вермикулите и пепле. Установлено, что вулканическим пеплом фракции 0,0-0,315 мм можно заменить вспученный вермикулит без заметного увеличения средней плотности. Добавки портландцемента и Д-5 увеличивают прочность гипсового композиционного вермикулитового раствора с пеплом, коэффициент размягчения композита возрастает до 0,75.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Хежев Т.А., Кажаров А.Р., Гегиев М.А., Канкулов М.Х., Мукаева З.Б.

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

Flame retardant gypsum solutions on expanded vermiculite using volcanic ash

Fire-retardant gypsum solutions on exfoliated vermiculite were studied using volcanic ash and the multi-functional additive D 5. It was revealed that the introduction of the D-5 additive by weight from the binder significantly speeds up the setting time of the composite gypsum solution on the expanded vermiculite. gypsum-vermiculite solutions with additives of Portland cement and D 5 have a higher water resistance.The compositions of composite gypsum solution on exfoliated vermiculite and ash have been developed. It has been established that volcanic ash of a fraction of 0.0-0.315 mm can be replaced by expanded vermiculite without a noticeable increase in average density. Additives of Portland cement and D 5 increase the strength of the gypsum composite vermiculite solution with ash, the softening coefficient of the composite increases to 0.75.

Текст научной работы на тему «Огнезащитные гипсовые растворы на вспученном вермикулите с применением вулканического пепла»

Огнезащитные гипсовые растворы на вспученном вермикулите с применением вулканического пепла

Т.А. Хежев, А.Р. Кажаров, М.А. Гегиев, М.Х. Канкулов, З.Б. Мукаева,

Т.Б. Токмаков, Р.С. Чеченов Кабардино-Балкарский государственный университет, Нальчик

Аннотация: Разработаны гипсовые огнезащитные композиты с использованием вспученного вермикулита, вулканического пепла и многофункциональной добавки Д-5. Выявлено, что введение добавки Д-5 по массе от вяжущего заметно ускоряет сроки схватывания композиционного гипсового раствора на вспученном вермикулите, гипсовермикулитовые растворы с добавками портландцемента и Д-5 имеют более высокую водостойкость. Разработаны составы композиционного гипсового раствора на вспученном вермикулите и пепле. Установлено, что вулканическим пеплом фракции 0,00,315 мм можно заменить вспученный вермикулит без заметного увеличения средней плотности. Добавки портландцемента и Д-5 увеличивают прочность гипсового композиционного вермикулитового раствора с пеплом, коэффициент размягчения композита возрастает до 0,75.

Ключевые слова: гипс, портландцемент, вермикулит вспученный, пепел вулканический, добавка Д-5, огнезащита, гипсовый вермикулитовый раствор, прочность на изгиб и сжатие, средняя плотность, коэффициент размягчения.

Количество пожаров в нашей стране и за рубежом растет с каждым годом. Это приводит к росту материального ущерба и человеческих жертв. Низкая огнестойкость несущих тонкостенных железобетонных и металлических конструкций приводит к их обрушению и гибели людей.

Огнестойкость строительных конструкций можно существенно повысить путем устройства теплоизолирующих покрытий на портландцементе и гипсе [1-5]. Гипсовые вяжущие нашли большое применение для огнезащиты строительных конструкций благодаря его свойствам: относительно низкая теплопроводность и легкость, достаточная огнестойкость, невысокие энергозатраты и экологичность производства [6].

Для повышения огнезащитных свойств гипсовых материалов используют легкие заполнители. Наибольшее применение нашли вспученный вермикулит и перлит [1, 5, 7].

К недостаткам гипсовых вяжущих и изделий относятся ползучесть и низкий коэффициент размягчения [6].

Недостатки гипсовых вяжущих и растворов можно устранить за счет применения активных минеральных добавок и пластификаторов. Для этого в гипс можно вводить тонкомолотые вулканические рыхлые породы [8, 9].

Цель работы заключалась в разработке огнезащитных гипсовых растворов на вспученном вермикулите с применением вулканического пепла и пластификатора с улучшенными характеристиками.

В экспериментах применялись: гипс марки Г-5 Б11; портландцемент ПЦ500-ДО; вермикулит вспученный с насыпной плотностью 150 кг/м и зернами до 2,5 мм; пепел вулканический с зернами до 2,5 мм; добавка Д-5 производства г. Владикавказ [10-12].

Гранулометрические характеристики вермикулита и пепла представлены в табл. 1.

Таблица 1

Гранулометрические характеристики вермикулита и пепла

Заполнитель Частные остатки на ситах, % Прошло сквозь сито 0,14

2,5 1,25 0,63 0,315 0,14

Вермикулит 54 31 6,2 4 2,8 2

Пепел 13,5 19,5 22 24 18 3

В работе [13] нами были проведены исследования свойств композиционного вяжущего с применением гипса, цемента и многофункциональной добавки Д-5. Выявлено, что прочность композита существенно возрастает на 28 сутки твердения и незначительно через 2 часа

твердения по сравнению с гипсовыми. Введение добавки Д-5 существенно ускоряет сроки схватывания композиционного вяжущего.

Вначале было исследовано влияние соотношения гипса, вспученного вермикулита, цемента и многофункциональной добавки на свойства огнезащитного композита. Из композиционного гипсового раствора на вспученном вермикулите нормальной густоты изготавливались образцы-балочки размерами 4х4х16 см, балочки хранились в естественных условиях, затем свойства композитов определялись по ГОСТ 23789-79.

Результаты исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2

Характеристики гипсовермикулитового раствора

Отношение вяжущего к заполнителю по объему Замена портландцементом гипса, в % по массе Д-5, в % по массе вяжущего Сроки схватывания, мин Прочность на изгиб, МПа Прочность на сжатие, МПа

начало конец через 2 ч на 28 сутки через 2 ч на 28 сутки

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1:2 - - 6,25 17,32 1,05 1,13 1,40 2,20

1:2 - 2 5,20 15,27 0,84 1,05 1,30 1,80

1:2 - 3 4,10 12,16 0,46 1,05 1,10 1,59

1:2 20 - 6,30 16,02 0,58 1,39 1,20 2,60

1:2 20 2 5,54 13,11 0,40 1,23 0,95 1,88

1:2 20 3 5,20 11,13 0,39 1,17 0,86 1,68

1:3 - - 8,32 17,10 0,45 0,83 0,81 1,32

1:3 - 2 7,41 15,05 0,41 0,71 0,75 1,26

1:3 - 3 7,08 14,33 0,39 0,68 0,72 1,19

1:3 20 - 8,23 16,48 0,32 0,50 0,68 1,65

1:3 20 2 7,21 14,42 0,30 0,47 0,65 1,58

1:3 20 3 6,58 14,16 0,29 0,41 0,63 1,49

Из таблицы 2 следует, что применение добавки Д-5 до 2-3 % по массе от вяжущего заметно ускоряет сроки схватывания композита, прочностные характеристики раствора остаются практически неизменными. Во время испытания растворы имели плотность 460-700 кг/м и влажность на 28 сутки твердения 4,1-7,0 %, добавка Д-5 снижает остаточную влажность за счет уменьшения водовяжущего отношения. Коэффициент размягчения композиционного вяжущего повысился с 0,45 до 0,68, образцы с добавками портландцемента и Д-5 имеют более высокую водостойкость.

Далее исследовалась возможность замены части вермикулита пеплом для снижения себестоимости композита (табл. 3).

Таблица 3

Характеристики гипсовермикулитового раствора с применением

вулканического пепла

Отно- Пепел по Замена Д-5, в Средняя Прочность Прочность

шение объему портланд- % по плотность, на изгиб, на сжатие,

вяжущего взамен цементом массе кг/м3 МПа МПа

к верми- вермику- гипса, вяжу-

кулиту по лита в % по щего через на 28 через на 28

объему массе 2 ч сутки 2 ч сутки

1:2 фракция 0-0,315 мм - - 578 0,48 0,82 1,00 1,20

1:2 фракция 0-0,315 мм - 2 632 0,53 1,13 1,10 1,60

1:2 фракция 0-0,315 мм - 3 668 0,61 1,21 1,30 1,70

1:2 фракция 0-0,315 мм 20 - 679 0,33 1,22 0,71 1,60

1:2 фракция 0-0,315 мм 20 2 699 0,39 1,50 0,83 2,00

1:2 фракция 0-0,315 мм 20 3 715 0,43 1,54 0,93 2,28

1:3 фракция 0-0,315 мм - - 511 0,31 0,59 0,44 1,01

1:3 фракция 0-0,315 мм - 2 523 0,35 0,62 0,53 1,20

1:3 фракция 0-0,315 мм - 3 550 0,42 0,68 0,61 1,40

1:3 фракция 0-0,315 мм 20 - 562 0,29 0,51 0,38 1,20

1:3 фракция 20 2 578 0,34 0,57 0,45 1,50

0-0,315 мм

1:3 фракция 20 3 593 0,39 0,63 0,50 1,70

0-0,315 мм

Исследования показали, что вулканическим пеплом фракции 0,0-0,315 мм можно заменить вспученный вермикулит без заметного увеличения средней плотности. Добавки портландцемента и Д-5 увеличивают прочность гипсового композиционного вермикулитового раствора с пеплом, коэффициент размягчения композита возрастает до 0,75. Установлено, что комплексная добавка Д-5 улучшает реологию смеси и повышает прочность огнезащитного гипсового композиционного раствора.

Литература

1. Руководство по выполнению огнезащитных и теплоизоляционных штукатурок механизированным способом. М.: Стройиздат, 1977. 46 с.

2. Journal of Materials Science Letters. 1987. Vol. 6. № 5. PP. 562-564.

3. Steel Strategy and Fire Protection. Internotional Construction. 1972. Vol. 11. № 1. PP. 13 - 15.

4. Некрасов К.Д., Масленникова М.Г. Легкие жаростойкие бетоны на пористых заполнителях. М.: Стройиздат, 1982. 152 с.

5. Денисов А.С., Швыряев В.А. Теплоизоляционные жаростойкие торкрет-массы на основе вермикулита. М.: Стройиздат, 1973. 104 с.

6. Гипс: исследование и применение гипсовых строительных материалов / пер. с нем. под ред. В.Б. Ратинова. М.: Стройиздат, 1981. 223 с.

7. Хежев Х.А., Хежев Т. А., Кимов У.З., Думанов К.Х. Огнезащитные и жаростойкие композиты с применением вулканических горных пород // Инженерный вестник Дона, 2011. №4 URL: ivdon.ru /magazine/archive/n4y2011/710.

8. Ахматов М.А. Эффективность применения местных строительных материалов и бетона. Нальчик: Эльбрус, 1986. 160 с.

9. Ахматов М.А. Эффективность применения легких бетонов, изделий и конструкций из них // Строительные материалы. 1998. № 4. С. 9 - 13.

10. Хежев Т.А., Жуков А.З., Журтов А.В., Гулиев М.И., Хежев А.Л., Глашев А.Х. Жаростойкие фиброармированные композиты на основе вулканической пемзы // Инженерный вестник Дона, 2016. №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2016/3582.

11. Хигерович М.И., Байер В.Е. Гидрофобно-пластифицирующие добавки для цементов, растворов и бетонов. М.: Стройиздат, 1979. - 126 с.

12. Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Добавки в бетон. М.: Стройиздат. 1989. - 186 с.

13. Хежев Т.А., Кажаров А.Р., Алкассир Ф., Браева Д.А., Гергов А.В., Османова А.А. Композиционные гипсовые растворы на вулканическом пепле с многофункциональной добавкой // Инженерный вестник Дона, 2018. №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2018/4955.

References

1. Rukovodstvo po vypolneniyu ognezashchitnykh i teploizolyatsionnykh shtukaturok mekhanizirovannym sposobom [Management on the fulfillment of fire-retardant and thermal insulation plasterings in a mechanized manner]. M.: Stroyizdat, 1977. 46 p.

2. Journal of Materials Science Letters. 1987. Vol. 6. № 5. pp. 562-564.

3. Steel Strategy and Fire Protection. Internotional Construction. 1972. Vol. 11. № 1. pp. 13 - 15.

4. Nekrasov K.D., Maslennikova M.G. Legkie zharostoykie betony na poristykh zapolnitelyakh [Light heat-resistant concrete on the porous fillers]. M.: Stroyizdat, 1982. 152 p.

5. Denisov A.S., Shvyryaev V.A. Teploizolyatsionnye zharostoykie torkret-massy na osnove vermikulita [Thermal insulation high-temperature gunite-masses on the basis of the vermiculite]. M.: Stroyizdat, 1973. 104 p.

6. Gips: issledovanie i primenenie gipsovykh stroitel'nykh materialov [Gypsum: a study and the application of gypsum building materials]. Per. s nem. pod red. V.B. Ratinova. M.: Stroyizdat, 1981. 223 p.

7. Khezhev Kh.A., Khezhev T.A., Kimov U.Z., Dumanov K.Kh. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2011. №4. URL: ivdon.ru /magazine/archive/n4y2011/710.

8. Akhmatov M.A. Effektivnost' primeneniya mestnykh stroitel'nykh materialov i betona [Effectiveness of the application of local building materials and concrete]. Nal'chik: El'brus, 1986. 160 p.

9. Akhmatov M.A. Stroitel'nye materialy. 1998. № 4. pp. 9 - 13.

10. Khezhev T.A., Zhukov A.Z., Zhurtov A.V., Guliev M.I., Khezhev A.L., Glashev A.KH. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2016. №2. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n2y2016/3582.

11. Khigerovich M.I., Bayer V.E. Gidrofobno-plastifitsiruyushchie dobavki dlya tsementov, rastvorov i betonov [The Hydrophobic- plasticizing additives for the cements, the solutions and the concretes]. M., Stroyizdat, 1979. 126 p.

12. Ratinov V.B., Rozenberg T.I. Dobavki v beton [Additives to the concrete]. M., Stroyizdat. 1989. 186 p.

13. Khezhev T.A., Kazharov A.R., Alkassir F., Braeva A.A., Gergov A.V., Osmanova A. A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2018. №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2018/4955.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.