Повышение водостойкости гипсового вяжущего Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 666.914

Е.Н. ПОТАПОВА, д-р техн. наук, И.В. ИСАЕВА, студентка, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Повышение водостойкости гипсового вяжущего

В последние время материалы и изделия на основе гипсовых вяжущих активно внедряются на рынок строительных материалов, вытесняя при этом традиционные составы на основе цемента. Гипсовые вяжущие вещества и материалы на их основе обладают рядом ценных качеств. Производство гипсовых вяжущих нетоксично, характеризуется низким расходом топлива и энергии (примерно в 4—5 раз меньше по сравнению с производством цемента). Гипсовые материалы обладают хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами, пожаробезопасностью, сравнительно низкой плотностью, декоративностью.

Наряду с положительными свойствами гипсовым изделиям присуща невысокая водостойкость. Эти отрицательные свойства гипсовых изделий сокращают области и масштабы их применения в строительстве.

Анализируя литературные источники [1—4], можно прийти к выводу, что повышение водостойкости гипса достигается уменьшением растворимости в воде сульфата кальция; уплотнением гипсовой массы; пропиткой изделия веществами, препятствующими прониканию в него влаги и наружной защитной обмазкой изделий.

Водостойкость гипсового вяжущего (ООО «КНАУФ Гипс Красногорск») повышали тремя способами: модифицированием вяжущего полимерными добавками (гиперпластификатор МеШих 5581 Б, редиспергируемый полимерный порошок Утпарав 8031 Н, гидрофобизатор Бйгев ББ 1306), поверхностной пропиткой образцов раствором БИгев ББ 1306 и созданием смешанного гипсоцементно-пуццоланового вяжущего.

При введении добавки МеШих 5581 Б в количестве 0,1—0,3% от массы гипсового вяжущего происходит резкое снижение водопотребности. Количество воды, необходимое для получения гипсового теста стандартной консистенции, снижается с 52 до 42%. При этом происходит увеличение срока начала схватывания гипсового теста с 4 до 8 мин и конца схватывания с 9 до 20—22 мин.

Принцип действия гиперпластификатора основывается на рассеянии статических зарядов и пространственной стабилизации частиц вяжущего вещества, что

приводит к высокоэффективному диспергированию и дефлокуляции. Таким образом, адсорбируясь на гидра-тирующихся зернах вяжущего, гиперпластификатор удлиняет сроки схватывания и уменьшает водопотреб-ность, что обусловливает рост прочностных показателей. Прочность, как при изгибе, так и при сжатии увеличивается (рис. 1). Причем через 2 ч воздушного твердения прочность гипсового камня при изгибе превышает прочность гипсового камня при сжатии. После сушки при температуре 55оС прочности при изгибе и сжатии становятся близки. Дальнейшее твердение образцов на воздухе (24 ч) ведет к росту прочности при сжатии, в этом случае она в 1,5 раза превышает прочность при изгибе.

Редиспергируемый полимерный порошок Утпарав 8340 в количестве 1—3 % от массы гипсового вяжущего в процессе схватывания гипсового раствора заполняет большую часть капилляров, что препятствует проникновению воды в слой раствора. При этом происходит снижение водопотребности до 49—50% и незначительное повышение прочности при введении 1% РПП (рис. 2, а).

Введение гидрофобизирующей добавки БИгев ББ 1306 в количестве 0,1—0,3 мас. % позволяет снизить количество воды затворения до 48—49%, что приводит к росту прочности (рис. 2, б).

В присутствии добавок происходит уплотнение структуры гипсового камня, твердевшего 24 ч на воздухе, что выражается в снижении пористости с 19,5 до 9,2%. Коэффициент размягчения немного возрастает, однако гипсовый камень при этом не является водостойким (табл. 1).

Проведенные электронно-микроскопические исследования гипсового камня показали, что в присутствии добавок изменяется характер кристаллизации СаБ042Н20 и кристаллы становятся более мелкими. Введенные добавки способствуют, с одной стороны, снижению расхода воды затворения, что ведет к уменьшению пористости и уплотнению структуры. С другой стороны, гидрофобизи-рующие полимерные добавки, адсорбируясь на зернах вяжущего, образуют полимерный слой, что также уплотня-

а 13 12

10

9

8

7

6

20

18

га 16 С

i- 14

12

о. 10

Я 8

■ 0

□ 0,1 □ 0,2 □ 0,3

2 ч Сушка 24 ч

Рис. 1. Влияние условий твердения и содержания гиперпластификатора Melflux 5581

2 ч Сушка 24 ч

F на прочность гипсового камня при изгибе (а) и при сжатии (б)

б

6

4

20

научно-технический и производственный журнал

июль 2012

jVJ ®

16

14

г® ^ 12

10

■ 0

□ 1 □ 2 □ 3

ш

18

■ 0

16 — □ 0,1

□ 0,2

1 14 □ 0,3

1- 12 —

с 10 -

С .а н 8 -

0 1 ч 6 —

4

2 4 ы

2 ч сушка 24 ч 2 ч сушка 24 ч

Рис. 2. Влияние условий твердения и содержания добавок У1ппарав 8031 Н (а) и БИгев ББ 1306 (б) на прочность гипсового камня при сжатии

ет структуру. Это обусловливает повышение водостойкости таких модифицированных образцов.

Для повышения водостойкости модифицированный гипсовый камень подвергали пропитке гидрофобизиру-ющим составом Бйгев ББ 1306. Полученные результаты (табл. 1) показывают, что после пропитки пористость гипсового камня существенно снижается, а коэффициент размягчения повышается с 0,41—0,53 до 0,68—0,85. Повышение коэффициента размягчения при пропитке раствором Бйгев ББ 1306 объясняется дополнительной внутренней гидрофобизацией порового пространства, что препятствует проникновению влаги в структуру материала. Однако водостойким можно считать только гипсовый камень, модифицированный 0,2% МеШих 5581 Б.

Наиболее эффективным способом повышения водостойкости гипсовых вяжущих является введение в него веществ, вступающих с ним в химическое взаимодействие с образованием водостойких и твердеющих в воде продуктов, как в результате химической реакции с гипсовым вяжущим, так и вследствие собственной гидратации. Для создания гипсоцементно-пуццоланового вяжущего (ГЦПВ) брали гипсовое вяжущее, портландцемент ЦЕМ I 500 Д0 и в качестве активной минеральной добавки — трепел (табл. 2).

При увеличении количества активной минеральной добавки с 15 до 25 мас. % происходит повышение водопо-

Таблица 1

требности ГЦПВ с 47,5% до 50,5%. Сроки схватывания ГЦПВ увеличиваются по сравнению с гипсовым вяжущим в 1,5—2 раза и достигают 8—15 мин. Образцы ГЦПВ твердели 1—90 сут в воздушно-влажных условиях. В возрасте 7 сут прочность при изгибе образцов составляет 11—15 МПа, а при сжатии — 21—30 МПа. С увеличением продолжительности твердения прочность всех составов возрастает, что объясняется снижением пористости образцов в 2-2,5 раза, с 18,5-25,3% до 7,6-10,4%. Уплотнение структуры и заполнение порового пространства продуктами гидратации вяжущего приводят к повышению коэффициента размягчения (водостойкости). После 14 сут твердения коэффициент размягчения составляет 0,8-0,87, повышаясь от состава 3 к составу 1.

Модифицирование гипсоцементно-пуццоланового вяжущего комплексной добавкой (0,2% гиперпластификатора МеШих 5581 Б + 1% РПП Утпарая 8031 Н) приводит к снижению водопотребности вяжущего до 44-45%. При этом сроки схватывания практически не изменяются. В 1-7-е сутки твердения наблюдается плавное уменьшение пористости образцов с 16,4-19,4% (в первые сутки) до 12,1-15,4%, а затем от 7-х к 14-м суткам происходит резкое снижение (в 2-3 раза) пористости. И в возрасте 90 сут твердения пористость состава 1 составляет 3,3%, а для составов 2 и 3 - 3,9 и 4,4% соответственно. Такое уплотнение образцов приводит к росту прочности как при изгибе, так и при сжатии и к повышению коэффициента размягчения (рис. 3).

б

а

8

6

4

2

4

Добавка Пористость, % Коэффициент размягчения

без пропитки после пропитки без пропитки после пропитки

- 19,5 3,4 0,41 0,68

0,2% МеШих 9,2 1,9 0,53 0,85

1% РПП 13,8 3,1 0,44 0,74

0,1% БИгев 11,4 2,5 0,47 0,78

Таблица 2

№ состава Содержание компонентов, %

гипсовое вяжущее портландцемент трепел

1 50 35 15

2 50 30 20

3 50 25 25

3 7 14 28 60 Продолжительность твердения, сут Рис. 3. Влияние продолжительности твердения и состава модифицированного гипсоцементно-пуццоланового вяжущего на водостойкость образцов

Г; научно-технический и производственный журнал

М ® июль 2012 21

Причиной повышения водостойкости является положительное действие комплексной добавки, которое заключается в том, что частицы редиспергируемых полимерных порошков распределяются в структуре материала, формируя непрерывный полимерный каркас. Образование подобных полимерных пленок во внутри-поровом пространстве приводит к внутренней гиброфо-бизации материала, а пластифицирующая добавка снижает вязкость раствора и тем самым понижает количество воды затворения. После 7 сут твердения ГЦПВ, модифицированные комплексной добавкой, имеют коэффициент размягчения больше 0,85, что позволяет считать эти вяжущие водостойкими.

Список литературы

1. Ферронская А.В. Развитие теории и практики в области гипсовых вяжущих веществ. Сб. «Развитие теории и технологий в области силикатных и гипсовых материалов». Ч. 1. М. 2000. С. 47-56.

2. Коровяков В.Ф. Гипсовые сухие смеси // Сухие строительные смеси. 2008. № 4. С. 30-33.

3. Коровяков В.Ф. Перспективы применения водостойких гипсовых вяжущих в современном строительстве. Сб. докладов семинара «Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий». М. 2002. С. 181-185.

4. Коровяков В.Ф. Теоретические аспекты и практические результаты создания гидравлических композиционных гипсовых вяжущих повышенной долговечности. Сб. «Проблемы и пути создания композиционных материалов из отходов промышленности». Новокузнецк. СибГИУ 1999. С. 51-58.

Химическая технология керамики

Авторы - коллектив ученых РХТУ им. Д.И. Менделеева под редакцией И.Я. Гузмана

Издание 2-е, исправленное М: РИФ «СМ». 2012 г. 494 с.

В пособии освещены вопросы современного состояния технологии основных видов керамических изделий строительного, хозяйственно-бытового и технического назначения, а также различных видов огнеупоров. Книга соответствует программе общего курса химической технологии керамики и огнеупоров при наличии также курсов соответствующих специализаций. Подробно изложены характеристика сырья, проблемы подготовки керамических масс и их формование, особенности механизмов спекания, а также дополнительные виды обработки керамики: металлизация, глазурование, декорирование, механическая обработка.

Описаны механические, деформационные, теплофизиче-ские, электрофизические свойства керамических изделий, в том числе при высоких температурах.

Учебное пособие рассчитано на студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов» и специалистов, работающих в области технологии керамики и огнеупоров.

Тел./факс: (499) 976-22-08; 976-20-36 www.rifsm.ru

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНШОСИЯ КЕРАМИКИ

ОАктиватор

//А\\ измельчение активашта синтез

Акти вато p-2S L

100

so

¿60

и

ч

* 40

¡S

20 о

5 мин. ^ ••

/ * 1 мин.

1 10 100 диаметр частиц, мкм

Для пробоподготоеки материалов

Лабораторные мельницы "Активатор" для заводских и исследовательских лабораторий.

<00

30

, 60 в

i 40

20

Акти вато р-4М

3"

2 мин. ■ •

■ • ■ • ^ 1 мин.

■

10 100 диаметр частиц, мкм

Для наработки небольших партий материалов

Активатор-25

Для помола материалов в ударном, сдвиговом, вихревом режимах

www.activator.ru »

Новосибирск, Софийская 18, оф 107 630056, Новосибирск 56, а/я 141 Факс: 8 (383) 325-18-49 Тел: 8 913 942 94 81 e-mail: belyaev@activator.ru

Реклама

научно-технический и производственный журнал ■Q'j'pyyrj'SjJ.yj-liyJS 22 июль 2012 h\ *