Научная статья на тему 'ПРИМЕНЕНИЕ ПЛАСТИФИКАТОРОВ В МОДИФИЦИРОВАННЫХ ГИПСОВЫХ КОМПОЗИТАХ'

ПРИМЕНЕНИЕ ПЛАСТИФИКАТОРОВ В МОДИФИЦИРОВАННЫХ ГИПСОВЫХ КОМПОЗИТАХ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
123
33
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Строительные материалы
ВАК
RSCI
Ключевые слова
ГИПСОВОЕ ВЯЖУЩЕЕ / НАПОЛНИТЕЛЬ / ОТХОД / ПЛАСТИФИКАТОР / ПОЛИКАРБОКСИЛАТ / ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС / НАНОМОДИФИКАЦИЯ / ВОДОСОДЕРЖАНИЕ / GYPSUM BINDER / FILLER / WASTE / PLASTICIZER / POLYCARBOXYLATE / WATER CONTENT / MINERAL-ORGANIC COMPLEX / NANOMODIFICATION

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Петропавловская В.Б., Завадько М.Ю., Петропавловский К.С., Новиченкова Т.Б., Бурьянов А.Ф.

Использование дисперсных наполнителей в целях повышения эксплуатационных свойств гипсовых материалов требует введения химических добавок для регулирования реологических характеристик сырьевых смесей.Исследование влияния различных пластифицирующих добавок на свойства гипсовых композитов, модифицированных базальтовой добавкой,позволяет повысить технологичность процесса структурообразования и улучшить качество материала. В экспериментах были использованы добавки отечественного и зарубежного производства: Лахта КМД PRO (Россия),Фрипласт 2 (Россия),Melflux 1461f (Германия). Установлены оптимальные значения водосодержания для исследованных диапазонов введения пластифицирующих добавок. Введение в систему на основе полугидрата и базальтового наполнителя поликарбоксилатныхпластификаторов отражается на структуре и свойствах получаемого композита. Наиболее эффективное воздействие на реологию и качество сырьевых смесей, а также на структуру и свойства получаемого гипсового камня с базальтовой добавкой оказала добавка Фрипласт 2 на основе поликарбоксилатного сополимера, позволяющая повысить качество гипсовых изделий.Базальтовая добавка является одной из наиболее перспективных в составе органоминерального комплекса, который может участвовать не только в физических, но и в химических процессах, происходящих на атомарно-молекулярном уровне при твердении строительных минеральных композитов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Петропавловская В.Б., Завадько М.Ю., Петропавловский К.С., Новиченкова Т.Б., Бурьянов А.Ф.

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

The Use of Plasticizers in Modified Gypsum Composites

The use of dispersed fillers in order to improve the performance properties of gypsum materials requires the introduction of chemical additives to control the rheological characteristicsof raw mixes. The study of the influence of various plasticizing additives on the properties of gypsum composites modified with a basaltic additive can improve the manufacturability ofthe process of structure formation and improve the quality of the material. In the experiments, additives of domestic and foreign production were used: Lakhta KMD PRO(St. Petersburg, Russia), Friplast 2 (Omsk, Russia), Melflux 1461f (Trostberg, Germany). The optimal values of water content for the studied ranges of injection of plasticizing additivesare established. Introduction to the system based on hemihydrate and basalt filler polycarboxylate plasticizers is reflected in the structure and properties of the resulting composite. Themost effective impact on the rheology and quality of raw mixes and the structure and properties of the resulting gypsum stone with a basalt additive was rendered by the addition of aFryplast based polycarboxylate copolymer, which improves the quality of gypsum products. Basalt supplement is one of the most promising in the composition of the organo-mineralcomplex, that can not only participate in physical, but also in chemical processes that occur at the atomic-molecular level, during solidification of building mineral composites.

Текст научной работы на тему «ПРИМЕНЕНИЕ ПЛАСТИФИКАТОРОВ В МОДИФИЦИРОВАННЫХ ГИПСОВЫХ КОМПОЗИТАХ»

УДК 666.941.4

DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-767-1-2-28-35

В.Б. ПЕТРОПАВЛОВСКАЯ1, канд. техн. наук (victoriapetrop@gmail.com), М.Ю. ЗАВАДЬКО1, инженер; К.С. ПЕТРОПАВЛОВСКИЙ2, инженер; Т.Б. НОВИЧЕНКОВА1, канд. техн. наук; А.Ф. БУРЬЯНОВ2, д-р техн. наук

1 Тверской государственный технический университет (170023, г. Тверь, наб. Афанасия Никитина, 22)

2 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)

Применение пластификаторов в модифицированных гипсовых композитах

Использование дисперсных наполнителей в целях повышения эксплуатационных свойств гипсовых материалов требует введения химических добавок для регулирования реологических характеристик сырьевых смесей. Исследование влияния различных пластифицирующих добавок на свойства гипсовых композитов, модифицированных базальтовой добавкой, позволяет повысить технологичность процесса структурообразования и улучшить качество материала. В экспериментах были использованы добавки отечественного и зарубежного производства: Лахта КМД PRO (Россия), Фрипласт 2 (Россия), Melflux 1461f (Германия). Установлены оптимальные значения водосодержания для исследованных диапазонов введения пластифицирующих добавок. Введение в систему на основе полугидрата и базальтового наполнителя поликарбоксилатных пластификаторов отражается на структуре и свойствах получаемого композита. Наиболее эффективное воздействие на реологию и качество сырьевых смесей, а также на структуру и свойства получаемого гипсового камня с базальтовой добавкой оказала добавка Фрипласт 2 на основе поликарбоксилатного сополимера, позволяющая повысить качество гипсовых изделий. Базальтовая добавка является одной из наиболее перспективных в составе органоминерального комплекса, который может участвовать не только в физических, но и в химических процессах, происходящих на атомарно-молекулярном уровне при твердении строительных минеральных композитов.

Ключевые слова: гипсовое вяжущее, наполнитель, отход, пластификатор, поликарбоксилат, органоминеральный комплекс, наномодификация, водосодержание.

Для цитирования: Петропавловская В.Б., Завадько М.Ю., Петропавловский К.С., Новиченкова Т.Б., Бурьянов А.Ф. Применение пластификаторов в модифицированных гипсовых композитах // Строительные материалы. 2019. № 1-2. С. 28-35. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-767-1-2-28-35

V.B. PETROPAVLOVSKAYA1, Candidate of Sciences (Engineering) (victoriapetrop@gmail.com), M.Yu.ZAVAD'KO1, Engineer;

K.S. PETROPAVLOVSKII2, Engineer; T.B. NOVICHENKOVA1, Candidate of Sciences (Engineering); A.F. BURYANOV2, Doctor of Sciences (Engineering)

1 National Research Moscow State University of Civil Engineering (26, Yaroslavskoe Highway, Moscow, 129337, Russian Federation)

2 Tver State Technical University (22, Afanasiy Nikitin Еmbankment, Tver, 170026, Russian Federation)

The Use of Plasticizers in Modified Gypsum Composites

The use of dispersed fillers in order to improve the performance properties of gypsum materials requires the introduction of chemical additives to control the rheological characteristics of raw mixes. The study of the influence of various plasticizing additives on the properties of gypsum composites modified with a basaltic additive can improve the manufacturability of the process of structure formation and improve the quality of the material. In the experiments, additives of domestic and foreign production were used: Lakhta KMD PRO (St. Petersburg, Russia), Friplast 2 (Omsk, Russia), Melflux 1461f (Trostberg, Germany). The optimal values of water content for the studied ranges of injection of plasticizing additives are established. Introduction to the system based on hemihydrate and basalt filler polycarboxylate plasticizers is reflected in the structure and properties of the resulting composite. The most effective impact on the rheology and quality of raw mixes and the structure and properties of the resulting gypsum stone with a basalt additive was rendered by the addition of a Fryplast based polycarboxylate copolymer, which improves the quality of gypsum products. Basalt supplement is one of the most promising in the composition of the organo-mineral complex, that can not only participate in physical, but also in chemical processes that occur at the atomic-molecular level, during solidification of building mineral composites.

Keywords: gypsum binder, filler, waste, plasticizer, polycarboxylate, water content, mineral-organic complex, nanomodification.

For citation: Petropavlovskaya V.B., Zavad'ko M.Yu., Petropavlovskii K.S., Novichenkova T.B., Bur'yanov A.F. The use of plasticizers in modified gypsum composites. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2019. No. 1-2, pp. 28-35. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-767-1-2-28-35 (In Russian).

Решение вопросов ресурсосбережения в строительных технологиях в настоящее время становится все более актуальной темой как для российских производителей, так и зарубежных компаний. Это объясняется необходимостью повышения качественных показателей производимой продукции, в том числе и стоимостных, в условиях сложившейся экономической обстановки при сохранении требуемого качества материалов и изделий. Задача может ешаться путем применения наполнителей различного техногенного происхождения, сокращающих

Addressing resource conservation issues in building technologies is currently becoming an increasingly relevant topic for both Russian manufacturers and foreign companies. This is due to the need to improve the quality indicators of products (including cost) in the current economic situation while maintaining the required product quality. The task can be solved by using fillers of various technogenic origin, reducing the content of expensive mineral binder. The use of industrial waste from the construction industry in the manufacture of marketable products may allow saving valuable raw material resources,

4

3

2

33

со О

50 100

10 100 Диаметр, мкм Diameter, цм

Рис. 1. Зерновой состав гипсового вяжущего самарского производства Fig. 1. Grain composition of gypsum binder Samara production

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

5 10 Диаметр, мкм Diameter, цм Рис. 2. Зерновой состав базальтовой добавки Fig. 2. Grain composition of basalt supplements

содержание дорогостоящего минерального вяжущего. Использование промышленных отходов строительной индустрии при изготовлении товарной продукции может позволить осуществлять экономию ценного сырьевого ресурса, а значит, удешевить производимую продукцию, сократить вредные выбросы в атмосферу, предотвратить негативное воздействие на природную среду при добыче и переработке природного сырья [1].

Одним из промышленных отходов строительного комплекса является пыль, образующаяся на производствах базальтовых волокон [2—4]. Дисперсные наполнители, применяемые в производстве бетонов, вяжущих веществ и сухих строительных смесей, позволяют улучшить гранулометрический состав смесей, уплотнить структуру материала, повысить его эксплуатационные свойства и т. д. Базальтовая добавка является одним из перспективных видов наполни-

5

4

.3

.2

О тз

and thus reduce the cost of manufactured products, reduce harmful emissions into the atmosphere, and prevent negative impacts on the natural environment during the extraction and processing of natural raw materials [1].

One of such industrial wastes of the building complex is industrial dust produced in the production of basalt fibers [2—4]. Dispersed fillers used in the production of concrete, binders and dry building mixtures can improve the particle size distribution of the mixtures, compact the structure of the material, improve its operational properties etc. Basalt supplement is one of the most promising types of fillers that can not only participate in physical, but also in chemical processes that occur during the hardening of building mineral composites, including occurring at the nanolayer [1]. The use of basalt waste and the fibers themselves in the composition of cement composites has been studied extensively, and, according to some scientists, is an effective way to increase their strength [5—14]. This method allows to obtain materials not only with improved strength characteristics, but also with high biological and chemical resistance. For example, in road construction, where basalt fibers are used as a reinforcing component in the roadbed [5].

The results of studies [6] of modifying a cement binder with basalt powder are known, but this method of modification is rather laborious, since it requires the organization of an additional energy-intensive operation to grind basalt raw materials. Waste basalt production has proven itself from the best side and in combination with geopolymer binders [7], as well as in the composition of raw mixes for the production of concrete, including aerated concrete [8, 9, 11].

The use of dispersed basalt fillers in order to improve the performance properties of gypsum materials requires the addition of chemical plasticizers to control the rheo-logical characteristics of the raw mixes and reduce their water demand.

Investigation of the effect of plasticizing additives on the properties of gypsum composites modified with a basalt additive may possibly allow improving the process-ability of the process of structure formation and improving the quality of the material.

Experimental

As the main component in the composition of the raw mixes, two types of gypsum binder were used: semi-aquat-

500 1000

0% Лахта 0% Lakhta

телей, способных участвовать не только в физических, но и в химических процессах, происходящих при твердении строительных минеральных композитов, в том числе происходящих и на наноуров-не [1]. Применение базальтовых отходов и самих волокон в составе цементных композитов достаточно изучено и, по мнению ряда ученых, является эффективным способом повышения их прочности [5—14]. Такой способ позволяет получать материалы не только с повышенными прочностными характеристиками, но и с высокой биологической и химической стойкостью, например в дорожном строительстве, где базальтовые волокна используются в качестве армирующего компонента в составах для дорожного полотна [5].

Известны результаты исследований [6] модификации цементного вяжущего базальтовым порошком, однако такой способ достаточно трудоемкий и требует организации дополнительной энергозатратной операции по помолу базальтового сырья.

Отходы базальтового производства зарекомендовали себя с лучшей стороны и в комплексе с геополимерными вяжущими [7], а также в составе сырьевых смесей для получения бетонов, в том числе и газобетонов [8, 9, 11].

Использование дисперсных базальтовых наполнителей в целях повышения эксплуатационных свойств гипсовых материалов требует добавления химических пластификаторов для регулирования реологических характеристик сырьевых смесей и снижения их водопотребности.

Исследование влияния пластифицирующих добавок на свойства гипсовых композитов, модифицированных базальтовой добавкой, возможно, сможет позволить повысить технологичность процесса струк-турообразования и улучшить качество материала.

Экспериментальные исследования

В качестве основного компонента в составе сырьевых смесей использовалось гипсовое вяжущее двух марок: полуводный гипс а-модификации марки Г-16, Самарский гипсовый комбинат (г. Самара), а также полуводный гипс ^-модификации марки Г-5 производства UNIS (г. Жуковский). Гипсовое вяжущее марки Г-16 обладает следующими характеристиками: водопотребность 36%; начало схватывания 5 мин; конец схватывания 19 мин; предел прочности при сжатии 16 МПа; при изгибе — 7 МПа. Зерновой состав полуводного гипса самарского производства представлен на рис. 1.

Рис. 3. Образцы модифицированного гипсового камня после испытания Fig. 3. Samples of modified gypsum stone after the test

5% Лахта 5% Lakhta

Рис. 4. Влияние содержания добавки Лахта на В/Т отношение Fig. 4. The effect of the content of the additive Lakhta on the ratio

ic gypsum a-modification of the brand G-16, Samara gypsum plant (Samara, Russia), as well as semi-aquatic gypsum ^-modifications of the brand G-5, produced by UNIS (Zhukovsky, Russia). The gypsum binder of the G-16 brand was characterized by water demand of 36%, start of setting —5 min, end of setting —19 min, compressive strength — 16 MPa, and bending —7 MPa. The grain composition of semi-aquatic gypsum of the Samara production is presented in Fig. 1.

The binder of the G-5 grade was characterized by a water requirement of 70%, the start of setting was 8 min, the end of setting was 13 min, the compressive strength was 5 MPa, and 2—2.5 MPa when bending.

Waste dust removal from the Paroc enterprise (Tver Oblast) was used as a mineral filler. The basalt waste grain composition is shown in Fig. 2. The amount of mineral waste removal from basalt production was taken in an amount of 10% for all experimental runs, based on previous studies [3]. The grain composition of the resulting raw material mixtures based on gypsum binder, characterized by a narrow particle size distribution and mode in the particle size area of 4 ^m, and a distributed grain composition of the filler with a mode in the area of 20 ^m, is characterized by a rather wide bimodal distribution, which is reflected in the characteristics of the resulting composite structures.

The following chemical additives were used as plasticiz-ers: Lakhta KMD PRO (St. Petersburg, Russia), Friplast 2 (Omsk, Russia), Melflux1461f (Trostberg, Germany).

Water demand studies were carried out on Suttard vis-cometer, normal density was assessed according to the results ofspreading gypsum dough according to GOST23789— 79. To study the mechanical properties of the composites, standard cubic samples and ballet specimens were used

Вяжущее марки Г-5 имеет показатели: водопо-требность 70 %; начало схватывания 8 мин; конец схватывания 13 мин; предел прочности при сжатии 5 МПа; при изгибе - 2-2,5 МПа.

В качестве минерального наполнителя использовался отход пылеудаления предприятия «Paroc» (Тверская обл.). Зерновой состав базальтового отхода приведен на рис. 2. Количество минерального отхода пылеудаления базальтового производства было принято 10% для всех серий опытов на основании предыдущих исследований [3]. Зерновой состав получаемых сырьевых смесей на основе гипсового вяжущего, характеризующегося узким распределением частиц по размерам и модой в области размера частиц 4 мкм и распределенным зерновым составом наполнителя с модой в области 20 мкм, отличается достаточно широким бимодальным распределением, что отражается на характеристиках получаемой структуры композита.

В качестве пластификаторов применялись следующие химические добавки: Лахта КМД PRO, Фрипласт 2, Melflux 1461f.

Исследования водопотребности производились на вискозиметре Суттарда, оценку нормальной густоты производили по результатам расплыва гипсового теста по ГОСТ 23789-79. Для исследования механических свойств композитов были использованы стандартные образцы-кубы и образцы-балочки (рис. 3). Твердение модифицированных композитов осуществлялось в воздушно-сухих условиях в течение 7 сут. Испытания физико-механических свойств производились согласно ГОСТ 23789. Предел прочности при сжатии оценивали по результатам испытаний на гидравлическом прессе.

На первом этапе в целях исследования влияния добавки Лахта на свойства модифицированного композита изготавливались образцы, в которых содержание пластификатора варьировалось от 0 до 15% от массы вяжущего самарского производства. Влияние добавки Лахта на водосодержание гипсовых смесей с базальтовой добавкой показано на рис. 4. Установлено, что пластификатор позволяет снизить процентное содержание воды затворения в исследованном диапазоне изменения содержания пластификатора для равноподвижных составов гипсового теста с базальтовой добавкой от 0,38 до 0,27 (в относительном выражении).

Зависимость предела прочности при сжатии модифицированного камня от содержания добавки Лахта показана на рис. 5. Наибольшая прочность, соответствующая содержанию добавки-пластификатора в количестве 7% от массы вяжущего, составляет 29 МПа. Это объясняется как снижением водопотребности сырьевой смеси, так и участием поликар-боксилата в структурообразовании модифицированного камня на наноуровне.

Постепенное снижение прочности камня при содержании пластифицирующей добавки свыше 7% в составе смеси обусловлено воздействием поликар-

S I

° о

35 34

33 32

31 30

29 28

27 26

25

5 10

Содержание Лахта, % Content of Lakhta, %

15

Рис. 5. Влияние содержания добавки Лахта на предел прочности при сжатии

Fig. 5. The effect of the content of the additive Lakhta on the compressive strength

¡Itf

z E

29

28

27

26

25

24

23

22

0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 Содержание Melflux, % Content of Melflux, %

0,175 0,2

Рис. 6. Влияние содержания добавки Melflux на предел прочности при сжатии

Fig. 6. The effect of the content of the additive Melflux on ultimate compressive strength

(Fig. 3). Hardening of modified composites was carried out in air-dry conditions for 7 days. Testing of physical and mechanical properties was carried out according to GOST 23789. The compressive strength was determined in accordance with the requirements of GOST 23789 according to the results of tests on a hydraulic press.

At the first stage, samples of the plasticizer content varied from 0 to 15% by weight of the binder of Samara production were made in order to study the effect of the Lakhta additive on the properties of the modified composite. The effect of the Lakhta additive on the water content of gypsum mixes with basalt additive is shown in Fig. 4. It was established that the plasticizer allows to reduce the percentage of mixing water in the investigated range of changes in the content of plasticizer for equal-moving compounds of gypsum dough with basalt additive from 0.38 to 0.27 (in relative terms).

The dependence of the compressive strength of a modified stone on the content of the Lakhta additive is shown in Fig. 5. The highest strength corresponding to the content of the plasticizer additive in the amount of 7% by weight of the binder is 29 MPa. This is due to both a decrease in the water demand of the raw mix, and the par-

0

0% Фрипласт 0% Friplast

боксилатной составляющей на кинетику твердения и структуру камня. Добавка способствует дополнительному вовлечению пузырьков воздуха, а следовательно, получению менее плотной структуры композита. Обнаруживается и замедление процессов твердения композита при увеличении добавки более 7%.

На следующем этапе исследований изучалось влияние пластификатора МеШих 1461Ш на свойства гипсового композита с базальтовым наполнителем. Содержание добавки МеШих изменялось в пределах от 0 до 0,2% от массы вяжущего, шаг — 0,05%. Зависимость прочности от процентного содержания гиперпластификатора (рис. 6) характеризуется кривой с вершиной в области значений, близких к 0,075%.

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

Однако применение гиперпластификатора МеШих привело к незначительному повышению прочности при сжатии — менее 5% для исследованного диапазона. Повышенное содержание добавки Ме1Ш1их (свыше 0,2% от массы гипса) снижает экономические показатели получаемого материала. По-видимому, присутствие базальтового компонента в составе смеси негативно сказывается на пластифицирующей способности химической добавки и процессе структурообразования.

На заключительном этапе исследовалась зависимость водосодержания (рис. 7) и прочности (рис. 8) модифицированного композита от содержания добавки Фрипласта.

Процентное содержание Фрипласта варьировалось от массы гипсового вяжущего Г-5 с шагом в 1%, от 0 до 3%.

Проведенными исследованиями оценки оптимального водосодержания равноподвижных смесей установлено, что пластификатор позволяет вдвое снизить водопотребность смеси при введении его в количестве 3%. Положительное воздействие оказывает Фрипласт и на прочность гипсового модифицированного камня. Повышение прочности в два раза обусловлено прежде всего эффективным водореду-цирующим воздействием. Участие в процессе струк-турообразования поликарбоксилатного пластификатора совместно с алюминийсодержащим компонентом базальтового производства определяет и протекание физико-химических превращений в процессе формирования гипсового композита.

Исследования процессов гидратационного твердения гипсового камня с базальтовой добавкой на атомарно-молекулярном уровне дают основания полагать, что в твердеющей гипсовой системе в результате растворения и взаимодействия с водой происходит как разрыв, так и образование новых связей между ионами растворенного вещества полугидрата

1% Фрипласт 1% Friplast

2% Фрипласт 2% Friplast

3% Фрипласт 3% Friplast

Рис. 7. Влияние содержания добавки Фрипласт на В/Т отношение Fig. 7. The effect of the content of the additive Friplast on the W/H ratio

ticipation of polycarboxylate in the structuring of a modified stone at the nanolayer.

A gradual decrease in the strength of the stone when the content of the plasticizing additive is more than 7% in the composition of the mixture is due to the effect of the polycarboxylate component on the kinetics of hardening and the structure of the stone. Additive contributes to the additional involvement of air bubbles, and, consequently, to obtain a less dense structure of the composite. The slowing down of the hardening processes of the composite with an increase in the additive of more than 7% is also detected.

At the next stage of the study, the effect of the plasticizer Melflux1461f on the properties of the gypsum composite with basalt filler was studied. The content of the Melflux additive varied in the range from 0 to 0.2% by weight of the binder, the step was 0.05%. The dependence of strength on the percentage of hyperplasticizer (Fig. 6) is characterized by a curve with apex in the range of values close to 0.075%.

However, the use of Melflux hyperplasticizer led to a slight increase in compressive strength — less than 5% for the studied range. The increased content of Melflux additive over 0.2% by weight of gypsum reduces the economic performance of the material obtained. Apparently, the presence of basalt component in the composition of the mixture adversely affects the plasticizing ability of the chemical additive and the process of structure formation.

At the final stage, the dependence of water content (Fig. 7) and strength (Fig. 8) of the modified composite on the content of Freeplast additive was investigated.

The percentage of Friplast ranged from the mass of gypsum binder G-5 in 1% increments, from 0 to 3%.

Studies conducted to assess the optimal water content of equally moving mixtures have established that the plas-ticizer can halve the water requirement of the mixture when it is introduced in an amount of 3%. Friplast also has a positive effect on the strength of a modified gypsum stone. The increase in strength is due to, first of all, an effective water-reducing effect. The participation in the process of structure formation of a polycarboxylate plasti-cizer together with aluminum containing a component of basalt production also determines the course of physico-

сульфата кальция (рис. 9, а) и соединениями кальция и алюминия (рис. 9, Ь), содержащимися в базальтовой добавке [3]. В результате химических превращений помимо дигидрата сульфата кальция в структуре образуются дополнительно гидроалюминаты кальция. Введение в систему дополнительно поликарбоксилатных пластификаторов способствует формированию менее закристаллизованной структуры. Система представлена гидратными новообразованиями различной степени закристаллизо-ванности (рис. 9, Ь).

Таким образом, по результатам проведенных исследований подтверждена эффективность применения пластифицирующих добавок, а также их влияние на свойства и структуру гипсовых композитов с добавкой базальтового минерального наполнителя. Введение в систему на основе полугидрата и базальтового наполнителя поликарбоксилатных пластификаторов отражается на структуре и свойствах получаемого композита. В ряду исследованных добавок наиболее эффективной по показателям водоредуцирования смеси и прочности модифицированного камня является добавка Фрипласт. Использование пластификатора Лахта имеет несколько сниженные по сравнению с Фрипластом показатели по прочности. В количественном отношении, как показал проведенный анализ, добавка Фрипласта также более перспективна для модификации гипсового композита с базальтовым отходом. Если Фрипласт повышает вдвое прочность при содержании добавки в количестве 3%, то Лахта при содержании в количестве 7% повышает прочность лишь немногим больше чем на 20%. По-видимому, Лахта более эффективна при ее использовании в цементных композициях. Использование пластификатора МеШих 1461Г в составах на основе полуводного гипса с базальтовым компонентом, по-видимому, тормозит протекание процессов формирования ор-ганоминеральных фаз в структуре гипсового композита даже в присутствии его в малых объемах. Следовательно, применение комплекса, включающего базальтовый отход и пластификатор Фрипласт, позволяет наиболее положительно воздействовать

Содержание Фрипласт, % Content of Friplast, % Рис. 8. Влияние добавки Фрипласт на предел прочности при сжатии Fig. 8. Effect of Friplast additive on compressive strength

chemical transformations in the process of the formation of a gypsum composite.

Studies of the processes of hydration of a solid gypsum stone and a basalt additive at the atomic-molecular level suggest that aluminum formed in a basalt additive [3]. In a sample of chemical transformations, in addition to calcium sulfate dihydrate (Fig. 9, a), additional calcium hy-droaluminates are required in the sample (Fig. 9, b). The addition of polycarboxylate plasticizers to the system contributes to the formation of a less crystallized structure. The system is represented by hydrated neoplasms in a limited degree of crystallization.

Thus, according to the results of the conducted research, the effectiveness of the use of plasticizing additives, as well as their effect on the properties and structure of gypsum composites with the addition of basalt mineral filler, has been confirmed. Introduction to the system based on hemihydrate and basalt filler polycarboxylate plasticizers is reflected in the structure and properties of the resulting composite. In the range of additives studied, Friplast is the most effective in terms of water reduction of the mixture and the strength of the modified stone. The use of plasticizer Lakhta has a slightly reduced strength index compared to Freeplast. In a quantitative sense, as the analysis showed, the addition of Friplast is also more promising for the modification of the gypsum composite with basalt waste. If Friplast doubles the strength when the content of the additive is in the amount of 3%, then

Рис. 9. Микроструктура: a - гипсового камня без добавок; b - модифицированного гипсового камня Fig. 9. Microstructure: a - no added gypsum stone; b - modified gypsum stone

на структуру гипсового камня и улучшать его технические показатели.

Список литературы

1. Петропавловская В.Б., Новиченкова Т.Б., Бурьянов A^., Соловьев В.Н., Петропавловский К.С. Утилизация отходов минерального волокна в производстве гипсовых изделий || Вестник Московского государственного строительного университета. 2О17. № 12 (111). С. 1392-1398.

2. Новиченкова Т.Б., Петропавловская В.Б., Завадь-ко М.Ю., Бурьянов АФ., Пустовгар АП., Петропавловский К.С. Применение пылевидных отходов базальтового производства в качестве наполнителя гипсовых композиций || Строительные материалы. 2О18. № 8. С. 9-13. https:||doi. org|10.31659|0585-430X-2018-762-8-9-13

3. Petropavlovskaya V., Novichenkova T., Petropavlov-skii K., Buryanov A. Gypsum composites, improved by applying basalt dust. MATEC Web Conf. International Science Conference SPbWOSCE-2017 "Business Technologies for Sustainable Urban Development"2018. Vol. 170. https:||doi.org|10.1051| matecconf|201817003009

4. Петропавловская В.Б., Новиченкова Т.Б., Завадь-ко М.Ю. Модифицированные гипсовые композиты гидратационного твердения. Инновации и моделирование в строительстве, материаловедении и образовании: Материалы международной заочной научно-практической конференции. Тверь: ТвГТУ, 2О17. С. 8О-87.

5. Aлександров Д.Ю. Перспектива использования отходов базальтовых волокон в дорожной отрасли. (Фундаментальные и прикладные исследования молодых ученых: Материалы международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Омск: СибAДИ, 2О17. С. 17—2О.

6. Пагина Л.В., Дадунашвили ДА. Модификация цементного вяжущего тонкомолотым базальтовым порошком || Master's Journal. 2О16. № 2. С. 391-396.

7. Ерошкина НА., Коровкин М.О. Свойства геополимерных вяжущих на основе дисперсных отходов добычи и переработки базальта || Строительство, наука и образование. 2О15. № 1 (1). С. 25-28.

8. Сизов Ю.В., Aбрамов Д.Г. Использование базальтовых отходов в качестве упрочняющей добавки для мелкозернистых бетонов. Актуальные проблемы безопасности жизнедеятельности и экологии: Сборник научных трудов и материалов III Международной научно-практической конференции с научной школой для молодежи. Тверь: ТвГТУ, 2О17. С. 3О9-312.

9. Белов В.В., Aли P.A. Разработка оптимальных составов неавтоклавного газобетона с использованием пылевидных базальтовых отходов. Инновации и моделирование в строительстве, материаловедении и образовании: Материалы международной

Lakhta, if it is contained in the amount of 7%, increases the strength only slightly more than 20%. Apparently, Lakhta is more effective when used in cement compositions. The use of the plasticizer Melflux 1461f in compositions based on hemihydrate gypsum with a basalt component apparently inhibits the formation of organic phases in the structure of the gypsum composite even in the presence of small volumes. Consequently, the use of the complex, including "basalt waste" and plasticizer Friplast, allows the most positive impact on the structure of the gypsum stone and improve its technical performance.

References

1. Petropavlovskaya V.B., Novichenkova T.B., Buria-nov A.F., Solovyev V.N., Petropavlovskiy K.S. Recycling mineral fiber in the production of gypsum products. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo stroitel'nogo universiteta. 2017. No. 12 (111), pp. 1392-1398. (In Russian).

2. Novichenkova T.B., Petropavlovskaya V.B., Zavad'-ko M.Yu., Bur'yanov A.F., Pustovgar A.P., Petropavlovskiy K.S. The use of dusty wastes of basalt production as a filler for gypsum compositions. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 8, pp. 9-13. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-762-8-9-13 (In Russian).

3. Petropavlovskaya V., Novichenkova T., Petropavlov-skii K., Buryanov A. Gypsum composites, improved by applying basalt dust. MATEC Web Conf. International Science Conference SPbWOSCE-2017 "Business Technologies for Sustainable Urban Development"2018. Vol. 170. https://doi.org/10.1051/ matecconf/201817003009 (In Russian).

4. Petropavlovskaya V.B., Novichenkova T.B., Zavad-ko M. Modified hydration hardening gypsum composites. Innovations and modeling in the construction of materials science and education: Materials of the international correspondence scientific-practical conference. Tver: TvSTU. 2017. pp. 80-87.

5. Aleksandrov D.Yu. The prospect of using waste basalt fibers in the road industry. Fundamental and applied research of young scientists: Materials of the International scientific-practical conference of students, graduate students and young scientists. Omsk: SibADI. 2017, pp. 17-20. (In Russian).

6. Pagina L.V., Dadunashvili D.A Modification of cement binder with finely ground basalt powder. Master's Journal. 2016. No. 2, pp. 391-396. (In Russian).

7. Eroshkina N.A., Korovkin M.O. Properties of geo-polymer binders based on dispersed waste mining and processing of basalt. Stroitel'stvo, nauka i obrazovanie. 2015. No. 1 (1), pp. 25-28. (In Russian).

8. Sizov Yu.V., Abramov D.G. The use of basalt waste as a reinforcing additive for fine-grained concrete. Actual problems of life safety and ecology: Collection of scientific papers and materials of the III International Scientific and Practical Conference with a scientific school for young people. Tver: TvSTU. 2017, pp. 309-312. (In Russian).

заочной научно-практической конференции. Тверь: ТвГТУ, 2016. С. 17-21.

10. Лесовик В.С., Ильинская Г.Г. Базальтовое волокно как армирующий материал для сухих строительных смесей. Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в промышленности строительных материалов (XIX научные чтения). Международная научно-практическая конференция. Белгород: БГТУ, 2010. Ч. 1. С. 190-192.

11. Buryanov A.F., Novichenkova Т.В., Petropavlov-skaya V.B., Petropavlovskii K.S. Simulating the structure of gypsum composites using pulverized basalt waste. MATEC Web Conf. RSP 2017 - XXVIR-S-P Seminar 2017 Theoretical Foundation of Civil Engineering. 2017. Vol. 117. https://doi.org/10.1051/ matecconf/201711700026

12. Аблесимов Н.Е., Малова Ю.Г. Каменное (базальтовое) волокно: исследования и научные школы // Научное обозрение. Технические науки. 2016. № 6. С. 5-9.

13. I Международный базальтовый форум: оценка реалий и возможностей базальтовой индустрии // Рациональное освоение недр. 2016. № 5-6. С. 117-119.

14. Рахимова Г.М., Аринова А.С., Рахимова A.M., Хан М.А. Перспективы применения базальтового волокна в бетоне с использованием нанокремне-зема // Труды университета. 2016. № 2 (63). С. 72-75.

9. Belov V.V., Ali R.A. Development of optimal compositions of non-autoclaved aerated concrete using pulverized basalt waste. Innovations and modeling in the construction of materials science and education: Materials of the international correspondence scientific-practical conference. Tver: TvSTU, 2016. pp. 17—21. (In Russian).

10. Lesovik V.S., Ilinskaya G.G. Basalt fiber as a reinforcing material for dry construction mixtures. Scientific research, nanosystems and resource-saving technologies in the building materials industry (XIXscientific readings). International Scientific and Practical Conference. Belgorod: BSTU. 2010. Part 1, pp. 190-192. (In Russian).

11. Buryanov A.F., Novichenkova T.B., Petropavlov-skaya V.B., Petropavlovskii K.S. Simulating the structure of gypsum composites using pulverized basalt waste. MATEC Web Conf RSP 2017 - XXVI R-S-P Seminar 2017 Theoretical Foundation of Civil Engineering. 2017. Vol. 117. https://doi.org/10.1051/ matecconf/201711700026

12. Ablesimov N.E., Malova Yu.G. Stone (basalt) fiber: research and scientific schools. Nauchnoe obozrenie. Tekhnicheskie nauki. 2016. No. 6, pp. 5-9. (In Russian).

13. I International basalt forum: assessment of the realities and possibilities of the basalt industry. Ratsional'noe osvoenie nedr. 2016. No. 5-6, pp. 117-119. (In Russian).

14. Rakhimova G.M., Arinova A.S., Rakhimova A.M., Khan M.A. Prospects for the use of basalt fiber in concrete using nanosilica. Trudy Universiteta. 2016. No. 2 (63), pp. 72-75. (In Russian).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.