CC BY
11УДК 691.585
РАЗРАБОТКА ВОДОСТОЙКОЙ ГИПСОВОЙ СУХОЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ СМЕСИ
Белякова Н.А., студент группы 15Стр(мп)РЭСТ, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: [email protected]
Научный руководитель: Рубцова В.Н., канд. хим. наук, доцент кафедры автомобильных дорог и строительных материалов, Оренбургский государственный университет, Оренбург.
Последние годы изделия на основе гипсовых вяжущих активно используются потребителями. Актуальность исследования объясняется практической значимостью работы. Цель работы - минимизировать недостаток гипсовой сухой строительной смеси (низкая водостойкость), сохранив достоинства и расширив границы применения. Применена методика подбора количества активной минеральной добавки в составе гипсоцементно -пуццоланового вяжущего. Использован двухфакторный план эксперимента для проектирования гипсовой сухой строительной смеси.
Ключевые слова: гипсовая сухая строительная смесь, гипсоцементно-пуццолановое вяжущее (ГЦПВ), водостойкость, методика подбора количества активной минеральной добавки, 2-х факторный план эксперимента.
Современные изделия из неводостойких гипсовых вяжущих известны и используются в ненесущих конструкциях внутри зданий с относительной влажностью воздуха не более 60 %. Водостойкие гипсовые вяжущие успешно заменяют портландцемент в строительных изделиях при этом повышая эффективность за счет быстрого твердения, снижая металлоемкость производства и энергозатрат.
Многочисленные исследования последних лет ориентированы на снижение недостатков гипсовых вяжущих при сохранении имеющихся преимуществ для расширения потенциала использования. Особый вклад в исследование гипсовых вяжущих внесли А.В. Ферронская, В.Ф. Коровяков, П.П. Будников, Ю.М. Бутт, А.В. Волженский, Р.В. Иванникова.
Одним из наиболее перспективных направлений повышения водостойкости гипсовых вяжущих является создание гипсоцементно-пуццолановых вяжущих (ГЦПВ) приблизительно следующего состава: гипсовое вяжущее марки не ниже Г4 50-75 %, портландцемент -15-25 %, пуццолановая добавка - 10-25 %. В качестве пуццолановой добавки в нашей стране обычно используются трепелы, диатомиты, опоки, активные золы, гранулированные доменные шлаки.
Продолжающиеся в настоящее время фундаментальные исследования гипсоцементно-пуццолановых вяжущих направлены на [ 1]:
- разработку теоретических основ получения водостойких гипсовых вяжущих повышенной прочности;
- создание на их основе различных бетонов и их технологий;
- изучение прочностных и деформационных свойств ГЦП камня и бетонов при кратковременных и длительных нагрузках, а также поведения арматуры в них;
- исследование долговечности таких бетонов и изделий из них в эксплуатационных и лабораторных условиях.
Цель данной работы - разработка гипсовой сухой строительной смеси повышенной водостойкости.
В качестве исходных компонентов выбраны следующие материалы: гипс Г-4, портландцемент ЦЕМ I-42,5H, шлак доменный гранулированный ООО «ЮУГПК», лимонная кислота, а также PANTARHIT® 160 Plv (FM) - поликарбоксилатный гиперпластификатор.
В работе реализуется методика подбора количества активной минеральной добавки [2] в составе гипсоцементно-пуццоланового вяжущего, разработанная коллективом авторов во главе с А.В. Ферронской, согласно которой необходимое количество минеральной добавки в составе гипсоцементно-пуццоланового вяжущего (ГЦПВ) подбирается по концентрации оксида кальция, содержащегося в специальных препаратах, представляющих собой водные суспензии полуводного гипса, портландцемента и активной минеральной добавки. Полученные результаты испытаний представлены в виде графика на рисунке 1.
1,2
1,1
^ 1,15
г я,
и ц
ь л а
* 1,05
а
д
и с
к1
о
& 0,95
а р
т н
е ц
н
« 0,85
0,9
1 1
1 1
1 1 1
1 1 1 2
1 1 1 3
! 3,27 г 1 1 1 12,62 г 1 1 1 !
2 3
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Количество добавки, г
1
4
Рисунок 1 - График для подбора количества активной минеральной добавки в ГЦПВ с портландцементом (Примечание: 1 и 2 - соответственно для препаратов 5-ти и 7-ми суточного возраста; 3 - линия тренда для графика 2)
Проанализировав представленные графики, можно сформировать следующий состав ГЦПВ для дальнейших испытаний и определения коэффициента размягчения: 50% гипс : 25% ЦЕМ I : 25% шлак.
Основные показатели предела прочности на изгиб и сжатие, коэффициент размягчения полученных составов представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Основные характеристики составов гипсоцементно-пуццолановых вяжущих_
Составы, % Предел прочности образцов в сухом состоянии Предел прочности образцов в насыщенном Кразм.
Гипс Портландцемент Шлак при изгибе Яизг, кгс/см2 при сжатии Ясж., кгс/см2 состоянии при сжатии Ясж., кгс/см2
41,5 96 66
50 25 25 41,2 88 92 90 79 0,86
40,8 92 76
92 86
Разработка гипсовой сухой строительной смеси предполагает использование элементов математического моделирования [3-6]. Для проведения анализа введены следующие уровни варьирования добавок: Х1 - гиперпластификатор, (0-1)%; Х2 -замедлитель схватывания, (0-0,15)%. Используя экспериментальные данные, проведен подбор количества гиперпластификатора и замедлителя схватывания, результаты опытов представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Основные характеристики гипсовой сухой смеси
Содержание, % Начало схватывания,Уз, мин
р Замедлитель схватывания 8 £ S м
№ Гипер-пластификато 5. g еи вн Н 2 S 3 до он Вт о CS > ,в 23 л п с а Р
1 0 0,15 0,40 160 50
2 0 0 0,42 165 10
3 0,752 0 0,28 200 8
4 0,752 0,15 0,25 190 зз
5 1 0,075 0,24 165 20
6 0,390 0,075 0,25 160 17
Используя результаты двухфакторного анализа, получены функции водотвердого отношения, расплыва, начала схватывания, представленные ниже: YI=23,28-6,31XI-1,17X2+7,06XI2+4,39X22-0,17XIX2 Y2=164,5+16,82XI-7,5X2-16,37XI2+31,14X22-5XIX2 Y3=16,03-2,9XI+15,01X2+6,89XI2+4,2X22-5XIX2
Проанализировав результаты двухфакторного анализа, и учитывая технологичность
смеси, выбран оптимальный состав сухой смеси повышенной водостойкости. Основные
свойства гипсовой смеси определены согласно нормативной документации: водотвердое
отношение и начало схватывания соответствуют ГОСТ 31387-2008, водоудерживающая
способность - 96,8 %; предел прочности на изгиб 55 кгс/см2; предел прочности образцов при
2 2 сжатии в сухом состоянии - 249 кгс/см , во влажном состоянии - 214 кгс/см , коэффициент
размягчения - 0,85.
В результате проведенной работы получена гипсовая сухая смесь повышенной водостойкости, которую можно рекомендовать для использования в качестве финишной шпаклевки во влажных помещениях.
Литература
1. Коровяков, В.Ф. Гипсовые вяжущие и их применение в строительстве / В.Ф. Коровяков // Российский химический журнал. - 2003. - № 4. - C. 18-25.
2. Ферронская, А.В. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение). Справочник / под общей редакцией А.В. Ферронской. - М.: Издательство АСВ. - 488 с.
3. Баженов, Ю.М. Перспективы применения математических методов в технологии сборного железобетона: учебник / Ю. М. Баженов, В. А. Вознесенский. - М.: Стройиздат, 1974. - 191 с.
4. Солдатенко, Л.В. Методическое руководство по применению методов математического планирования эксперимента / Л. В. Солдатенко. - Оренбург: Оренбург. политехн. ин-т. 1993. - 33 с.
5. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиноминальных моделей : справ. пособие / под общ. ред. В. З. Бродского и др. - М.: Металлургия, 1982.
6. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособ / В.Е. Гмурман. - М.: Высшая школа, 2002. - 479 с.
