CC BY
26Материалы VII Международной конференции «Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий»_
УДК 666.914.5
С.А. НЕКРАСОВА1, канд. техн. наук, М.С. ГАРКАВИ2, д-р техн. наук; Е.Н. БУЛДЫЖОВА3, магистр
1 Магнитогорский государственный технический университет (455000, г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38)
2 ЗАО «Урал-Омега» (455037, г. Магнитогорск, пр. Ленина, 19, стр. 7)
3 Московский государственный строительный университет (129337, Москва, Ярославское ш., 26)
Сухие строительные смеси
на основе стабилизированного гипсового вяжущего
Накопленный опыт производства и применения сухих гипсовых смесей показывает, что основные технические свойства гипсовых растворов зависят от вида гипсового вяжущего, использованного в составах сухих смесей. При хранении готового гипсового вяжущего в различных влажностных условиях происходит изменение его свойств. Один из эффективных способов улучшения строительно-технических свойств -искусственное старение гипсовых вяжущих при рациональных условиях. Исследовано влияние искусственно состаренного гипсового вяжущего на свойства штукатурных и шпатлевочных сухих строительных смесей. Установлено, что процесс искусственного старения гипсового вяжущего при рациональных условиях позволяет снизить расход функциональных добавок и улучшить свойства сухих гипсовых смесей.
Ключевые слова: старение гипсового вяжущего, сухие строительные смеси, искусственное старение гипсового вяжущего.
S.A. NEKRASOVA1, Candidate of Sciences (Engineering), M.S. GARKAVI2, Doctor of Sciences (Engineering); E.N. BULDYZHOVA3, Master
1 Magnitogorsk State Technical University (38, Lenina Avenue, 455000, Magnitogorsk, Russian Federation)
2 ZAO "Ural-Omega" (Structur 7, 19, Lenina Avenue, 455037, Magnitogorsk, Russian Federation)
3 Moscow State University of Civil Engineering (26, Yaroslavskoye Highway, 129337, Moscow, Russian Federation)
Dry Building Mixes on the Basis of Stabilized Gypsum Binder
The accumulated experience in production and application of dry gypsum mixes shows that basic technical properties of gypsum solutions depend on the type of gypsum binder which is used in the compositions of dry mixes. In the course of storing of ready gypsum binder under different humidity conditions the change of its properties takes place. One of the efficient methods for improving building-technical properties is artificial aging of gypsum binders under rational conditions. An influence of the artificially aged gypsum binder on properties of plaster and putty dry building mixes has been studied. It is established that the process of artificial aging of the gypsum binder under rational conditions makes it possible to reduce the consumption of functional additives and improve the properties of dry gypsum mixes. Keywords: aging of gypsum binder, dry building mixes, artificial aging of gypsum binder.
Искусственное старение гипсового вяжущего при рациональных условиях по продолжительности процесса и относительной влажности окружающей среды позволяет обеспечить достижение высоких физико-механических характеристик и их стабилизацию. Это обусловливается уменьшением количества растворимого ангидрита, образованием центров кристаллизации в виде дигидрата и залечиванием поверхностных дефектов.
Целью работы стало исследование рациональных условий искусственного старения для получения гипсового вяжущего с улучшенными строительно-техническими характеристиками для изготовления сухих строительных смесей.
Экспериментально были определены рациональные условия искусственного старения гипсового вяжущего Р-модификации — относительная влажность воздуха не более 80% и длительность не более 3 сут [1, 2, 3]. В этих условиях происходит снижение удельной поверхности вяжущего, уменьшение водопотребности за счет превращения растворимого ангидрита в полугидрат, укрупнение частиц и самозалечивание дефектов кристаллической структуры (рис. 1) [4, 5].
Кроме того, при твердении гипсового вяжущего после искусственного старения формируется упорядоченная и термодинамически устойчивая структура гипсового камня (рис. 2) с высокими физико-механическими характеристиками: прочность при сжатии увеличивается на 18—24%, при изгибе на 22—46% [6, 3]. Так как искусственное старение в процессе производства гипсового вяжущего способствует улучшению и стабилизации технических свойств, это приводит к оптимизации показателей сухих гипсовых смесей и позволяет откорректировать их состав — сократить содержание функциональных добавок [7].
На кафедре строительных материалов и изделий МГТУ разработаны составы сухих строительных смесей на основе такого гипсового вяжущего. Физико-технические характеристики полученных смесей приведены в таблице. Как следует из приведенных данных, применение указанного гипсового вяжущего позволяет:
— повысить водоудерживающую способность с 95 до 98% для шпатлевочных и с 95 до 97% для штукатурных смесей;
— увеличить прочность сцепления с основанием на 13,5—17% для шпатлевочных и на 5—8% для штукатурных смесей;
Га'' к • V V Ж9 б w^m —
— w I ' vi 4
fr' ft i',
T'V' ^ * i 4! r'LL ш Щж » , %
^ -.»¿üir' " ' 4 \ - 4 'ÄS ч il- ^
i " J А y„ / id i i'" ". ' ¿i 4
■V/V *>f4>t M.vyi Oct wn Г1-1 St» ■ И*-** о w ч о bcoo. IO о о t* ? io*t tu «н/чпл^о/к-о >i ЯИ ^ v 4V ■ ^———ТтТт
Рис. 1. Новообразования гипса на поверхности и в микротрещинах частиц полугидрата после искусственного старения: а - до искусственного старения; б - после искусственного старения
научно-технический и производственный журнал Q'fffjyTf S JJbrlbJ" 32 июль 2014 Ы ®
Materials of the VII International Conference "Enhancement of efficiency in manufacturing _and application of gypsum materials"
Показатели Сухие смеси
Шпатлевочные Штукатурные
до старения после старения до старения после старения
В сухом состоянии
Насыпная плотность, кг/м3 725 722 980 978
Готовые к применению
Время начала схватывания, мин 100 120 75 90
Подвижность (пластичная), мм 163 163 162 165
Водоудерживающая способность, % 95 98,2 95,1 97,3
Затвердевшие смеси
Прочность сцепления с основанием (адгезия), МПа 0,38 0,45 0,47 0,53
Прочность на растяжение при изгибе, МПа 1,13 2,31 1,16 1,79
Прочность при сжатии, МПа 2,6 4,2 2,7 5,6
— увеличить прочность при сжатии на 54—62% для шпатлевочных и на 84—107% для штукатурных смесей;
— снизить расход функциональных добавок. Следовательно, технологическая операция искусственного старения, проведенная при установленных рациональных условиях (в течение 3 сут при относительной влажности воздуха 80%), является эффективным средством получения сухих строительных смесей с высокой прочностью при сжатии и сцепления с основанием, повышенной водоудерживающей способностью. Однако эта операция еще не получила широкого распространения.
Для производителя решающим фактором при производстве сухих строительных смесей является эконо-
Список литературы
1. Некрасова С.А., Гаркави М.С., Панферова А.Ю. Влияние искусственного старения на формирование структуры гипсового камня // Строительные материалы. 2012. № 7. С. 24-25.
2. Погорелов С.А. Физико-химические основы старения гипсовых веществ. Современные проблемы строительного материаловедения: Материалы VII Академических чтений РААСН. Международная научно-техническая конференция. Белгород: БГТАСМ. 2001. Ч. 1. С. 438-441.
3. Nekrasova S.A., Garkavi M.S., Troshkina E.A., Fisher H.-B. Influence of artificial ageing conditions on the properties of gypsum binders. 2 Weimar Gypsum Conference. Weimar. 2014. Pp. 295-301.
4. Алтыкис М.Г. Экспериментально-теоретические основы получения композиционных и многофазовых гипсовых вяжущих веществ для сухих строительных смесей и материалов. Дисс... д-ра техн. наук. Казань. 2003. 435 с.
5. Фишер Х.-Б. Низкообожженные полугидраты сульфата кальция и их влагопоглощение // Цемент и его применение. 2005. № 4. С. 39-42.
6. Garkavi M., Nekrasova S., Melchaeva O., Garkavi S., Fischer H.-B., Nowak S. Thermodynamic explanation of rational conditions of the «aging» of plaster binder: 18 ibausil. Internationale Baustofftagung. Weimar. 2012. Pp. 1-0741-0748
7. Дергунов С.А. Комплексный подход к проектированию составов сухих строительных смесей общестроительного назначения. Дисс. . канд. техн. наук. Самара. 2006. 206 с.
Рис. 2. Упорядоченная структура гипсового камня после искусственного старения в течение 3 сут при ф=0,8 6000
ю
(В
О
5000
4000 3000
2000
1000
0
5067,42
4301 4155,22
3267,77
: 1 1
Без старения Старение 3 сут при ф=0,8 Рис. 3. Экономическая оценка изменяющейся части себестоимости сухих гипсовых смесей до и после искусственного старения гипсового вяжущего
мическая эффективность использования этой технологической операции.
Процесс искусственного старения гипсового вяжущего (в течение 3 сут при ф=0,8) позволяет снизить расход функциональных добавок и улучшить свойства сухих гипсовых смесей. Максимальный экономический эффект полученный при производстве сухих гипсовых смесей с использованием гипсового вяжущего после искусственного старения в рациональных условиях, составляет 1033,48 р/т для шпатлевочных смесей и 912,2 р/т для штукатурных (рис. 3).
Положительный результат опытного внедрения процесса искусственного старения гипсового вяжущего доказывает перспективность использования данного технологического передела в производстве гипсовых материалов.
References
1. Nekrasov S.A., Garkavi M.S., Panferova A.Y. Effect of artificial agingtion on the structure of gypsum. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2012. No. 7, pp. 24-25. (In Russian).
2. Pogorelov S.A. Physico-chemical basis of aging plaster substances. Modern problems of building materials: Materials of the VIIth Academic readings of RAACS. International Scientific and Technical Conference. Belgorod: BGTASM. 2001. Vol. 1, pp. 438-441. (In Russian).
3. Nekrasova S.A., Garkavi M.S., Troshkina E.A., Fisher H.-B. Influence of artificial ageing conditions on the properties of gypsum binders. 2 Weimar Gypsum Conference. Weimar. 2014, pp. 295-301.
4. Altykis M.G. Experimental and theoretical fundamentals of composites and multiphase gypsum binders for dry construction mixtures and materials. Dr. Diss. (Engineering). Kazan. 2003. 435 p. (In Russian).
5. Fisher H.-B. Nizkoobozhzhennye calcium sulfate hemi-hydrate and water absorption. Zement i ego primenenie. 2005. No. 4, pp. 39-42. (In Russian).
6. Garkavi M., Nekrasova S., Melchaeva O., Garkavi S., Fischer H.-B., Nowak S. Thermodynamic explanation of rational conditions of the "aging" of plaster binder: 18 ibausil. Internationale Baustofftagung. Weimar. 2012. pp. 1-0741-0748.
7. Dergunov S.A. Integrated approach to designing formulations of dry building mixes general construction purposes. Cand. Diss. (Engineering). Samara. 2006. 206 p. (In Russian).
Cj научно-технический и производственный журнал
® июль 2014 33
