CC BY
69
УДК 666.91
Сергеева Н.А., Сычева Л.И.
СВОЙСТВА МНОГОФАЗОВЫХ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ
Сергеева Нина Александровна студентка 1 курса магистратуры кафедры химической технологии композиционных и вяжущих материалов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва;
Сычева Людмила Ивановна к.т.н., профессор кафедры химической технологии композиционных и вяжущих материалов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва, e-mail: [email protected]; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Изучено влияние состава на свойства многофазовых гипсовых вяжущих. Показано активирующее влияние полугидрата сульфата кальция на процесс гидратации и твердения ангидрита. Определены перспективные составы многофазовых гипсовых вяжущих для дальнейшего применения их в производстве сухих строительных смесей.
Ключевые слова: многофазовые гипсовые вяжущие, нерастворимый ангидрит, гипсовый камень.
THE PROPERTIES OF MULTIPHASE GYPSUM BINDERS
Sergeeva N.A., Sycheva L.I.
D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
The influence of the composite on the properties of multiphase gypsum binders was investigated. The activating effect of calcium sulfate hemihydrate on the process of hydration and hardening of anhydrite is shown. The perspective mixtures of multiphase gypsum binders has been determined for future uses them for dry building mixtures manufacture. Key words: multiphase gypsum binders, insoluble anhydrite, gypsum.
Гипсовые вяжущие и материалы на их основе относятся к числу перспективных видов строительных материалов. Материалы на основе гипсового вяжущего обладают относительно малой плотностью, высокой пористостью, огнестойкостью, хорошей тепло- и звукоизоляцией. Производство многофазовых гипсовых вяжущих составляет около трети мирового производства гипсовых вяжущих. Однако в России исследования в области получения многофазовых гипсовых вяжущих недостаточны для их широкого применения.
Целью работы было получение многофазовых гипсовых вяжущих различного состава и изучение их свойств.
Многофазовые гипсовые вяжущие (МГВ) были приготовлены из строительного гипса и ангидритового вяжущего, полученного обжигом гипсового камня в муфельной печи при 750 С в течение 2 часов.
Нормальную консистенцию гипсового вяжущего определяли на вискозиметре Суттарда и она составила 54%. Гипсовое вяжущее имело короткие сроки схватывания: начало - 5 минут, конец - 9 минут. Нормальная густота (НГ) ангидритового вяжущего, которую определяли на приборе Вика, составила 42%.
Для исследования свойств МГВ были приготовлены девять состав с различным содержанием гипсового и ангидритового вяжущих. Содержание каждого компонента в составе МГВ изменялось от 10% до 90%.
Нормальную густоту МГВ определяли на вискозиметре Суттарда и на приборе Вика (таблица 1), так как в различных составах преобладает либо
гипсовое вяжущее, нормальную консистенцию которого определяют на вискозиметре Суттарда, либо ангидритовое вяжущее, нормальную густоту которого определяют на приборе Вика. Нормальная густота практически не изменялась для различных составов МГВ не зависимо от метода ее определения.
Для определения влияния способа оценки нормальной густоты на прочность был заформован состав МГВ с содержанием 70% гипсового вяжущего (ГВ) и 30% ангидрита (А) с нормальной густотой, определенной различными способами.
Таблица 1. Нормальная густота многофазовых гипсовых вяжущих___
Состав Метод определения НГ НГ, %
90ГВ+10А Прибор Вика 37
Вискозиметр Суттарда 54
80ГВ+20А Прибор Вика 38
Вискозиметр Суттарда 53,5
70ГВ+30А Прибор Вика 39
Вискозиметр Суттарда 53
60ГВ+40А Прибо Вика 38,5
Вискозиметр Суттарда 52,5
50ГВ+50ГВ Прибор Вика 38
Вискозиметр Суттарда 52
Прочность вяжущего, нормальная консистенция которого определена с помощью вискозиметра Суттарда и равная 53%, была значительно ниже, чем вяжущего с нормальной густотой 39%, которую определяли на приборе Вика (рис.1). В обоих случаях тесто обладало хорошей удобоукладываемостью и равномерно заполняло форму.
0 Б
н «
Н
и а
1 >л н и о X г о о.
С
25 20 ¡15 ;Ю 5 0
0
-н
ж-т ^уто НГ 53%
7 14 21
Время твердения, сутки
28
Рис.1. Прочность многофазового гипсового вяжущего состава «70%ГВ + 30%А»
В последующем нормальную густоту и сроки схватывания всех составов МГВ и ангидритового вяжущего определяли на малом приборе Вика (таблица 2). Гипсовое вяжущее и МГВ твердели на воздухе.
Таблица 2. Свойства гипсовых вяжущих
Состав вяжущих НГ,% Сроки схватывания, мин - сек
начало конец
90ГВ+10А 37 7-30 13-30
80ГВ+20А 38 8-00 14-00
70ГВ+30А 39 8-00 15-30
60ГВ+40А 38,5 8-00 14-30
50ГВ+50ГВ 38 8-30 15-00
40ГВ+60А 38,5 8-30 16-00
30ГВ+70А 38 8-30 17-00
20ГВ+80А 39,5 10-30 18-30
10ГВ+90А 40,5 13-30 28-00
Гипсовое вяжущее 54 4-50 8-50
Ангидритовое вяжущее 43 - -
исследованиях нами было установлено, что гидратация нерастворимого ангидрита может быть активирована присутствием растворимого ангидрита в МГВ [1]. Изучая процесс твердения ангидрита в составе МГВ, можно сделать вывод, что ангидрит подвергается значительной гидратации уже в первые сутки, что скорее всего связано с активизирующим действием полугидрата сульфата кальция, представленного в МГВ строительным гипсом, что подтверждают результаты рентгенофазового анализа (рис.2).
0
И о
1 ^
ё 8
1600 1200 800 400 0
0 13 7
Время гидратации, сут
Как уже было отмечено, нормальная густота МГВ не значительно снижалась при увеличении в них доли ангидрита. Сроки схватывания всех составов МГВ увеличились по сравнению с гипсовым вяжущим с 5 до 14 минут (начало схватывания) и с 9 до 28 минут (конец схватывания).
Известно, что процесс гидратации ангидритового вяжущего происходит очень медленно, поэтому для ускорения его гидратации необходимы добавки, которые активизируют процесс твердения. В проведенных ранее
Рис.2. Изменение интенсивности дифракционных максимумов ангидрита при твердении МГВ
На рентгене интенсивности дифракционных максимумов ангидрита в гидратированно образованном МГВ значительно снижаются уже к 1 стукам гидратации.
МГВ имеют высокую прочность на сжатие и большую скорость набора прочности по сравнению с гипсовым вяжущих, что подтверждает активную гидратацию ангидрита в присутствии полугидрата сульфата кальция в МГВ (рис.3).
Рис.3. Прочность многофазовых гипсовых вяжущих
Рис.4. Прочность многофазовых гипсовых вяжущих
На 3 сутки твердения МГВ с содержанием 50% гипсового вяжущего и 50% ангидрита имеет прочность 9 МПа, а на 28 сутки - 22 МПа. МГВ состава 90% гипсового вяжущего и 10% ангидрита на 3 сутки твердения имеет прочность 16 МПа, а на 28 сутки - 27 МПа. В то время как гипсовое вяжущее имеет максимальную прочность 10 МПа.
Сравнивая результаты измерения прочности гипсового вяжущего и МГВ на его основе, можно сделать вывод, что МГВ с содержанием более 50% ангидрита имеют прочность ниже, чем гипсовое вяжущее (рис.4).
МГВ, большую часть которого составляет ангидрит, гидратируется очень медленно и не имеет высокой прочности. Возможно, это связано с тем, что количество полугидрата сульфата кальция не
достаточно для активации ангидрита и требуется применение ускорителей твердения.
МГВ обладают более низкой нормальной густотой, длинными сроками схватывания и более высокой прочностью, чем гипсовое вяжущее. МГВ с содержанием ангидрита от 10% до 50% могут быть рекомендованы для производства сухих строительных смесей на их основе.
Список литературы
1. Амелина Д.В., Федорова В.В., Сычева Л.И. Влияние фазового состава на свойства гипсовых вяжущих// Успехи в химии и химической технологии.- 2014.- №8.- С. 8-10.
