CC BY
29
УДК 666.91
Сергеева Н.А., Сычева Л.И.
ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК НА СВОЙСТВА АНГИДРИТОВОГО ВЯЖУЩЕГО
Сергеева Нина Александровна, студентка 2 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: lis@rctu.ru; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20, стр.4
Получены гипсовые вяжущие при различных температурах обжига гипсового камня. Изучено влияние добавок -активаторов твердения на свойства ангидритового вяжущего. Установлено, что ускорители твердения благоприятно влияют на свойства ангидритовых вяжущих, полученных при более низких температурах.
Ключевые слова: гипсовый камень, ангидрит, активаторы твердения.
INFLUENCE OF ADDITIVES ON THE PROPERTIES OF ANHYDRITE BINDING
Sergeeva N.A., Sycheva L.I.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Gypsum binders were obtained at different calcination temperatures of gypsum stone. The influence of additives -hardening activators on the properties of anhydrite binder was studied. It has been established that hardening accelerators favorably influence the properties of anhydrite binders obtained at lower temperatures.
Keywords: gypsum stone, anhydrite, hardening activators.
Гипсовые и ангидритовые вяжущие, а также материалы на их основе широко применяются в строительстве. Известно, что состав гипсового вяжущего во многом определяется режимом обжига, регулируя температуру, можно получать вяжущее с различными характеристиками. Однако
высокотемпературные гипсовые вяжущие не способны самостоятельно твердеть. Целью работы стало изучение влияния добавок - активаторов твердения на свойства ангидритовых вяжущих, полученных при различных температурах.
Для изучения влияния активаторов твердения на свойства ангидритового вяжущего был обожжён гипсовый камень при 400 и 750 С. Ангидритовое вяжущее, полученное при 750 С не способно самостоятельно твердеть, поэтому для ускорения набора прочности вяжущего были использованы следующие добавки: Ca(OH)2 в количестве от 3% до 7% и K2SO4 - от 1 до 2%.
Также с этими ускорителями твердения исследовались свойства гипсового вяжущего, полученного при 400 С. Такое вяжущее состоит не только из нерастворимого ангидрита (НА), но и из растворимого ангидрита (РА), который переходит в полугидрат (ПГ) сульфата кальция в процессе хранения вяжущего (таблица 1) [1].
Вяжущее, полученное при 400 С, самостоятельно твердеет, но прочность у такого вяжущего достаточно низкая, что затрудняет использование его при строительных и отделочных работах (рис.1) [2].
Таблица 1. Фазовый состав вяжущего, полученного при 400 С
Время хранения Фазовый состав, %
РА ПГ ДГ НА
Свежеобоженный 21,18 0,00 0,64 75
1 сутки 18,15 1,34 0,32 75,5
3 сутки 9,83 10,21 0,32 76
7 сутки 3,03 15,58 0,64 77
-4
-*—400 (свежеоб. -В-400(хран.14
т)
4 8 12
Время твердения, суг
Рис.1. Прочность вяжущего, полученного при 400°С
Прочность гипсового вяжущего, полученного при 400 С и хранившегося в течение 14 суток, выше, чем у свежеобожженного вяжущего. Это связано с тем, что при обжиге гипсового камня при 400 С в вяжущем присутствует растворимый ангидрит, который имеет нестабильную структуру и быстро переходит в полугидрат сульфата кальция.
Полугидрат сульфата кальция, образовавшийся из растворимого ангидрита, имеет высокую активность и ускоряет процесс гидратации ангидрита, что приводит к быстрому набору прочности.
Нормальная густота ангидритовых вяжущих определялась на приборе Вика (таблица 2).
Ангидритовое вяжущее, полученное при 750° С, с активаторами твердения, твердело в воздушно -влажных условиях, а ангидритовое вяжущее, полученное при 400°С, с активаторами твердения, твердело на воздухе.
При введении добавки извести в состав ангидрита, полученного при 750°С, нормальная густота увеличивалась, а при введении добавки К2Б04 нормальная густота вяжущего практически не изменилась. При добавлении к вяжущему, полученному при 400°С, как Са(ОН)2, так и К2Б04, нормальная густота вяжущего незначительно изменилась.
Следует отметить, что ангидритовое вяжущее, полученное при 400°С, с активатором твердения имеет короткие сроки схватывания, несмотря на то, что нормальная густота у этого ангидрита достаточно высокая. Такая нормальная густота обусловлена наличием растворимого ангидрита, который обладает высокой водопотребностью.
При введении К2Б04 в ангидритовое вяжущее, полученное при750°С, наблюдается быстрый набор прочности уже к 4 суткам твердения. В дальнейшем такие составы плавно набирают прочность(рис.2).
Прочность ангидритового вяжущего,
полученного при 750°С, с активатором твердения К2Б04 в количестве 2% от массы вяжущего на 7 сутки твердения составила 9,0 МПа, к 28 суткам твердения набирает максимальную прочность при сжатии равную 10,1 МПа.
Наибольшей прочностью как при сжатии так и при изгибе, обладали составы: ангидритовое вяжущее, полученное при 750°С, с 7% Са(ОН)2 или с 2% ^04.
Однако, в присутствии добавки - активатора Са(ОН)2 происходит более медленный набор прочности, чем в случае добавки К2Б04. Так на 7 сутки твердения прочность при сжатии ангидритового вяжущего, обожженного при 750°С, с 7% Са(ОН)2 составляет 1,5 МПа, а на 28 сутки -8,1МПа.
Целесообразно в дальнейшем использовать добавки - ускорители твердения в количестве 7% Са(ОН)2 или 2% К2Б04для ангидритового вяжущего, полученного при 750°С.
Наибольшей прочностью как при сжатии так и при изгибе, обладали составы: ангидритовое вяжущее, полученное при 400°С, с 7% Са(ОН)2 или с 2% К2Б04.
При добавлении Са(ОН)2 к ангидритовому вяжущему, полученному при 400°С, наблюдается быстрый прирост прочности. К 7 суткам твердения вяжущее такого состава имеет прочность при сжатии 16,1 МПа, в то время как бездобавочное вяжущее -7,1 МПа(рис.З).
Таблица 2.
Состав вяжущего Нормальная густота, % Состав вяжущего Нормальная густота, %
АВ750°С 42 АВ400°С 45
+7% Са(ОН)2 46 +7% Са(ОН)2 45
+5% Са(ОН)2 45 +5% Са(ОН)2 44
+3% Са(ОН)2 44 +3% Са(ОН)2 42
+2% К2Б04 41 +2% К2Б04 45
+1,5% ^04 41,5 +1,5% К2Б04 44,5
+ 1% К2Б04 41,5 +1% К2Б04 44,5
к к н
й *
о К Л К Л
н о о
К ^
о £
10 8 6 4 2 0
12 16 20 Время твердения, сут
24
Х- 4
1 -
✓ и
- »
А - -
о
ч 1 н
- -А-
28
+7% Са(0Н)2 +5% Са(0Н)2 +3% Са(0Н)2 +2% К2804 +1,5% К2804 +1% К2804
Рис.2. Прочность ангидрита, полученного при 750°С, с добавками - активаторами твердения
4
8
+7% Са(ОН)2 +5% Са(ОН)2 +3% Са(ОН)2 +2% К2БО4 +1,5% К2БО4 +1% К2БО4
12 16 20 Время твердения, сут
24
28
Рис.3. Прочность ангидрита, полученного при 400°С, с добавками - активаторами твердения
Ангидритовое вяжущее, полученному при 400 С, с К2БО4 имеет прочность ниже, чем ангидритовое вяжущее, полученному при 400 С, с Са(ОН)2.
В результате исследований установлено, что наибольшей прочностью при сжатии обладает ангидритовое вяжущее, полученное при 400 С, с 7% Са(ОН)2 и ангидритовое вяжущее, полученное при 750°С, с 2% К2БО4.
В заключении следует отметить, что активаторы твердения К2БО4 и Са(ОН)2 благоприятно влияют на скорости твердения ангидритовых вяжущих.
Список литературы
1. Амелина Д.В. Влияние фазового состава на свойства гипсовых вяжущих / Д.В. Амелина, В.В. Федорова, Л.И. Сычева // Успехи в химии и химической технологии. - 2014. -№8. - с. 8 - 10.
2. Сергеева Н.А. Получение и свойства многофазовых гипсовых вяжущих / Н.А. Сергеева, Л.И. Сычева // Успехи в химии и химической технологии. - 2016. - №7. - с. 104 - 106.
4
8
