CC BY
176
УДК 691.311
А. С. Манушина, А. М. Ахметжанов, Е. Н. Потапова*
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская площадь, дом 9 * e-mail: cement@rctu.ru
ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК НА СВОЙСТВА ГИПСОЦЕМЕНТНО-ПУЦЦОЛАНОВОГО ВЯЖУЩЕГО
Аннотация
Получены гипсоцементно-пуццолановоые вяжущие с различными пуццолановыми добавками - трепелом, кремнегелем, метакаолином. Изучено влияние пластифицирующих, водоудерживающих добавок и редиспегируемых полимерных порошков на свойства гипсоцементно-пуццоланового вяжущего. Показано, что при использовании метакаолина в сочетании с комплексом модифицирующих полимерных добавок, прочность гипсовых вяжущих увеличивается на 20-23%, пористость снижается в 1,5 раза, а коэффициент водостойкости возрастает на 10-15%.
Ключевые слова: гипсоцементно-пуццолановое вяжущее, трепел, метакаолин, прочность, водостойкость.
В последние время материалы и изделия на основе гипсовых вяжущих активно внедряются на рынок строительных материалов, вытесняя при этом традиционные составы на основе цемента. Гипсовые вяжущие вещества и материалы на их основе обладают рядом ценных качеств. Производство гипсовых вяжущих нетоксично, характеризуется низким расходом топлива и энергии (примерно в 4-5 раз меньше, по сравнению с производством цемента). Гипсовые материалы обладают хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами, огне- и пожаробезопасностью, сравнительно низкой плотность, декоративностью.
Наряду с положительными свойствами гипсовым изделиям присуща низкая водостойкость. Прежде всего, она проявляется в значительном падении прочности при увлажнении, что сокращает области и масштабы применения гипсовых вяжущих в строительстве. Существует несколько способов повышения водостойкости гипсового вяжущего [1-4], одним из наиболее эффективных является создание гипсоцементно-пуццоланового вяжущего (ГЦПВ). ГЦПВ - это композиция, состоящая из гипсового
Полученные результаты показывают, что активность метакаолина в два раза превышает активность кремнегеля и трепела. Изучение влияния полимерных добавок на свойства гипсоцементно-пуццоланового вяжущего показало, что среди пластифицирующих добавок наибольшей
прочностью и водостойкостью характеризуются составы с гиперпластификатором Melflux 5581. Наилучшие результаты получены при использовании редиспергирующего полимерного порошка Vinnapas 8034H и эфира целлюлозы Hercules 7591. В табл. 2 и
вяжущего, портландцемента и активной минеральной добавки. В качестве добавки могут быть различные минералы, содержащие в своем составе активный микрокремнезем: трепел, опока, диатомит, кислые шлаки и золы, и т.п.
Одним из основных направлений совершенствования растворных и бетонных смесей является их модификация функциональными добавками. Сухие строительные смеси обязательно содержат пластифицирующую, водоудерживающую добавки и редиспергирующий полимерный порошок.
В работе использовали гипсовое вяжущее Г-5 «Кнауф Гипс» (Красногорск); портландцемент ЦЕМ I ЗАО «Осколцемент»; активные минеральные добавки (АМД): кремнегель, метакаолин, трепел; пластифицирующие добавки: Melflux 5581, Melment F15, Peramin SMF 20; редиспергируемые полимерные порошки (РПП): Vinnapas 8034H, Vinnapas LL551Z, Vinnapas LL5999/1 и эфиры целлюлозы: Mecellose 7117, Hercules 7729, Hercules 7591. Для создания ГЦПВ по методике [5] было определено необходимое количество АМД (табл. 1).
на рисунке представлены результаты для ГЦПВ на основе метакаолина.
В присутствии гиперпластификатора MeШux 5581 наблюдается снижение нормальной густоты с 41,8 % до 33,5 % и незначительное замедление сроков схватывания (табл.2.). Введение РПП Vinnapas 8034 H приводит к росту водопотребности цементного теста до 42,3 % при сохранении сроков схватывания. Эфиры целлюлозы существенно повышают нормальную густоту цементного теста до 44,5 % и замедляют, как начало, так и конец схватывания. При
Таблица 1. Составы гипсоцементно-пуццоланового вяжущего
Активная минеральная добавка Компоненты ГЦПВ, %
Гипсовое вяжущее портландцемент АМД
Кремнегель 53 33 14
Трепел 53 33 14
Метакаолин 57 36 7
введении в состав ГЦПВ комплексной добавки (0,2% Melflux 5581 + 0,5% Vinnapas 8034 H + 0,5% Hercules 7591) наблюдается снижение нормальной густоты с
41,8% до 39,5%, и изменение сроков схватывания: начало удлиняется с 4 мин до 7 мин; конец - с 8 мин до 10 мин.
Таблица 2. Нормальная густота (НГ) и сроки схватывания ГПЦВ на основе метакаолина с модифицирующими
добавками
Добавка Содержание, % НГ, % Сроки схватывания, мин
- - 41,8 4 8
Melflux 5581 (ГП) 0,2 33,5 5 9
Vinnapas 8034H (РПП) 0,5 42,3 4 8
Hercules 7591 (ЭЦ) 0,5 44,5 6 10
ГП+РПП+ЭЦ (ГРЭ) 0,2+0,5+0,5 39,5 7 10
Такое изменение свойств гипсоцементно-пуццоланового теста в присутствии полимерных добавок должно привести к повышению прочности ГЦП-камня. Наибольшую прочность при изгибе (11 МПа, 28 сут) показывают образцы с комплексной модифицирующей добавкой, а наибольшую прочность при сжатии (48,2 МПа) - образцы с гиперпластификатором (рис.1.). Составы с
комплексной добавкой имеют прочность 35,4 МПа, что сопоставимо с прочностью бездобавочного состава.
Далее были изучены пористость, коэффициент капиллярного водопоглощения, водостойкость, морозостойкость и коррозиестойкость
гипсоцементно-пуццоланового камня в присутствии модифицирующих добавок (табл. 3).
50-
С? 40
I
оо
РЧ
л
s
и о
s
о ê
30
20
10
□ изгиб □ сжатие
Рис. 1. Влияние модифицирующих добавок на прочность (28 сут)
Добавка к ГЦПВ Свойства
Кр П, % ККВП Потеря прочности ГЦП камня, %
7 сут 28 сут 20 циклов 30 циклов
- 0,75 0,80 17,7 0,04 36,4 26,5
ГП 0,80 0,90 2,6 0,01 10,6 14,4
РПП 0,85 0,90 12,1 0,03 8,7 18,0
ЭЦ 0,70 0,75 18,8 0,05 28,2 29,4
ГП + РПП + ЭЦ 0,85 0,90 7,6 0,02 9,4 13,5
Введение модифицирующих добавок (за исключением эфира целлюлозы) приводит к снижению пористости образцов (П) и коэффициента капиллярного водопоглощения (ККВП). Это обусловливает повышение водостойкости ГЦПВ (оценивали по коэффициенту размягчения Кр) с 0,75 до 0,80-0,85 (7 сут) в присутствии гиперпластификатора, редиспергирующего
полимерного порошка и комплексной добавки. При этом существенно возрастает морозостойкость
образцов (исследование ГЦП камня на морозостойкость проводилось на 28 сут нормального твердения по ускоренной методике; материал считается морозостойким, если прочность образцов при испытании их на сжатие падает не более чем на 15%). По полученным результатам можно сделать вывод, что как после 20, так и после 30 циклов попеременного замораживания и оттаивания морозостойким являются составы с добавлением
0
мо
гиперпластификатора МеШих 5581 и комплексной добавки.
Коррозиестойкость гипсоцементно-
пуццоланового камня оценивалась двумя методами -
при погружении образцов в агрессивный раствор (3 % №2804) и в камере солевого тумана (табл. 4).
Добавки
- ГП РПП ЭЦ ГП+ЭЦ+РПП
Коэффициент стойкости* 0,74 0,81 0,75 0,66 0,83
Время появления первых признаков коррозии**, ч 48 110 100 130 150
* хранение образцов 28 сут в 3 % растворе №2804
** хранение образцов в камере солевого тумана (сжатым воздухом распыляется в камере 5 % раствор №01).
Гипсоцементно-пуццолановый камень
показывает разную химическую стойкость в зависимости от вида добавок и метода исследований. Наибольшая устойчивость к агрессивной среде характерна для ГЦПВ, модифицированного комплексом добавок.
Таким образом, проведенные исследования показали возможность получения водостойкого, морозо- и корозиестойкого гипсоцементно-пуццоланового вяжущего при модифицировании вяжущего комплексом функциональных добавок (0,2 % Melflux 5581 + 0,5 % Vinnapas 8034H + 0,5 % Hercules 7591).
Манушина Анна Сергеевна, студентка кафедры химической технологии композиционных и вяжущих материалов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Ахметжанов Азат Мухаррямович, студент кафедры химической технологии композиционных и вяжущих материалов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Потапова Екатерина Николаевна, д.т.н., профессор кафедры химической технологии композиционных и вяжущих материалов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Литература
3. Ферронская А. В. Развитие теории и практики в области гипсовых вяжущих веществ// Сб. «Развитие теории и технологий в области силикатных и гипсовых материалов». Ч.1. М., МГСУ, 2000. - С.47 - 56.
4. Коровяков В. Ф. Перспективы применения водостойких гипсовых вяжущих в современном строительстве //В сб. «Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий». Материалы семинара. - М., 2002. - С. 181- 185.
5. Потапова Е.Н., Исаева И.В. Повышение водостойкости гипсового вяжущего// Строительные материалы. - 2012. - № 7. - С. 20-24.
6. Хозин В. Г., Морозова Н.Н., Сагдатуллина Д.Г. Высокопрочное композиционное гипсовое вяжущее для конструкционных бетонов// 2. Weimar Gypsum Conference, (26-27. Marz 2014. Weimar), Weimar, 2014. - S. 225-322.
7. ТУ 21-31-62-89 «Гипсоцементнопуццолановое вяжущее вещество». Технические условия. - М.: Издательство стандартов, 1989. - 19 с.
Manushina Anna Sergeevna, Akhmetzhanov AzatMucharryamovich, Potapova Ekaterina Nikolaevna* D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. * e-mail: cement@rctu.ru
INFLUENCE OF ADDITIVES ON PROPERTIES OF THE GYPSUM CEMENT -POZZOLANIC BINDER
Abstract
Are received gipsotsementno-puzzolanovoy binder with various puzzolanovy additives - bergmeal, kremnegely, a metakaolin. Influence of the plasticizing, water-retaining additives and the redispegiruyemykh of polymeric powders on properties of gipsotsementno-puzzolanovy binder is studied. It is shown that when using a metakaolin in combination with a complex of the modifying polymeric additives, strength of the plaster binder increases by 20-23%, porosity decreases by 1,5 times, and the coefficient of water resistance increases for 10-15%.
Keywords: gypsum cement-pozzolanic binder, bergmeal, metakaolin, strength, water resistance.
