CC BY
62
УДК 691.311
Аунг Тху Наинг, Сычёва Л.И.
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ДОБАВОК НА СВОЙСТВА ГИПСОВЫХ ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ
Аунг Тху Наинг, студент 2 курса магистратуры кафедры химической технологии композиционных и вяжущих материалов, e-mail: mvatnaing26694@gmail.com
Сычёва Людмила Ивановна, к.т.н., профессор кафедры химической технологии композиционных и вяжущих материалов;
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия. 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, стр. 20
Изучены свойства гипсовых смесей с химическими добавками. Определены зависимости прочностных и структурных характеристик затвердевших смесей от их состава и вида добавок.
Ключевые слова: гипсовые вяжущие, функциональные добавки, пластификатор, замедлитель схватывания, эфиры целлюлозы.
INFLUENCE OF CHEMICAL ADDITIVES ON THE PROPERTIES OF GYPSUM PLASTER MIXTURES
Aung Thu Naing, Sycheva L.I.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Properties of gypsum plasters with chemical additives were studied. The dependences of strength and structural characteristics of solidified mixtures on their composition and type of additives are determined.
Keywords: gypsum binders, functional additives, plasticizer, setting retarder, cellulose ethers.
Гипсовые материалы обладают достаточными показателями прочности на сжатие и изгиб, высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами. Изделия из гипсового вяжущего благодаря природному свойству гипса поглощать и отдавать влагу, обеспечивают оптимальный уровень влажности в жилых помещениях. Современные сухие штукатурные смеси на основе гипсовых вяжущих производятся с введением
модифицирующих химических добавок:
замедлителей твердения, пластифицирующих, водоудерживающих, воздухововлекающих и др. Действие химических добавок, вводимых в состав гипсовых смесей, зависит от вида и расхода вяжущего, состава смесей и позволяет управлять их свойствами. Снижает водопотребность при сохранении заданной удобоукладываемости, повышает подвижность смеси и регулирует время схватывания. Добавки повышают прочность материала, а также интенсифицируют его отверждение. При производстве отечественных сухих строительных смесей в основном применяются зарубежные модифицирующие химические добавки.
Гипсовые штукатурки широко применяются в строительстве зданий благодаря простоте изготовления, доступности и низкой цене. Тем не менее, недостатками штукатурки являются ее хрупкость, плохая устойчивость к растрескиванию и она не подходит для наружной отделки зданий, так как ее нельзя использовать во влажных условиях.
Цель данной работы - анализ влияния химических добавок на водопотребность и сроки схватывания гипсового теста и прочностные свойства гипсового камня.
Экспериментальная часть
Материалы и методы исследования. В работе в качестве гипсового вяжущего использовали строительный гипс производства ООО «КНАУФ
ГИПС», представленный Р-полугидратом сульфата кальция.
Для модифицирования свойств строительного гипса были выбраны следующие добавки: суперпластификатор Ме1теП Б150 (0,3; 0,5; 0,7 %); винная кислота (0,08; 0,1; 0,4 %); Месе1^е FMC 7117 (0,1; 0,3; 0,4 %). Выбор добавок основан на результатах проведенных ранее исследований.
Для определения влияния модифицирующих добавок на технические характеристики гипсовых вяжущих были проведены сравнительные испытания составов с различным содержанием наполнителей. Нормальная густота определялась по расплыву гипсового теста, согласно ГОСТ 23789-2018.
Исходный строительный гипс обладал следующими свойствами: нормальная густота - 58 %; сроки схватывания: начало - 7, конец - 9 мин; прочность при изгибе - 7,5, при сжатии - 11,5 МПа.
Суперпластификатор Ме1теП F15G (Ме1теП;) специально оптимизирован для пластификации и уменьшения расхода воды в смесях на основе сульфата кальция. Добавка Месе!^е FMC 7117
(Меее11о8е) вводилась в гипсовую смесь, чтобы увеличить водопотребность, водоудержание и технологичность гипсового теста. Винная кислота использовалась для замедления сроков схватывания вяжущего.
Результаты и их обсуждение. На первом этапе работы определяли влияние добавок Melment, Меее11о8е на нормальную густоту гипсового теста (рис. 1).
Рис. 1. Нормальная густота гипсового теста с добавками Ме1теП и Mecellose
Добавка Mecellose увеличивает водопотребность гипсового теста с 58 (контрольный состав без добавок) до 83 %, при этом удлиняются сроки схватывания на 4 - 5 мин. При 0,4% добавки начало схватывания составило 14 мин, а конец - 21 мин.
Добавка суперпластификатора Melment в количестве 0,3 - 0,7% позволяет понизить водопотребность гипсового вяжущего с 58 до 51%, при введении 0,7% добавки Melment. Однако заметного изменения сроков схватывания гипсового теста не наблюдается. Так, при введении 0,7% добавки начало схватывания составило 7 мин, а конец - 9 мин.
Изучено влияние добавок Melment и Меее11о8е на прочность гипсового камня (рис. 2).
16
| 14
= 12
i 10
ё
л ; •
0
1
б 4
С 2 и
6д
0,3 0,5 0,7
Melmeiit
Ж
0.1 0,3 0,4
Mecelliwe
Рис. 2. Прочность гипсового камня с добавками Ме1теП и Mecellose
Прочность гипсового камня при введении добавки суперпластификатора Melment повышается,
что связано со снижением водопотребности гипсового теста. Так, введение 0,7% добавки позволяет повысить прочность гипсового камня на 19% относительно контрольного состава (без добавки).
Установлено, что добавка эфира целлюлозы Mecellose приводит к снижению прочность гипсового камня. Это происходит из-за высокой водопотребности гипсового теста. При введении 0,4% добавки снижается прочность на сжатии с 11,5 МПа до 2,6 МПа.
Первоначально в качестве замедлителя схватывания была выбрана добавка Plast Regard PE (смесь лимонной кислоты с полифосфатами). Но оказалось, что она обладает слишком сильным замедляющим эффектом, а именно при введении этой добавки в количестве 0,02 % от массы вяжущего начало схватывания наступает через 71 мин, а конец - через 82 мин, что недопустимо для штукатурной смеси. Поэтому в дальнейших исследованиях мы использовали добавку винной кислоты. Действие этой добавки, вероятно, объясняется образованием на поверхности частиц вяжущего слоя нерастворимого виннокислого кальция, который препятствует доступу воды к полугидрату сульфата кальция и тем самым замедляет схватывание.
Полученные результаты показали, что добавка винной кислоты обладает небольшим замедляющим действием на сроки схватывания гипсового теста. Так, при введении 0,4% добавки начало схватывания гипсового теста составило 22 мин, а конец - 27 мин (рис.3). Такие значения сроков схватывания удовлетворяют требованиям к гипсовым штукатурным смесям.
бд.
0,08 0,1 Добавки, %
Рис. 3. Влияния винной кислоты на сроки схватывания гипса
Результаты по прочности гипсового вяжущего с добавкой винной кислоты приведены на рисунке 4. Установлено, что при введении добавки прочность гипсового камня снижается из-за повышения водопотребности. При 0,08% добавки винной
кислоты прочность на сжатие составила 7,9 МПа, а при введении 0,4% добавки - 4,2 МПа.
Рисунок 4. Прочность гипсового камня с добавкой винной кислоты
По требованиям, приведённым в ГОСТ 313772008 «Смеси сухие строительные штукатурные на гипсовом вяжущем. Технические условия», прочность на сжатие гипсовых смесей должна превышать 2,0 МПа. Все изученные составы удовлетворяют данным требованиям.
Заключение
Изучено влияние пластифицирующей, водоудерживающей и замедляющей сроки схватывания добавок на свойства гипсового вяжущего.
Установлено, что разные модифицирующие добавки оказывают различное влияние на основные характеристики гипсовых смесей.
Суперпластификатор Ме1теП F15G приводит к
снижению водогипсового отношения и повышению прочности готовых изделий. Добавка Месе1^е FMC 7117 не только увеличивает водопотребность вяжущего, но и повышает его водоудерживающую способность, что будет препятствовать растрескиванию штукатурки при ее высыхании. Добавка винной кислоты мягко регулирует сроки схватывания смесей, обеспечивая возможность нанесения гипсовой штукатурки, как механизированным, так и ручным способом.
Список литературы
1. Гонтарь Ю.В., Чалова А.И., Бурьянов А.Ф. Сухие строительные смеси на основе гипса и ангидрита. М.: Изд-во «Де Нова», 2010. 214 с.
2. Коровяков В.Ф. // Строительные материалы, оборудование, технологии 21 века. 2005. №3. С. 28-31.
3. Дребезгов Д. А. и др. Влияние химических модификаторов на свойства композиционных гипсовых вяжущих //Эффективные строительные композиты, 2015. - С. 143-150.
4. Амелина Д.В., Сычёва Л.И. Влияние добавок на свойства гипсового вяжущего // Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр.- 2010. -Том 24, № 6. - с. 41-43.
