CC BY
33
Влияние импрегнирования путем поверхностной гидрофобизиции на водостойкость гипсовых композитов
А.К. Сысоев, В.А. Чарухина Академия строительства и архитектуры ДГТУ (г. Ростов-на-Дону)
Аннотация: Среди многообразия современных минеральных вяжущих особое место занимают гипсовые вяжущие, обладающие множеством положительных свойств: экономичностью производства по сравнению с цементом, быстротой твердения, архитектурной выразительностью в особенности с применением пигментов,
распространенностью сырья и высокой технологичностью. Однако его применение ограничено низкой водостойкостью материала. В работе дан краткий анализ основных методов повышения водостойкости, разработанных на данный момент в строительстве: повышение плотности изделий, повышение водостойкости путем импрегнирования поверхности различными материалами, применения различных химических добавок, уменьшение растворимости в воде сульфата кальция, применение комбинированных способов повышения водостойкости, создания композиционных материалов. Ключевые слова: гипсовое вяжущие, повышение водостойкости, импрегнирование, химические добавки, композиционные материалы.
Перспективность исследования и применения гипсовых вяжущих обусловлено богатыми месторождениями гипса за рубежом и в нашей стране [1-2] (см. рис. 1).
Производство
■ США
■ Канада
■ Франция
■ Англия
Россия
Рис.1 Производство гипсовых вяжущих
Государственным балансом запасов полезных ископаемых России по состоянию на 01.01.2003 г. гипсосодержащих пород составляет 3275,9 млн. тонн. [3].
Среди множества производителей гипса следует выделить следующие (см табл.1)
Таблица 1
Известные производители гипсовых вяжущих
№п/п Страна производитель Фирма производитель
1 США «Юнайтед Стейс Джисум»
2 ФРГ «Кнауф», «Матис», «Астана»
3 Франция «Лафараж», «Эр Индустрия»
4 Австрия «Про-Монта»
5 Япония «Цукисима Кикаи»
6 Турция АБС, ЛафаржДалсан
7 Белоруссия Белгипс
8 Россия Адиюх-1, Малотегинский завод, Юнис, Ишимбайский гипсовый завод, Ангарский гипсовый завод, Алфа-гипс, Самарский гипсовый завод и др.
Сейчас растет популярность отделочных материалов, в том числе и
сухих строительных смесей на основе гипсовых вяжущих и в особенности с пигментами. Однако такие смеси имеют ряд недостатков, самый существенный из которых, это малая водостойкость затвердевшего изделия, которая приводит к ограничению использования изделий на основе гипсовых вяжущих во влажной среде [1-4].
Не высокая водостойкость гипса объясняется его растворимостью в воде и высокой капиллярной пористостью получаемого материала.
К настоящему времени разработано несколько методов повышения водостойкости изделий на основе гипсового вяжущего, некоторые из которых приведены в таблице 2.
Таблица 2
Методы повышения водостойкости изделий на основе гипсовых вяжущих
№п/п Способ повышения водостойкости Вид воздействия Обоснование Литература
1 Физико-механический Прессование Трамбование Вибропрессование Виброваакумирование Механоактивация Повышение плотности, снижение В/Ц и пористости, изменение структурообразования [2,5,8]
2 Химический Введение пластификаторов, химических добавок, внутри объёмная гидрофобизация и другие направления Повышение плотности, снижение В/Ц и пористости, изменение структурообразования, создание водоотталкивающих пленок в порах [7,8,16]
3 Импрегнирование Применение Полимерных и лакокрасочных покрытий, поверхностная гидрофобизация и нанесение глазури Создание барьера между изделием и окружающей средой [6,9,15]
4 Применение композиционных материалов Гипсоцементно-пуццолановые композиции, гипсово-известковые композиции, гипсо-цементные композиции и другие направления Изменение структурообразования [1,2,8,11-17]
Для проведения испытаний применялись следующие материалы: гипс Г-5-Б-П ГОСТ 125-79 с Н.Г.=51%; гидрофобные покрытия - «Неогард», 13641 ГОСТ 10834-64, ГКЖ-11 МРТУ 6-02-271-63, «Аквасил» ТУ 2229-003-
60543126-2014, Силикор В ТУ2229-006-96657532-2013 и влагоизолятор Оптимист ТУ23-16-001-183411150-01 с изм .1
При определении водостойкости материалов определялось водопоглощение материала и коэффициент его размягчения. Для этого изготавливались образцы 4х4х16 см, которые после изготовления и созревании в течение 24 часов подвергались гидрофобизации. Режимы гидрофобизации представлены в табл. 3. После гидрофобизации образцы испытывались на изменение их водопоглощения в течение 144 часов с определением их коэффициента размягчения Кр в эти же сроки.
Водопоглощение по массе определялось по формуле:
\Ум=^И^.100, (1)
где тв - масса образца в воде, г тс - масса сухого образца, г Коэффициент размягчения определялся по нижеследующей формуле:
Кр , (2)
где Яв - предел прочности при сжатии образца в воде, МПа Яс - предел прочности при сжатии сухого образца, МПа Результаты испытаний представлены в табл.4
Таблица3
Параметры импрегнирования
Кп/п Наименование импрегнирующего состава Расход материалов, л/м2 Количество наносимых слоев Режим пропитки Краевой угол смачивания е,град
1 «Неогард» 0,5 2 Погружение -15 мин, сушка - 4 часа, повторное погружение - 15 мин, сушка - 24 часа 135
2 5% р-р 136-41 в толуоле ГОСТ 10834-64 0,5 2 Тоже 118
3 5% р-р ГКЖ-11 МРТУ 6-02-271-63 0,5 2 Тоже 115
4 Гидрофобизатор «Аквасил» ТУ2229-003-60543126-2014 0,5 2 Тоже 120
5 Гидрофобизатор Силикор В ТУ 2229006-96657532-2013 0,5 2 Тоже 130
6 Типром К Люкс ТУ222-113- 32478306-2004 0,5 2 Тоже 125
7 Влагоизолятор проникающий Оптимист ТУ23-16-001-18341150-01 с изм.1. 0,5 2 Тоже
Таблица 4
Водостойкость гипса после поверхностной гидрофобизации
№п/п Наименование импрегнирующего состава Номер состава Водостойкость
% через время, час Кр через время, час
24 72 144 24 72 144
1 Гипсовый камень 1 30 32 36,5 0,35 0,3 0,25
с Н.Г.=51%
2 «Неогард» 2 12 18 27 0,57 0,45 0,43
3 5% р-р 136-41 в толуоле 3 17 24 29 0,5 0,41 0,28
4 5% р-р ГКЖ-11 4 19 30 33 0,45 0,37 0,25
5 Гидрофобизатор «Аквасил» 5 14 20 25 0,55 0,41 0,37
6 Гидрофобизатор Силикор В 6 15 19 23 0,54 0,44 0,41
7 Типром К Люкс 7 11 17 28 0,57 0,44 0,39
8 Влагоизолятор проникающий Оптимист 8 19 29 24 0,38 0,33 0,26
Анализируя результаты проведенных испытаний, следует сделать следующие выводы:
1. Импрегнирование гипсовых композитов путем поверхностной гидрофобизации обеспечивают их только кратковременную водонепроницаемость.
2. Среди импрегнирующих составов наилучшие результаты показали следующие материалы (в порядке их перечисления) - поверхностная гидрофобизация «Неогард», Силикор В ТУ 2229-006-96657532-2013, Типром К Люкс ТУ222-113-32478306-2004, гидрофобизатор «Аквасил» ТУ2229-003-60543126-2014, 5% р-р в толуоле 136-41 ГОСТ 10834-64, 5% водный р-р ГКЖ-11 МРТУ 6-02-271-63.
3. Следует отметить, что коэффициент размягчения Кр, определяемый за промежуток 24 часа не является достаточно объективным показателем определения водостойкости материала. За 144 часа нахождения гипса с нанесенными гидрофобизационными слоями в воде Кр снизился почти в 2 раза.
4. Перспективным направлением в области поверхностной гидрофобизации является создание более эффективных гидрофобизаторов комплексного воздействия на импрегнируемый материал и создание новых технологий по пропитке материала этими материалами.
5. При разработке новых гидрофобизирующих материалов необходимо также разработать новый параметр оценивающий степень эффективности импрегнирующих составов.
Литература
1. Волженский А.В., Стамбулко В.И., Ферронская А.В. Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие, бетоны и изделия. М.: Стройиздат, 1971. 318 с.
2. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение). Справочник. Под общ. ред. А. Ф. Ферронской. М.: Издательство АСВ, 2004. 488 с.
3. Рахимов Р.З., Халиуллин М.И. Состояние и тенденции развития промышленности гипсовых материалов//Строительные материалы, 2010. №12. С. 44-46.
4. Ферронская А.В. Долговечность гипсовых материалов, изделий и конструкций. М.: Стройиздат, 1984. 156 с.
5. Михеенков М.А. Прессование как способ повышения водостойкости гипсового вяжущего// Вестник МГСУ, 2009. № 4. С. 158—162.
6. Авторские свидетельство Би № 1636410 Сысоев А.К., Сысоева Н.А., Минас А.И., Сидина Л.Г., Смелик Г.Г. Композиция для пропитки бетона Заявлено 04.01.88 Опубл. 23.03.91. Бюл.№11.
7. Поторочина С. А., Новикова В. А., Гордина А.Ф. Влияние поликарбоксилилатного пластификатора на технические параметры гипса Вестник науки и образования Северо-Запада России, 2015. т.1, №3. С.1-6.
8. Коровяков В. Ф. Перспективы применения водостойких гипсовых вяжущих в современном строительстве // Материалы Всероссийского семинара "Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий" М.: РААСН, 2002. С.51- 56.
9. The influences of gypsum water-proofing additive on gypsum crystal growth / J. Li, G. Li, Y. Yu // Materials Letters ,2007. № 61. pp. 872-876.
10. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение). Справочник. Под общ. ред. А. Ф. Ферронской. М.: Издательство АСВ, 2004, 488с.
11. Гордина А.Ф. Полянских И.С., Токарев Ю.В., Бурьянов А.Ф., Сеньков С.А. Водостойкие гипсовые материалы, модифицированные цементом, микрокремнеземом и наноструктурами // Строительные материалы. 2014, №6. С. 35-37.
12. Patent № 7473713. United States. Additives for water-resistant gypsum products. Publication date: 1/6/2009.
13. Патент RU 2408551 C04B 24/24, C04B 11/00, C04B 18/24 Долгорев В.А. Добавка для гипсовых вяжущих, строительных смесей, растворов и бетонов на их основе. Заявлено 0.6.10. 2009. Опубл. 10.01.2011. Бюл.№1
14. Шемшура Е.А. К вопросу о применении строительных материалов в дорожно-транспортном комплексе // Инженерный вестник Дона №4 (часть 1), 2012 URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4ply2012/1326
15. И. В. Розенкова, А.В. Румянцев Гидрофобизаторы «Неогард» для строительных материалов и конструкций// Строительные материалы 2009. №6. C. 20-22.
16. Садуакасов М. С., Акмалаев К.А. Активация гипсовых вяжущих добавкой суперпластификатора//Известия вузов. Строительство и архитектура, 1990.№10. С14-16.
17. Кондратенко Т.О. Сайбель А.В. Оценка воздействия строительного производства на окружающую среду // Инженерный вестник Дона, 2012, №4. ч.2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2012/1298.
References
1. Volzhenskiy A.V., Stambulko V.I., Ferronskaya A.V. Gipsotsementno-putstsolanovye vyazhushchie, betony i izdeliya. [Gypsum cement gypsum-pozzolanic binders, concretes and products]. M.: Stroyizdat, 1971. 318 p.
2. Gipsovye materialy i izdeliya (proizvodstvo i primenenie). [Gypsum materials and products]. Spravochnik. Pod obshch.red. A. F. Ferronskoy. M.: Izdatel'stvo ASV, 2004. 488p.
3. Rakhimov R.Z., Khaliullin M.I. Stroitel'nye materialy, 2010. №12. pp.44-46.
4. Ferronskaya A.V. Dolgovechnost' gipsovykh materialov, izdeliy i konstruktsiy. [Durability of gypsum materials, products and designs] M.: Stroyizdat, 1984.156 p.
5. Mikheenkov M.A. Vestnik MGSU, 2009. № 4. pp. 158-162.
6. Avtorskie svidetel'stvo SU №1636410. Sysoev A.K., Sysoeva N.A., Minas A.I., Sidina L.G., Smelik G.G. Kompozitsiya dlya propitki betona Zayavleno 04.01.88 Opubl. 23.03.91. Byul.№11.
7. Potorochina S.A., Novikova V.A., Gordina A.F. Vestnik nauki i obrazovaniya Severo-Zapada Rossii, 2015. t.1, №3. pp.1-6.
8. Korovyakov V. F. Materialy Vserossiyskogo seminara "Povyshenie effektivnosti proizvodstva i primeneniya gipsovykh materialov i izdeliy". M.: RAASN, 2002. pp. 51- 56.
9. The influences of gypsum waterproofing additive on gypsum crystal growth. J. Li, G. Li, Y. Yu. Materials Letters, 2007. № 61. pp. 872-876.
10. Gipsovye materialy i izdeliya (proizvodstvo i primenenie). [Gypsum materials and products (production and use)]. Spravochnik. Pod obshch. red. A. F. Ferronskoy. M.: Izdatel'stvo ASV, 2004, 488p.
11. Gordina A.F. Polyanskikh I.S., Tokarev Yu.V., Bur'yanov A.F., Sen'kov S.A. Stroitel'nye materialy. 2014, №6. pp. 35-37.
12. Patent № 7473713.United States. Additives for water-resistant gypsum products. Publication date: 1.06. 2009.
13. Patent RU 2408551 C04B 24/24, C04B 11/00, C04B 18/24 Dolgorev V.A. Dobavka dlya gipsovykh vyazhushchikh, stroitel'nykh smesey, rastvorov i betonov na ikh osnove. Zayavleno 0.6.10. 2009. Opubl. 10.01.2011. Byul.№1
14. Shemshura E.A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), №4 (Part 1), 2012. URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4ply2012/1326.
15. I.V.Rozenkova, A.V. Rumyantsev Stroitel'nye materialy 2009. №6. pp. 20-22.
16. Saduakasov M.S., Akmalaev K.A. Stroitel'stvo i arkhitektura, 1990. №10. pp 14-16.
17. Kondratenko T.O. Sajbel' A.V. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2012, №4 (Part 2). URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2012/1298.
