CC BY
30
УДК 691.311
Богданова А.Д., Сычева Л.И. СВОЙСТВА ГИПСОВЫХ СМЕСЕЙ
Богданова Алина Дмитриевна, студентка 4 курса кафедры химической технологии композиционных и вяжущих материалов, e-mail: [email protected];
Сычева Людмила Ивановна, к.т.н., профессор кафедры химической технологии композиционных и вяжущих материалов;
Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047 Москва, Миусская пл., 9
Приготовлены гипсовые смеси на основе а и в полугидрата сульфата кальция. Определены их строительно-технические свойства. Изучено влияния модифицирующих добавок на свойства гипсовых смесей. Ключевые слова: гипсовые вяжущие вещества, формовочный гипс, добавки, прочность.
PROPERTIES OF GYPSUM MIXTURES
Bogdanova A.D., Sycheva L.I.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Gypsum mixtures based on а and в calcium sulfate hemihydrate are prepared. Their construction and technical properties are determined. The influence of modifying additives on the properties of gypsum mixtures was studied. Key words: gypsum binders, molding gypsum, additives, strength.
Гипсовые вяжущие широко используются не только в составе строительных смесей, но также находят применение в качестве формовочного гипса, для изготовления форм, необходимых в металлургии для производства деталей, а также для отливки шликеров. Формовочный гипс состоит в основном из а- и Р-полугидрата сульфата кальция. Главное отличие формовочного гипса заключается в более тонком помоле, такой гипс обладает постоянством свойств и большей прочностью.
Формовочный гипс и изделия из него должны соответствовать определенным требованиям. Необходимыми свойствами формовочного гипса является высокая прочность и пористость, которая обеспечивает при этом высокое водопоглощение. Этого можно добиться смешением а- и Р-полугидрата сульфата кальция, так как а-ПГ обеспечивает высокую прочность, а Р-ПГ - необходимую пористость. Однако одной из проблем формовочного гипса является затруднение утилизации форм и использования их в качестве сырья для получения гипсового вяжущего, поскольку оставшиеся в порах примеси будут влиять на свойства вяжущего, ухудшая их.
Целью данной работы явилось изучение гипсовых вяжущих для получения формовочных смесей с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Экспериментальная часть
На первом этапе работы было исследовано изменение характеристик гипсового камня из а-ПГ и Р-ПГ в присутствии добавок гиперпластификаторов Melment f15 и Sika Visco Crete G-2, а также тонкомолотого гипсового камня.
Важным свойством для формовочного гипса является пластичность, именно поэтому было предложено использовать данные пластификаторы, и оценить, как сильно они увеличат пластичность и снизят пористость.
Добавка тонкомолотого гипсового камня вводилась в вяжущее для того, чтобы оценить, как изменятся сроки схватывания. Эта добавка хороша тем, что химический состав затвердевшего формовочного гипса останется неизменным, что не повлияет на свойства формуемых изделий.
Добавки вводили в гипсовое вяжущее в количестве 0,3% и 0,6% от массы вяжущего.
Для исследований были выбраны высокопрочный гипс (а-полугидрат сульфата кальция) и строительный (Р- полугидрат сульфата кальция). а-ПГ имеет нормальную густоту, равную 45 % и сроки схватывания: начало - 12:30, конец - 17:00, а у Р-ПГ нормальная густота равна 70%, сроки схватывания, равными: начало - 9:30, конец - 13:00 ( Таблица 1).
Таблица 1. Сроки схватывания и нормальная густота
Вяжущее в ев а+0,3% гипс. Камня а+0,6% гипс. Камня в+0,3% гипс. Камня р+0,6% гипс. Камня 2- й Ó ^ м м tu . о ^ ^ О т о о" 8 2- й Ó ^ м м tu . о ^ ^ О VO О о- 8 2- й Ó i-á u Ьо 13 £ О m о о % 2- й Ó Ьо 13 £ О \D О О % -0,3% Melment -0,6% \Melment -0,3% Melment -0,6% Melment
£ > £ > > > а+ а+ + ox + ox
НГ, % 45 70 45 50 70 75 40 30 60 50 42 38 55 48
Сроки схв-я, мин 12,5-17 9,5-13 7,5-11 6,5-8,5 8 - VO 3,5-5,5 6,5-10,5 0 - 5, 6,5-8 5,5-7,5 6-10,5 5,5-11 6,5-8,5 5,5-7,5
Использование добавки двуводного гипса в качестве ускорителя схватывания привело к резкому уменьшению сроков схватывания: у а-ПГ на 5мин, у Р-ПГ на 6 мин. Однако водопотребность осталась такая же как и у бездобавочных вяжущих.
Известно, что добавки пластификаторов используют для снижения водопотребности гипсового вяжущего, но при этом его пластичность повышается. Водопотребность снизилась по сравнению с бездобавочным составом на 5-10%, причем пластификатор Ме1теП А5 показал лучше результаты, чем Sika ViscoCrete G-2. При этом добавки привели к сокращению сроков схватывания на 6 мин.
По мере твердения вяжущих, их прочность увеличивается до 7 дней. Так как водотвоердое отношение выше у Р-ПГ, соответственно его прочность ниже, чем у а-ПГ. Прочность на сжатие а-ПГ 6,5 МПа, р-ПГ - 0,3 МПа (Рисунок 1).
Рис. 1 Прочностные характеристики бездобавочных вяжущих
Добавка гипсового камня почти никак не повлияла на прочностные характеристики гипса.
Введение добавки пластификатора Б1ка У18соСге1е G-2 (0,3%; 0,6%) незначительно изменила прочность гипсового камня (а-ПГ 25,67 МПа, для Р-ПГ 3,6 МПа). При этом повышение концентрации добавки не привели к заметным изменениям (Рисунок 2 А).
В присутствии добавки Ме1теП А5 прочность гипсового камня как в случае а-ПГ, так и в случае Р-ПГ увеличилась до 2-х раз (а-ПГ 38,1; Р-ПГ 8,1 МПа). Увеличение концентрации добавки повлияло на характеристики только а-ПГ (Рисунок 2 Б).
А1
-а+О ^^кл V м ;\ с:!' Г. 2 -иадгакэ 5-г
\№оо«е ч-г
?днсй
л
7 дней
Рис.2 Прочность на сжатие гипсовых вяжущих с добавкой пластификатора А) -81ка У1«еоСге1е С-2 , Б)-Ме1шеП А5
добавок на водопоглощением гипсового вяжущего Р
Определено влияние водопоглощение. Наибольшим обладают образцы из модификации.
Добавка молотого гипсового камня и пластификатора Sika ViscoCrete G-2 практически не повлияла на водопоглощение. В отличие от добавки Ме1шеП А5, которая уменьшила водопоглощение образцов с 13% до 10% (Рисунок 3).
Рис. 3 Водопоглошение гипсовых вяжущих с добавками
Вторым этапом работы было получение смесей Р- и а-полугидрата сульфата кальция, моделирующими состав формовочного гипса (Таблица 2).
Табл. 2 Сроки схватывания и нормальная густота
Вяжущее а-ПГ В-ПГ 20%а-ПГ+ 80%ß- ПГ 40%а- ПГ+ 60%ß- ПГ 60%а- ПГ+ 40%ß- ПГ 80%а- ПГ + 20%ß- ПГ
НГ, % 45 70 68 63 56 50
Сроки схв-я, мин 12,5-17 9,5-13 8-12,5 6,5-10 6-9 6,5-9
Смешение а- и Р-ПГ сульфата кальция привело к сокращению сроков схватывания, причем чем больше количество а-ПГ, тем быстрее происходит схватывание. С ростом содержания а-ПГ, прочность образцов увеличивается (Рисунок 4).
25
-40ïia+fiO%l3
—I—ЬСЧ?
о ■ M ------—
J4 34ч 7 Д11ГИ
Рис.4 Прочность на сжатие смесей а- + ß-ПГ
Наилучшие характеристики на сжатие и изгиб показал состав 80% а + 20% ß, 16,7 и 7,8 МПа соответственно. При этом водопоглощение возрастает с увеличением содержания ß-ПГ (Рисунок 5).
:-.
Рис.5 Водопоглощение а- +ß-nr
Выводы
1. Изучены свойства гипсовых вяжущих, представленных а- и ß-полугидратами сульфата кальция. а-полугидрат сульфата кальция имеет большие сроки схватывания в силу морфологии кристаллов и невысокого водотвердого отношения. Прочность а -полугидрата сульфата кальция достигает 19,5 МПа, для ß-полугидратами сульфата кальция 3,8 МПа.
2. Добавление тонкомолотого гипсового камня в вяжущие приводит к сокращению сроков схватывания до 5 мин. Нормальная густота и прочность вяжущих при этом не меняется.
3. Гиперпластификаторы Sika ViscoCrete G-2 и Melment f15 сократили сроки схватывания и водопотребность вяжущего, повысили прочностные характеристики гипсового камня Максимальной прочностью характеризуются вяжущие c 0,6% Sika ViscoCrete G-2 и 0,6% Melment f15. При этом водопоглощение практически не изменилось. Эти добавки могут явиться перспективными в дальнейшем использовании для формовочного гипса.
4. Изучены свойства модельных формовочных смесей. Установлено, что по мере увеличения содержания а-полугидрата сульфата кальция, прослеживается тенденция увеличения прочности, а с увеличением количества ß-ПГ увеличивается водопоглощение.
Список литературы
1. Ратинов В.Б., Розенберг Т.И., Добавки в бетон. - М.: Стройиздат, 1989. - 188с.
2. Сычева Л.И. Технология гипсовых вяжущих материалов: учеб. Пособие. - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2016. - 102 с.
3. ГОСТ 125-79: Вяжущие гипсовые. Технические условия. - М.: Издательство стандартов, 1979. - 7 с.
4. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение). Справочник. - М.: Издательство АСВ, 2004. - 49 с.
