Водостойкость композиционных гипсовых вяжущих

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

ВОДОСТОЙКОСТЬ КОМПОЗИЦИОННЫХ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ

Зинченко С. М.¹, Пешкова Д. А.²

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования«Саратовский государственный технический

университет имени Гагарина Ю.А.» (СГТУ имени Гагарина Ю.А.)¹
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический

университет имени Гагарина Ю.А.» (СГТУ имени Гагарина Ю.А.)²

УДК 666.948

Аннотация. В статье рассмотрена актуальность применения эффективных композиционных гипсовых вяжущих в современном строительстве. Рассмотрены вопросы получения композиционных вяжущих с использованием минеральной добавки алюмосиликатного состава совместно с химическими добавками, обладающими повышенной водостойкостью.

Ключевые слова: долговечность, водостойкость, минеральные добавки, суперпластификатор, активность, эффективность, вяжущие, алюмосиликатный состав

алюмосиликат композит гипсовый вяжущий

Более широкому внедрению гипсовых вяжущих веществ в практику современного строительства мешает ряд отрицательных качеств гипса таких как: низкая водостойкость, высокая ползучесть при увлажнении, малая морозостойкость. Имеющиеся способы повышения водостойкости и других технологических свойств гипсовых вяжущих не способныполностью устранить или максимально снизить эти недостатки, что в свою очередь ине позволяетполностью раскрыть потенциал возможностей использования гипсовых вяжущих [1, 2].

Причиной низкой водостойкостигипсовых материалов является высокая растворимость двуводного сульфата кальция в воде. Следует отметить, что двуводный сульфат кальция в первую очередь начинаетпереходить в раствор в местах возникновения увеличенных кристаллогидратов из-за болеевысокой их растворимости по сравнению с равномернозакристаллизовавшимися структурами. Таким образом, на водостойкость гипсовых материалов в значительной степени оказывает влияние величина порового пространства [1, 2, 5].

Анализируя многочисленные способы повышения водостойкости гипсовых материалов [1, 2, 4, 5], можно сделать вывод, что повышение водостойкости гипса достигается уменьшением растворимости в воде сульфата кальция; уплотнением гипсовой массы; пропиткой изделия веществами, препятствующими прониканию в него влаги; наружной защитной обмазкой изделий. Наиболее же эффективным способом повышения водостойкости гипсовых материалов является применение портландцемента в комплексе с активными минеральными добавками с получением композиционных гипсовых вяжущих веществ (КГВ). Основной особенностью и преимуществом КГВ является их способность к гидравлическому твердению в водных средах при той же скорости схватывания и твердения, как и у полуводного гипса.

Поэтому разработка новых составов гипсовых материалов на основе водостойких КГВ наряду с вовлечением в производство ранее не использованного сырья, будет способствовать расширению номенклатуры этих материалов, повышению эффективности строительства в целом.

На особенности твердения композиционных вяжущих оказывает повышенная активность алюмосиликатной добавки и её дисперсность. Происходит ускоренный гидролиз клинкерных минералов путём связывания Са(ОН)2 с образованием дополнительных порций СSН(В), которые играют роль зародышей кристаллизации новых фаз, способствуют существенному увеличению количества активных центров в единице объёма материала, что позволяет управлять процессом образования эттрингита, приводит к синтезу специфической морфологии новообразований, влияющей на общую пористость твердеющей системы. Всё это обеспечивает существенный прирост прочности композитов и повышает их водостойкость.

Учитывая полученные данные предыдущих исследований [3], а также накопленный опыт некоторых исследователей [4, 6], изготавливались следующие составы КГВ, мас. %: гипсовое вяжущее 50-70, портландцемент 10-20, минеральная добавка 10-30. В качестве минеральной добавки применялся тонкомолотый пумицит Бедыкского месторождения (Кабардино-Балкария), представляющий собой смесь вулканических пород алюмосиликатного состава. Для модифицирования КГВ были использованы химические добавки с корректировкой В/Ц в зависимости от количества вводимой активной минеральной добавки. Применялись добавки суперпластификаторы С-3, «Муропласт ФК 48» и гидрофобизатор «Пента-811» в различных дозировках. Составы подбирались расчётно-экспериментальным способом.

Получение материалов с высокими показателями водостойкости на основе КГВ, возможно за счёт применения пластифицирующих добавок в сочетании либо с воздухововлекающими, либо с гидрофобизирующими добавками. Перечисленные добавки не только снижают водоцементное отношение, но и изменяют микро-макроструктуру затвердевающего гипсоцементного камня, делая её более устойчивой к воздействию воды. С точки зрения определяющего влияния на водостойкость, наибольшее влияние оказывают капиллярные поры.

Величина поровой структуры и размер капилляров пор в значительной мере оказывают влияние на водонепроницаемость затвердевших композиций, поэтому для регулирования капиллярной пористости были применены добавки суперпластификатора совместно с гидрофоизатором в оптимальных количествах. Таким образом, при оптимальном содержании в составе вяжущего минеральной добавки алюмосиликатного состава совместно с модификаторами происходит перераспределение капиллярных пор в сторону увеличения более мелких капилляров. При этом оказывается положительное влияние не только на водостойкость композиций, но и на усадку, набухание и другие его свойства. Так на ранних этапах твердения в системе повышается содержание гидроалюминатов и гидросульфоалюминатов кальция, оказывающих положительное влияние на динамику набора начальной прочности, а также на компенсацию усадочных деформаций [6].

На первой стадии твердения КГВ быстрый набор прочности системы осуществляется за счёт синтеза крупных кристаллов двуводного гипса, одновременно выполняющих функцию регулируемого раннего схватывания. В дальнейшем, в ранее созданной структуре, в результате гидратации клинкерных минералов происходит формирование нового типа определённым образом организованной структуры за счёт кристаллизационного роста нано- и микро- размерных низкоосновныхгидросиликатов кальция, уплотняющих структуру, зависящих от генетических особенностей кремнезёма в составе минеральных добавок и обеспечивающих повышение прочности и водостойкости затвердевшего гипсоцементного камня. Последующая кристаллизация ранее сформированных кристаллических структур, способствует самоуплотнению системы различных морфогенетических типов нано- и микро- размерных кристаллических образований, форма которых задаётся ещё на докристаллизационной (второй) стадии. На третьем этапе формируются новообразования второй генерации гидросиликатов кальция за счёт взаимодействия выделяющегося портландита при гидратации алита с активными рентгеноаморфными частицами минеральной добавки, с их последующей самоорганизацией, что обеспечивает конечную прочность и водостойкость материала. Подобный механизм гидратации КГВ минимизирует внутренние напряжения и объёмные деформации, в связи с чем уменьшается количество микротрещин, что приводит к повышению эффективности синтезируемого КГВ по сравнению с традиционно применяемым гипсовым вяжущим [4].

Таким образом, разработка композиционных вяжущих систем и эффективных функциональных гипсовых композитов на основе высокодисперсных активных минеральных наполнителей, должна базироваться на результатах исследований закономерностей процессов гидратации и структурообразования при совместном твердении многокомпонентных смесей, содержащих в своём составе различные модифицирующие комплексы. При этом весьма актуальными становятся вопросы систематизации химико-технологических принципов при повышении водостойкости и долговечности получаемых композиций.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Баженов Ю.М., Демьянова В.С., Калашников В.И. Модифицированные высокопрочные бетоны / М.: изд. Ассоциации строительных вузов. - 2006. - 368 с.

2. Изотов B.C. Формирование структуры и свойств бетонов на активированных смешанных вяжущих : дис. … док. тех. наук : 05.23.05 / B.C. Изотов - Казань, 2004 - С. 431.

3. Иващенко Ю.Г., Зинченко С.М. Эффективный органоминеральный комплекс для модифицирования цементных композиций // Вестник СГТУ: Стр-во и архитектура, 2011. №2 (55).

4.Халиуллин М.И. Композиционные гипсовые вяжущие повышенной водостойкости с применением керамзитовой пыли в качестве активной минеральной добавки / М.И. Халиуллин, [и др.] // Известия КазГАСУ. - 2009. - №2 (10).

5. Чернышева Н.В. Водостойкие гипсовые композиционные материалы с применением техногенного сырья: дис. … док.тех. наук : 05.23.05 / Чернышева Н.В.- Белгород, 2015 - С. 434.

6. Зинченко С. М., Пешкова Д. А. Морозостойкость композиционных гипсовых вяжущих с применением пород алюмосиликатного состава // Повышение надежности и безопасности транспортных сооружений и коммуникаций : сб. тр. I междунар. науч.-практ. конф., г. Саратов, 18-19 нояб. 2015 г. : в 2 т.

Размещено на Allbest.ru