Влияние пигментов на основные физико-механические свойства гипса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние пигментов на основные физико-механические свойства гипса

А.К. Сысоев,

В.А. Чарухина

В строительстве пигменты нашли широкое применение при производстве лакокрасочных материалах [1], выпуске различных полимерных материалов [2], сухих строительных смесей, декоративных растворов и бетонов[3-9], при производстве различных строительных смесей и нанесении различных штукатурок. При этом к 2018 г. мировой рынок пигментов, по прогнозным моделям некоторых экспертов может достигнуть около 5 млн. т в год.

Среди большого количества российских производителей пигментов перечислим некоторые из них - ОАО «Дубитель», ООО «Эмпилс», ООО «Роспласт», ОАО «Ивхимпром», ООО «Новохром», ООО «ЧХЗ Оксид», ОАО «Ампасет», «Заволжский пигмент», ООО ПФ «Пигменты», «Росхимпром» и другие.

Среди иностранных производителей известны пигменты компании BASF (Германия), PRECOLOR A.S.(Чехия), «STOOPEN MEEUS» (Бельгия), Аmpacet (США-Люксембург), PolyOne, Cabot (Великобритания-Бельгия-США) Lanxess (Германия) и A.Shulman, а также Ngai HH, Meilian, Yangxi Huaqiang и Guandong Charming (Китай) и другие [10-13].

В строительстве в основном применяют неорганические пигменты [8, 9].

В.П. Кузьминой [8] отмечается связь между составом и цветом этих пигментов. Желтые пигменты - Fe₂O₃*Н₂О, красные - Fe₂O₃, черные - Fe₃O₄ (FeO*Fe₂O₃), коричневые - смесь красных и желтых пигментов, зеленые - продукт помола желтого пигмента и голубого фталоцианинового пигмента.

Основной целью проводимых исследований являлось определение оптимальных дозировок различных пигментов и изучение влияние пигментов на основные физико - механические свойства гипса.

В качестве вяжущего применялся гипс Г-5-Б-II ГОСТ 125-79, а также пигменты IRON OXIDE PRINTONIK (RED 110 -красный, GREEN5605- зеленый, YELLOW313 -желтый, BLACK 722 -черный) и пигменты Челя-

Бинского ЛКЗ (желтый) и НИИ пигментных материалов (красный и коричневый). Основные свойства пигментов IRON OXIDE PRINTONIK представлены в табл.1

Таблица 1. Характеристика пигментов IRON OXIDE PRINTONIK

Исследование прочностных свойств, водопоглощение гипса и определение оптимального расхода добавок проводили по ГОСТ 23789-75. Результаты испытаний представлены в табл.2-3.

пигмент строительство гипс капиллярный

Таблица 2. Влияние пигментов IRON OXIDE PRINTON на прочностные свойства гипса

Введение пигментов IRON OXIDE PRINTON до 2% несколько увеличивает прочностные свойства материала (как предела прочности при изгибе, так и предела прочности при сжатии). Введение пигментов в количестве 5% значительно снижает прочностные свойства материала.

Таблица 3. Влияние пигментов на прочностные свойства гипса*

*- Примечание пигменты Челябинского ЛКЗ (желтый) и НИИ пигментных материалов (красный и коричневый)

Введение пигментов Челябинского ЛКЗ и НИИ пигментных материалов до 7, 5% не снижает прочностные свойства материала. Введение пигментов в количестве 10% значительно снижает прочностные свойства материала.

Результаты представленных испытаний показывают, что оптимальными дозировками для пигментов IRON OXIDE PRINTONIK являются расходы -0, 5-2% от массы гипса, для пигментов Челябинского ЛКЗ и НИИ пигментных материалов от 1 до 7, 5% соответственно. Изменение прочностных свойств и водопоглощение гипса при введении пигментов представлены в табл. 4-5.

Таблица 4. Влияние пигментов на водопоглощение гипса

Примечание * - пигменты IRON OXIDE PRINTONIK

**-значение водопоглощения за 24 и 72 часов нахождения гипса в воде.

Для дальнейших исследований были выбраны пигменты IRON OXIDE PRINTONIK так как они имели меньший расход и более насыщенную цветовую гамму.

Таблица 5. Влияние пигментов* на водопоглощение гипса

* - пигменты Челябинского ЛКЗ (желтый) и НИИ пигментных материалов (красный и коричневый)

**-значение водопоглощения за 24 и 72 часов нахождения гипса в воде.

Изменение коэффициента размягчения во времени проводили по методике, изложенной в работе [18]. Результаты испытаний представлены в табл.6

Таблица 6. Влияние пигментов на коэффициент размягчения гипса

Одной из важных характеристик пористых материалов является капиллярное всасывание материала, которое значительно влияет на эксплуатационную долговечность гипсовых композитов [14-19].

Показатели капиллярного всасывания воды определяли по ГОСТ Р 5605-2015 в следующей последовательности.

Определяют количество воды Mi, поглощаемое поверхностью образца после каждого взвешивания, по формуле

Mi=, (1)

где m₀ -масса образца перед испытанием, г;

m_i- масса увлажненного образца в момент времени, фi г;

So - площадь поперечного сечения образца, м².

Капиллярное всасывание воды описывается уравнением

M=К*фⁿ (2)

Для проведения испытаний изготавливались образцы без пигментов и с различными пигментами. Изготавливались образцы размерами 4х4х16см, которые после суточного твердения, предварительно высушивались, а боковые грани образцов влагоизолировались. Образцы перед испытанием взвешивались. Число изготавливаемых образцов по три на каждый состав. Образцы устанавливались в контейнер с водой, при этом нижняя часть образцов соприкасалась с водой. После соприкосновения образца они взвешивались через определенный промежуток времени. Обработку результатов производили двумя способами. Для определения значений К и n в уравнение (2) логарифмируем:

LnM=LnK + n Ln ф (3)

Для того чтобы определить коэффициенты К и n строим график в логарифмических координатах LM -Lnф.

Затем определять значения коэффициентов К и n. Результаты испытаний по изучению капиллярного всасывания представлены в табл.7-8.

Таблица 7. Изменение капиллярное всасывание материала Мi во времени ф

Таблица 8. Изменение капиллярное всасывание материала Ln Mi во времени Lnф

Результаты расчетов основных показателей капиллярного всасывания представлены в табл. 9

Таблица 9. Основные параметры капиллярного всасывания

Таким образом, законы, по которым происходит процесс капиллярного всасывания в гипсовых материалах описываются следующими уравнениями: 1. Без пигментов М=1, 2ф ^{0, 339};

2. Гипс с GREEN5605 М=1, 308ф ^{0, 206};

3. Гипс с YELLOW 313 М=1, 06ф ^{0, 45};

4. Гипс с RED110 М=1, 30ф ^{0, 284}.

Для прогнозирования величины М в течение некоторого срока эксплуатации конструкции, зависимость (2) логарифмируем следующим образом:

LgM =LgК +n Lgф (4)

Коэффициенты К и n по результатам испытаний определяли по следующим формулам:

K=Lg-n*Lgф_ср (5)

n = (6)

При этом lgMср =, а значение lg Полученные зависимости представлены в табл.10

Таблица 10 Прогнозные модели капиллярного всасывания

Выводы и предложения

1. Преимуществами применения пигментов IRON OXIDE PRINTONIK по сравнению с отечественными является получение более насыщенной цветовой гаммы при их введение при меньшем расходе.

2. Оптимальное содержание пигментов IRON OXIDE PRINTONIK вводимых в гипс находится в пределах 0, 5-2, 0% от массы цемента.

3. Оптимальные расходы пигментов для гипса зависят от вида и изготовителя материала. При применении гипса в условиях отсутствия воздействия воды, их дозировка определяется прочностными свойствами материала.

4. Увеличение содержания пигмента сверх оптимальных значений приводит к снижению прочности. При этом не только снижается прочностные свойства, но и снижается Кр и повышается водопоглощение материала.

5. Коэффициенты размягчения и водопоглощение пигментированных материалов недостаточно высокие, чтобы материал можно использовать в условиях воздействия воды.

6. Одной из важнейших характеристик эксплуатационной долговечности материала являются показатели и параметры капиллярного подсоса.

7. Для расширения областей применения гипсосодержащих материалов с пигментами рекомендуется провести исследования физико-механических свойств с применением суперпластифицирующих и модифицирующих добавок, изменяющих структуру гипса с сохранением декоративных свойств материала.

Литература

1. Арютина В.П., Камалова З.А., Дьячков И.В., Егорова Н.Г., Войнова Т.И. Природные пигменты разного типа из местного сырья// Строительные материалы и технологии Известия КГАСА, 2004 № 1 (2) С. 51- 53.

2. Мюллер А. Окрашивание полимерных материалов /Пер. с англ. С.В. Бронникова. - Спб.: Профессия, 2006. 280с.

3. Носков А.С., Руднов В.С. Беляков В.А. Влияние железооксидных пигментов на физико-механические свойства бетона// Академический вестник УралНИИпроект, РААСН, 2013, №2. С. 82-85.

4.Чарухина В.А, Тащиева А.И. Влияние пигментов IRON OXIDE PRINTONIK на свойства гипса «Строительство-2014»: Строительные технологии, материалы и качество в строительстве: материалы Международной студенческой научно - практической конференции: тезисы докладов - Ростов н/Д: РГСУ, 2014, С.147.

5. Чарухина В.А, Тащиева А.И. Пути сохранности цветовой гаммы гипсовых

вяжущих с пигментами IRON OXIDE PRINTONIK «Строительство-2014»: Строительные технологии, материалы и качество в строительстве: материалы Международной студенческой научно-практической конференции: тезисы докладов - Ростов н/Д: РГСУ, 2014 С.148.

6. Чарухина В.А., Тащиева А.И. Применение пигментов IRON PRINTONIK для гипсовых вяжущих//Потенциал интеллектуально одаренной молодежи - развитию науки и образования: материалы III Международного форума молодых ученых, студентов и школьников. г. Астрахань, 21-25 апреля 2014г./под общ. Ред. В.А. Гутмана, Д. П. Ануфриева. - Астрахань: ГАОУ АО ВПО «АИСИ), 2014. т. 2. С. 41-42.

7. Кузьмина В.П. Неорганические пигменты для сухих строительных смесей. Свойства. Эффективность применения// Популярное бетоноведение, 2005, №5. - С. 7-9

8. Кузьмина В.П. Применение пигментов для окрашивания продуктов на базе вяжущих материалов//Конференция «Популярное бетоноведение». 22-24 марта 2007. Зеленогорск Ленинградской области: сборник тезисов.Зеленогорск. 2007.С.10-11

9. Кузьмина В.П. Применение пигментов и цветных цементов в технологии производства сухих строительных смесей// Строительные материалы 2000, №5 С.15-17 URL: allbeton/upload/ 573/osobennosti-mehanichescoy-aktivacii-gipsa-mmihttnkovh.pdf

10. Patent № 7473713. United States. Additives for water-resistant gypsum products. Publication date: 1/6/2009.

11. Murayama, S., Toko, A. High-strength gypsum products with good waterproofness, Chem. Abstr., No. 84 (78793), 1976.

12. Maier, S.W. Lamprecht, A.J.H. Gypsum product, Chem. Abstr., No. 90 (75711), 1979.

13. Воробьев Х.С. Гипсовые вяжущие и изделия (зарубежный опыт). М.: Стройиздат, 1983. 201 с.

14. Ферронская А.В. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение): Справочник. М.: Изд-во АСВ, 2004. 488 с.

15. Ферронская А.В. Долговечность гипсовых материалов, изделий и конструкций М.: Стройиздат, 1984.156 с.

16. Волженский А.В., Стамбулко В.И., Ферронская А.В. Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие, бетоны и изделия М.: Стройиздат, 1971. 318 с.

17. Коровяков В.Ф. Повышение эффективности производства и применение гипсовых материалов и изделий. В сб.: М.: М., ГАСНТИ, 2002. С. 51-56.

18.Сысоев А.К., Чарухина В.А. Влияние импрегнирования путем поверхностной гидрофобизации на водостойкость гипсовых композитов //Инженерный вестник Дона, 2017, №2, URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2017/4083/.

19. Жолобов А.Л., Жолобова Е.А. Комплексная оценка конкурентноспособности строительных технологий //Инженерный вестник Дона, 2017, №2 URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2013/1705/.

Размещено на Allbest.ru