Подпишитесь на наши новости.

Email:


Подписаться

Завадская Л.В., Новосибирский ГАСУ (руководитель Парикова Е.В., к.т.н., доцент) «Газогипсовые изделия, армированные стекловолокном»

Теплоизоляционные и конструктивно-теплоизоляционные строительные изделия из ячеистых бетонов по причине высоких эксплуатационных характеристик являются одними из перспективных и конкурентоспособных на строительном рынке материалами. Однако отмечается дефицит материалов этой группы как в РФ, так и в Сибирском регионе и особенно бетонов теплоизоляционного назначения.
Потребность строительного комплекса в таких материалах можно частично обеспечить за счет разработки составов и технологии производства штучных изделий из газогипса и корректирующих добавок. Гипсовые материалы по основным показателям (трудоемкость изготовления, топливо- и энергоемкость, эстетические и другие свойства) не имеют конкурентов при использовании их внутри помещений в зданиях различного назначения. Также основанием для такого заключения служит относительно низкая стоимость гипсовых вяжущих и короткий цикл технологии производства.
Кроме того, с учетом повышенных требований к теплозащите зданий (СНиП 23-02-03) актуальной является задача снижения величины средней плотности и повышения термического сопротивления теплозащитных (теплоизоляционных и стеновых) изделий в структуре зданий.
Традиционно при изготовлении ячеистых изделий на основе минеральных вяжущих (газобетон, газосиликат, газогипс) используют кремнеземистый компонент (кварцевый песок, зола и т. д.) и алюминиевую пудру в качестве газообразователя. В настоящее время практически не применяются технологии получения газогипсовых и газокерамических теплоизоляционных изделий.
В промышленных условиях при получении газобетона или газосиликата используется Al-пудра, которая химически реагирует с щелочами с выделением водорода, который поризует формовочный кремнеземвяжущий шлам.
3Ca(OH)2 + 2Al + 6H2О = 3CaOAl2O36H2O+2H2 (1)
Поризация формовочного шлама с участием Al-пудры возможна при наличии в смеси кислотной среды.
Al + 3HCl = AlCl3 + 1,5H2

Во всех случаях вспучивающим агентом является водород.
Поризация формовочной массы при получении пористых материалов на минеральной основе возможна при наличии карбонатов и растворов кислот или солей с образованием поризующего агента в виде СО2.
CaMg(CO3)2 + 2H2SO4 = CaSO4 + MgSO4 + 2H2O + 2CO2 (3)
Создание высокопористой структуры гипсового изделия возможно за счет поризации гипсовой массы с применением комплексных видов газообразующих компонентов
В 1950-е годы для получения гипса было предложено использовать в качестве газообразующего компонента сульфат алюминия и глину с высоким содержанием СаСО3 (до 25 %). Глины с таким высоким содержанием карбоната встречаются редко, а глинистый компонент не позволяет получать газогипс низкой средней плотности и требуемой прочности [1].
Автором статьи предложено использовать для поризации гипсовой литой смеси дисперсный карбонат кальция и сульфат алюминия (сернокислый алюминий (ГОСТ 12966-85), взаимодействие между которыми идет по реакции с выделением СО2:
Al2(SO4)3 + 3СаСО3 + 2 Н2О = 2Al(OН)3 + СаSO4+ СО2 (4)
В настоящее время алюминия сульфат технический предназначается для очистки воды, для использования в бумажной, текстильной и кожевенной отраслях промышленности.
В области строительства известно применение Al2(SO4)3 в виде водного раствора для обработки древесных стружек и дробленки с целью их минерализации при получении арболита для уменьшения вредного влияния моносахаров, находящихся в составе древесины, на процесс гидратации и твердения клинкерных минералов цемента.
Анализ технической литературы показал, что сульфат алюминия как один из поризующих компонентов при получении поризованных гипсовых материалов не используется.
Предварительные лабораторные испытания показали техническую эффективность как поризующих гипсовое тесто компонентов смесь CaCO3 с Al2(SO4)3. Тонкомолотый карбонат кальция вводился в состав в виде мела.
Формовочная гипсовая смесь готовилась следующим образом. Вначале перемешивался строительный гипс с расчетным количеством тонкомолотого карбоната кальция в сухом состоянии, отдельно в емкости для приготовления формовочной смеси готовился водный раствор Al2(SO4)3. Расход воды определялся в зависимости от величины водогипсового отношения, которое изменялось от 0,6 до 0,8. Зависимость средней плотности от водогипсового отношения представлена на рис. 1. Смесь сухих компонентов (гипс + CaCO3) всыпалась в солевой раствор и интенсивно перемешивалась миксером в течение 10–15 секунд. Приготовленная литая гипсовая масса разливалась в формы-кубы. Активно процесс газообразования протекает в первые 1–3 минуты с постепенным затуханием реакции по истечению 5–6 минут.

1

зависимости от соотношения компонентов, температуры воды и технологии приготовления формовочной смеси можно добиться процесса ее поризации без вспучивания и обеспечение вспучивания смеси. При поризации массы образуется однородная мелкая пористость размером 0,5–1 мм, общая пористость затвердевших образцов достигает 70 %, а величина средней плотности составляет 350–970 кг/м3.
Необходимо отметить, что потенциальная энергия вспучивания при взаимодействии компонентов полностью не реализуется по причине быстрого схватывания гипсовой массы, поэтому возникает необходимость использования замедлителей схватывания, в качестве которого была использована лимонная кислота. Необходимо увеличить сроки схватывания до 20 минут. Результат был достигнут при введении лимонной кислоты в формовочную смесь в количестве 0,09 % от массы гипса. Начало схватывания при этом составило 19 минут, а конец схватывания – 24 минуты. То есть сроки схватывания увеличились на 12 минут
Для улучшения структуры и увеличения прочности газогипсовых образцов были введены совместно со строительным гипсом и расчетным количеством тонкомолотого карбоната кальция в сухом состоянии волокна трех видов: полимерные волокна (вариант 1); во втором случае базальтовые (вариант 2) и в третьем – стеклянные волокна (вариант 3). Установлено, что по первому варианту получен газогипс со средней плотностью 909–962 кг/м3, прочностью при сжатии 1,5–2,3 МПа и теплопроводностью 0,263 Вт/мoС. Во втором случае плотность составила 952–978 кг/м3, прочность при сжатии – 2,5–2,98 МПа и теплопроводность 0,291 Вт/м0С. А в третьем – плотность составила 955–985 кг/м3, прочность при сжатии 2,5–3,04 МПа, теплопроводность 0,258 Вт/мoС. На рис. 2 и 3 представлены зависимости средней плотности, прочности и теплопроводности от вида армирующей добавки.

1

1

Из этого следует, что введение армирующей добавки в виде стеклянного волокна придает газогипсу лучшие физико-технические и теплоизоляционные свойства.С учетом высокого водопоглощения и низкой морозостойкости газогипс может рассматриваться только как теплоизоляционный материал, применяемый в межкомнатных перегородках в помещениях с относительной влажностью воздуха до 60 %.
Расширение объемов производства изделий и конструкции на основе гипсовых вяжущих – резерв экономии топливно-энергетических ресурсов в строительстве. Это обусловлено тем, что производство гипсовых вяжущих в 5…10 раз менее энергоемко по сравнению с производством цемента и извести, в 2,4 раза дешевле, не требует больших затрат на тепловую обработку изделий [2, 3].
Строительные материалы и изделия из газогипса являются конкурентоспособными, экологически и экономически целесообразными для жилищного строительства.

Литература

1. Завадский В.Ф., Косач А.Ф., Дерябин П.П. Стеновые материалы и изделия: учеб. пособие. Омск. 2005.

2. Мирсаев Р.Н., Бабков В.В., Недосеко И.В. Опыт производства и эксплуатации гипсовых стеновых изделий // Строительные материалы. 2008. № 3. С. 78–80.

3. Гончаров Ю.А., Бурьянов А.Ф. Российская гипсовая ассоциация: цели и задачи // Там же. № 1. С. 54–56.

 


"Строительная конференция дала хорошее представление о российском рынке, а также более общий, международный обзор. Программа, особенно двух первых дней, была на высоком уровне и прекрасно...
"Я думаю, что представил достаточно интересный доклад на тему развития сверхпрочного бетона. Разработка этого материала ведется в Европе и США уже около 20 лет. Опыт исследований был ...

Информационные партнеры