Подпишитесь на наши новости.

Email:


Подписаться

Завадская Любовь Владимировна, Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет; Научный руководитель — канд. техн. наук, доцент. Л.В. Ильина; «Газогипсовые материалы с армирующими волокнистыми добавками»

Аннотация

Газогипсовые изделия могут быть получены при использовании в каче­стве газообразующих компонентов карбоната кальция и сульфата алюминия. Замедлителем схватывания является лимонная кислота (0,09 % от массы гипса). Введение добавки дисперсного стекловолокна (0,4 %) позволяет получать газо­гипсовые изделия с плотностью 890 кг/м3, прочностью при сжатии 3,7 МПа, те­плопроводностью 0,258 Вт/(м · oС).

Ключевые слова: газогипс; реакция; средняя плотность; теплопрово­дность; карбонат кальция; сернокислый алюминий; сроки схватывания; замед­литель схватывания.

Расширение объемов производства изделий и конструкций на основе гип­совых вяжущих веществ — резерв экономии топливно-энергетических ресур­сов. 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, 4]. Гипсовые ма­териалы и изделия в соответствии с их свойствами целесообразно использовать внутри помещений в зданиях различного назначения.

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. Снижения плотности можно достигнуть по­ризацией гипсового изделия.

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 [3].

Автором статьи предложено использовать для поризации гипсо­вой литой смеси дисперсный карбо­нат кальция и сернокислый алюминий, взаимодействие между которыми идет по реакции с выделением СО2:

Al2(SO4)3 + 3CaCO3 + 8H2О = 2Al(ОН)3 + 3CaSO4 · 2Н2О + 3СО2

При проведении эксперимен­тов вяжущим веществом служил гипс строительный марки Г-4. В качестве порообразователя использовалась композиция, состоящая из карбонат­ного и сульфатного компонентов. В качестве сульфатного компонента использо­вался сернокислый алюминий. В качестве карбонатного — мел Крупенниковско­го месторождения. Для микроармирования использовались полипропиленовые волокна производства ООО «Си-Айрлайд» г. Челябинска, диаметром 20–50 мкм, длиной 3–18 мм; базальтовые волокна производства ООО «Батиз», г. Омск, ди­аметром до 3 мкм, длиной 50–70 мм; стеклянные волокна производства URSA GLASSWOOL, г. Чудово Новгородской области, диаметром 4–5 мкм, длиной 150–300 мм [1]. Для увеличения сроков схватывания использовалась лимонная кислота [5].

При определении оптимального количества волокнистого наполнителя исследовались составы, в которых процентное содержание базальтовых воло­кон варьировалось в пределах 0,25–0,45 % масс. Зависимость свойств газогипса от содержания базальтовых волокон представлена на рис. 1.

1

Исходя из средней плотности и прочности газогипса, оптимальное количество армирующего наполните­ля составляет 0,4 % массы гипса. При меньшем его количестве снижается прочность газогипсовых изделий на 20–40 %, а при большем его количе­стве средняя плотность увеличива­ется на 22 %.

Для изучения влияния вида ар­мирующего наполнителя на прочность при сжатии, плотность и теплопро­водность газогипса использовались составы с полимерными, базальтовы­ми и стеклянными волокнами. Зави­симость средней плотности и прочно­сти при сжатии от вида армирующей добавки в количестве 0,4 % представ­лена на рис. 2.

1

У газогипса с использованием полимерного волокна средняя плот­ность составляет 891 кг/м3, прочность при сжатии — 2,0 МПа. При получе­нии газогипса с использованием ба­зальтового волокна прочность возрас­тает на 35 %.

Использование стекловолокна позволило увеличить прочность при сжатии на 40 % по сравнению с газо­гипсом с применением полимерного волокна. Во всех трех случаях средняя плот­ность изменяется незначительно.

На рис. 3 представлена зависимость теплопроводности и прочности при сжатии от вида армирующего наполнителя. Испытания проводились в центре «Сибстринэксперт» (НГАСУ), аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.22СЛ49 от 13.05.2010 на проверенном лабораторном оборудовании.

1

Анализ результатов испытания показал, что газогипсовые изделия на ос­нове стеклянного волокна обладают наиболее низкой теплопроводностью. Те­плопроводность газогипсовых изделий с использованием стекловолокна ниже на 11 % по сравнению с изделием на базальтовом волокне, а прочность при этом выше на 40 % по сравнению с полимерным волокном.

При введении полимерных волокон газогипс обладает низкими прочност­ными характеристиками при незначительном снижении плотности.

Для дальнейшего улучшения физико-механических показателей газо­гипса стекловолокно предварительно измельчалось до удельной поверхности 190–240 м2/кг. Удельная поверхность определялась по методике определения удельной поверхности цемента на ПСХ-4 (прибор Соминского-Ходакова).

Газогипсовая смесь готовилась следующим образом. Вначале перемеши­вался строительный гипс с расчетным количеством тонкомолотого карбоната кальция и микроармирующей добавкой в сухом состоянии. Отдельно в емкости для приготовления формовочной смеси готовился раствор сульфата алюминия.

 

1

 

 

 

Затем смесь сухих компонентов всыпалась в раствор сульфата алюминия. Все компоненты формовочного шлама перемешивались в течение 30 с, и газогипсо­вая масса разливалась в металлические формы.

Для интенсификации взаимодействия сернокислого алюминия с карбона­том кальция вода предварительно подогревалась до 40 oС.

Влияние дисперсности армирующей добавки (стекловолокна) на свойства газогипса приведены в табл. 1.

Наибольшее снижение плотности и увеличение прочности газогипса до­стигается при введении в смесь стекловолокна, предварительно измельченного до удельной поверхности 220 м2/кг.

Был проведен дифференциальный термический анализ (ДТА) образцов из природного гипса, гидратированного гипса, а также газогипса без добавок во­локон и содержащего добавки волокон: полимерных, базальтовых и стеклянных.

Анализ полученных результатов показал, что четко проявляются 3 эндо­эффекта (табл. 2).

1

 

1

В соответствии со структурой гипса количество первой воды межслоевой может различаться именно потому, что такова структура гипса. Количество более прочной воды одинаковое, а количество слабо связанной воды зависит от того, какой наполнитель в структуре гипса.

Общие потери массы у образцов, содержащих добавку стекловолокна, со­ставляют 12,4 %. Они меньше, чем в случае добавок полимера и базальта. Разли­чие обусловлено, главным образом, уменьшением количества менее прочно свя­занной воды, удаляемой в области первого эндоэффекта (рис. 4).

По этой причине введение добавки стекловолокна обусловливает форми­рование более плотной структуры, содержащей меньшее количество вовлечен­ной воды.

Таким образом, введение в состав газогипсовой смеси дисперсного стекло­волокна позволяет изготавливать из газогипса конструкционно-теплоизоляци­онные материалы с прочностью при сжатии 3,7 МПа, плотностью — 890 кг/м3 и теплопроводностью 0,258 Вт/(м · oС).

Литература

  1. Брюкнер Х. Гипс. Изготовление и применение гипсовых строительных ма­териалов / X. Брюкнер, Е. Дейлер, Г. Фитч. M.: Стройиздат, 1981. — 223 с.
  2. Гончаров Ю.А. Российская гипсовая ассоциация: цели и задачи / Ю.А. Гон­чаров, А.Ф. Бурьянов // Строительные материалы. 2008. № 1. С. 54–56.
  3. Завадский В.Ф. Стеновые материалы и изделия / В.Ф. Завадский, А.Ф. Ко­сач, П.П. Дерябин. Омск: Изд-во СибАДИ, 2005. — 254 с.
  4. Мирсаев Р.Н. Опыт производства и эксплуатации гипсовых стеновых из­делий / Р.Н. Мирсаев, В.В. Бабков, И.В. Недосеко // Строительные матери­алы. 2008. № 3. С. 78–80.
  5. Ферронская А.В. Гипс в малоэтажном строительстве / А.В. Ферронская, В.Ф. Коровяков, И.М. Баранов и др. М.: Изд-во АСВ, 2008. — 240 с.

 


Информационные партнеры