ПРИМЕНЕНИЕ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ ЗОЛЬНЫХ МИКРОСФЕР В ПРОИЗВОДСТВЕ ГИПСОКАРТОННЫХ ЛИСТОВ

АННОТАЦИЯ

В работе приведены результаты разработки облегченного гипсового состава для производства перегородочных гипсокартонных листов с использованием β- полугидрата сульфата кальция, полученного из природного гипсового камня и алюмосиликатных зольных микросфер. На основании проведенных лабораторных и промышленных испытаний установлено, что введение алюмосиликатных зольных алюмосиликатных микросфер в состав полугидрата сульфата кальция при производстве гипсокартонных листов положительно влияет на технологические параметры процесса формования гипсокартонной ленты и на физико-механические свойства готовых перегородочных листов. Установлено, что в процессе формирования гипсокартонной ленты в технологической линии реологические характеристики гипсовой тесты улучшается, влажность формуемого материала снижается, что приводит к ускорению процесса сушки гипсокартонных листов.

ABSTRACT

The work presents the results of developing lightweight gypsum compositions for the production of partition gypsum board using β-half-hydrate calcium sulfate obtained from natural gypsum stone and aluminosilicate ash microspheres. Based on the conducted laboratory and industrial tests, it was established that the introduction of aluminosilicate ash-aluminosilicate microspheres into the composition of calcium sulfate hemihydrate in the production of gypsumboard sheets positively affects the technological parameters of the gypsum board molding process and the physical and mechanical properties of the finished partition sheets. It has been established that during the process of forming a gypsum board ribbon in the technological line, the rheological characteristics of the gypsum paste improve, the moisture content of the molded material decreases, which leads to an acceleration of the drying process of gypsum board sheets.

Ключевые слова: вяжущий гипсовый, алюмосиликатные зольные микросферы, формовочная масса, растекаемость, гипсокартонная лента, сроки схватывания, структурообразования, дигидрат сульфата кальция.

Keywords: gypsum binder, aluminosilicate ash microspheres, molding mass, spreadability, gypsum board tape, setting times, structure formation, calcium sulfate dihydrate

Введение. Современные условия развития строительной отрасли обуславливают расширение сырьевой базы производства строительных материалов и изделий за счет применения отходов промышленности в качестве наполнителя, что дает возможность не только значительно удешевить строительную продукцию, но и повысить ее качество.

Ввиду того, что не все современные материалы и изделия, применяемые в строительстве, удовлетворяют нормам по экологической чистоте, безопасности, надежности и долговечности использование минеральных вяжущих и композиций на их основе позволяет повысить строительно-технические и эксплуатационные свойства возводимых зданий и сооружений. Особого внимания заслуживают гипсовые материалы и изделия, отвечающие современным требованиям отечественных и международных стандартов, обладающих высокой огне- и пожаростойкостью, экологической безопасностью, как получении, так и при использовании и утилизации, высокой архитектурной выразительностью и многими другими качествами, позволяющими рассматривать гипсовые материалы и изделия, как наиболее перспективные материалы XXI века.

В настоящее время гипсовые вяжущие широко используется в строительных материалах, что определяет требования к его свойствам. Одновременно с требованием, чтобы материалы на основе гипсового вяжущего обладали способностью покрывать, штукатурить поверхности, они должны характеризоваться определенными сроками схватывания, хорошей удобообрабатываемосью, стабильностью в дисперсиях, а также высокими прочностями при сжатии и изгибе и хорошими звуко- и теплоизоляционными свойствами. Для обеспечения соответствующих свойств таких материалов необходимо использование ряда химических и минеральных добавок. Применение химических и минеральных добавок в качестве наполнителя в производстве гипсокартонных листов на основе гипсовых вяжущих позволит регулировать процесса кристаллизации структуры дигидрата сульфата кальция в процессе формирование гипсокартонных листов и улучшает физико-химические и эксплуатационных свойства готовых изделий. [1,2].

Объект и методы исследования. В настоящей работе при разработке высокоэффективных композиционных гипсовых составов для производства гипсокартонных листов использован β-полугидрата сульфата кальция марки Г-6 полученного из природного гипсовoго камня методом варки в варочных котлах. Основные физико-механические свойства гипсового вяжущего исследовались согласно методики [3]. Физико-механические характеристики гипсового вяжущего приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Физико-механические характеристики гипсового вяжущего β-модификации

В качестве наполнителя при формовке гипсокартонных листов использованы алюмосиликатный микросфера полученные из золошлаков Ново-Ангренского ТЭС. Для производства обычных гипсокартонных листов использовали желтый, а для огнестойких гипсокартонных листов красный облицовочный картон плотностью 0,22 кг/м² по ГОСТ 8740-85. Использован облицовочный картон шириной 1225 и 1200 мм, для производства обычных перегородочных гипсокартонных листов согласно ГОСТ 6266-97. В исследованиях в место кукурузного крахмала нами использован модифицированный декстрин полученный из рисовой сечки, который очень хорошо растворяется в холодной воде. В гипсовой тесте при формовании непрерывной гипсокартонной ленты модифицированный декстрин способствует как загуститель формовочной массы.

При проведение промышленных испытаний гипсокартонных листов в состав гипсового вяжущего добавляли алюмосиликатные зольные микросферы в количестве до 10% от массы гипсового вяжущего. Алюмосиликатные зольные микросферы с насыпной плотностью 380 кг/м^3, получены из золошлаков, образующиеся при сжигание бурых углей на тепловых электростанциях. Физические характеристики алюмосиликатных зольных микросфер приведена в таблице 2. Перемешивание гипсового вяжущего с алюмосиликатной микросферы производился в шнековом смесителе. Для подачи алюмосиликатной микросферы в шнек был установлен дополнительный бункер. Расход алюмосиликатной микросферы регулировали с помощью винтового дозатора, который установлен под бункером.

Таблица 2.

Физические характеристики алюмосиликатных микросферы

Композиционная гипсовая смесь, состоящая из β-CaSO₄ 0,5H₂O и алюмосиликатной микросферы подавался в горизонтальной смеситель, где происходило перемешивание исходных материалов с водным раствором декстрина. При этом образовалась формовочная масса с растекаемостью 22-24 см. Сушка листов гипсокартонных производится при температуре 150±10 ^ОС, в течение 95-120 минут. Физико-механические характеристики полученных гипсокартонных листов на основе разработанных составов определяли по ГОСТ 6266-97.

Полученные результаты и их обсуждение. Разработанный состав на основе β- полугидрата сульфата кальция и алюмосиликатных микросфер для производства перегородочных гипсокартонных листов апробирован на действующей технологической линии по производству гипсокартонных листов. В процессе формование гипсокартонной ленты растекаемость формовочной массы составлялся 22-24 см. Были изготовлены обычные перегородочные гипсокартонные листы с прямыми кромками длиной 2500 мм, шириной 1200 мм, толщиной 12,5 и 16,0 мм. Результаты исследование показали, что наличие в составе гипсовой тесты алюмосиликатной микросферы в количестве до 10 % способствует снижению расхода декстринового раствора при формовании гипсокартонной ленты. Исследовалось процесс формирование гипсокартонной ленты по длине конвертной ленты. Результаты исследование показали, что процесс формирования гипсокартонной ленты по длине конверта ускоряется процесс образование структуры дигидрата сульфата кальция, улучшился, образовался гладкой поверхность. Процесс схватывания гипсовой тесты заканчивался в течение 8-10 мин. При этом процесс тепловыделение увеличился [4-6]. Исследование процесса нагревания гипсовой тесты в процессе формирования гипсокартонных листов по длине транспортерной ленты показали, что процесс схватывания разработанного состава начинается в течение 3-4 минут с начала затворения. При этом происходит процесс формирования структуры дигидрата сульфата кальция в сердечнике гипсокартонной ленты [7,8].

На основание проведенных лабораторных и промышленных испытаний установлено, что введение алюмосиликатных микросфер в состав полугидрата сульфата кальция в производстве гипсокартонных листов положительно влияет на технологические параметры и на физико-механические свойства гипсокартонных листов. На основание проведенных исследование установлено, что в процессе формирование гипсокартонной ленты в технологической линии реологические характеристики гипсовой тесты не меняются, влажность формуемого материала снижается, что приводит к ускорению процесса сушки гипсокартонных листов.

Заключение. На основание проведенных лабораторных и промышленных испытаний установлено, что введение алюмосиликатных зольных микросфер в состав полугидрата сульфата кальция в производстве гипсокартонных листов положительно влияет на технологические параметры и на физико-механические и эксплуатационные свойства гипсокартонных листов. Гипсокартонные листы содержащие алюмосиликатной микросферы по физико-механическим и теплотехническим свойствам отвечают требованиям к обычных и огнестойких гипсокартонных листов. При этом вес гипсокартонных листов (3 м²) уменьшился на 7-9 %. Результаты исследование показали, что наличие в составе гипсовой тесты алюмосиликатной микросферы в количестве до 7,5-10 % способствует снижению расхода гипсового вяжущего и декстринового раствора при формовании гипсокартонной ленты.

Список литературы:

1. Талипов Н.Х., Улучшение свойства компо­зиционных строительных материалов на основе гипсовых вяжущих // Композиционные материалы.- 2004.- № С.147-49
2. Кузнцова Т.А., Кудряшов И.В., Тимашев В.В. Физическая химия вяжущих материалов. -М.: Высшая школа, 1989.-384 с.
3. Горшков В.С., Тимашев В.В., Савельев В.Г. Методы физико-механического анализа вяжущих веществ. -М.: Высшая школа, 1981.-330 с.
4. Talipow N.H., Tuljaganow A.A., Dossanowa G.M., Iuismetow H.E., Talipow D.N., Jkubow U.A. Die chemische modifikation des kalziumsulfat-halbhydrats und produktion von wärmedämmstoffen. DundesrepublikDeutschland. Weimarer Gypsum Conference. Weimar/ 14-15 Marz 2017. S.276-280.
5. Грацианский В.И., Гордашевский П.Ф., Балдин В.П. Оценка микроструктуры продуктов дегидратации гипса // Строительные материалы.-М.,1981.-№ 4.-С.24-26.
6. Данилин Л.Д., Дрожжен В.С. Куваев М.Д. и др. Полые микросферы из зол-уноса– многофункциональный наполнитель композиционных материалов. // Цемент и его применение.2012.№4 .С.100-105.
7. Пименов В.Г., Никулин И.В., Дрожжин B.C. и др. Физико-химические свойства поверхности зольных микросфер по данным обращённой газовой хроматографии / Химия твёрдого топлива. 2005. № 3. С. 83–92
8. Горлов Ю.П., Меркин А.П., Устенко А.А. Технология теплоизоляционных материалов. М.:  Стройиздат, 1980. – 399 с.