ПРИМЕНЕНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ В ПРОИЗВОДСТВЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

АННОТАЦИЯ

В работе приведены результаты получения теплоизоляционных материалов низкой плотности на основе композиционных гипсовых вяжущих с применением пористого заполнителя, в качестве которого использован вторичный пенополистирольные гранул. Применение модифицированного композиционного гипсового вяжущего в производстве теплоизоляционных материалов ускоряет технологический процесс производства. Установлено, что введение в состав композиционного гипсовой растворной смеси парообразующего и пластифицирующего химического реагента способствует образование равномерной распределение пористого заполнителя в растворной смеси. Установлено, что применение модифицирующих химических добавок и заполнителя низкой плотности в составе строительных растворных смесях на основе композиционных гипсовых вяжущих позволит регулировать процесс кристаллизации и структурообразования дигидрата сульфата кальция в заформованных изделиях.  

ABSTRACT

The study presents the results of obtaining low-density thermal insulation materials based on composite gypsum binders using a porous filler, namely recycled expanded polystyrene granules. The use of a modified composite gypsum binder in the production of thermal insulation materials accelerates the technological manufacturing process.

It has been established that the introduction of foaming and plasticizing chemical agents into the composite gypsum mortar mixture contributes to the uniform distribution of the porous filler within the mixture. Furthermore, it has been determined that the use of modifying chemical additives and low-density fillers in gypsum-based composite mortars makes it possible to control the crystallization and structure formation processes of calcium sulfate dihydrate in molded products.

Ключевые слова: гипсовые вяжущие, кремнеземсодержащего наполнителя, заполнитель, суперпластификатор, сроки схватывания, физико-механические характеристики, коэффициент теплопроводность, плотность, водостойкость, структурообразование и твердение.

Keywords: gypsum binders, silica-containing filler, aggregate, superplasticizer, setting time, physico-mechanical properties, thermal conductivity coefficient, density, water resistance, structure formation, and hardening.

Введение. Строительная практика последних десятилетий привела к появлению современных новых композиционных теплоизоляционных строительных материалов на основе модифицированных гипсовых вяжущих, превосходящих по своим строительно-техническим и эксплуатационным характеристикам традиционные материалы. Появление таких материалов обеспечивается не только использованием более сложных многокомпонентных материалов, но и активным воздействием на процессы их структурообразования и твердения материала на различных технологических этапах. Это позволяет достигать оптимального сочетания свойств в соответствии с назначением и областью применения материала [1].

В настоящее время легкие теплоизоляционные строительные материалы находят все большее применение при реконструкции, ремонте и строительстве зданий и сооружение. Составы для производства легких теплоизоляционных свойств должны характеризоваться определенными сроками схватывания, хорошей удобо обрабатываемостью, стабильностью в дисперсиях, а также высокими прочностями при сжатии и изгибе, хорошими звуко- и теплоизоляционными свойствами. Для обеспечения соответствующих свойств таким материалам необходимо использовать пористых заполнителей с низким объемным весом и химических добавок [1,2]. Практика показала, что использование модифицированных гипсовых вяжущих на основе полугидрата сульфата кальция при производстве различных строительных материалов очень эффективным.

Объект и методы исследования. В настоящей работе в качестве основного вяжущего для получения теплоизоляционных строительных материалов использован модифицированные гипсовые вяжущие, который представляет собой гомогенную гипсового вяжущего, предварительно получаемого с добавлением гидравлического компонента или совместной активацией гидравлического вяжущего, кремнеземсодержащего наполнителя и химической модифицирующей добавки. В качестве кремнеземистого минерального наполнителя применяли микрокремнезем, содержание оксида кремния в котором составляет 93,6%. В качестве гидравлического активатора использовали портландцемент. Для управления процессом структурообразования, а также для повышения теплоизоляционных свойств затвердевшего материала в технологии изготовления применяли химический модификатор. В качестве химического модификатора был использован суперпластификатор. Для повышение теплоизоляционных свойств был использован пенополистирольный заполнитель размером от 2 до 5 мм, который получен дроблением отходов пенополистирольных материалов. Исходные сырьевые материалы, вещественный состав разработанных материалов для производства теплоизоляционных строительных материалов, и процесс твердения разработанных составов исследовали методом химического анализа, световой микроскопии, ДТА и рентгенофазового анализа. Физико-механические свойства разработанного композиционного вяжущего исследовалось согласно методики [3]. Физико-механические характеристики полугидрата сульфата кальция для производства модифицированных композиционных вяжущих приведена в таблице 1. Регулирование процесса структурообразования разработанного вяжущего использовали замедлители процесса схватывания.

Таблица 1.

Физико-механические характеристики гипсового вяжущего

Полученные результаты и их обсуждение. Известно, что строительные материалы, изготовленные с применением пенополистирольных заполнителей, характеризуются повышенной теплоизоляционными характеристиками. Для подбора составов теплоизоляционных строительных материалов, с применением дробленного пенополистирольного заполнителя в место портландцемента использовали модифицированные гипсовые вяжущие на основе полугидрата сульфата кальция. Модификация и улучшение физико-механических свойств, вяжущих производили с применением метода механохимической активации кремнеземистого наполнителя и гидравлического компонента в присутствии полимерной добавки в помольных агрегатах с последующей перемешиванием с полугидратом сульфата кальция [2]. Результаты исследования показали, что водостойкость полученных вяжущих по данной технологии и растворы на их основе характеризуются новым уровнем технологических и технических показателей по сравнению с известными водостойкими гипсовыми вяжущими и отличаются повышенными эксплуатационными свойствами [3,4].

Известно, что теплоизоляционные материалы на основе полистролбетона варьируется в приделах 150-400 кг/см³ и имеют ряд отличительных особенностей, и это, прежде всего высокие прочностные характеристики при низкой средний плотности, высокая морозостойкость и низкая теплопроводность. Теплоизоляционные материалы в идее плиты на основе разработанного состава готовили по следующей последовательности. Исходные материалы, модифицированный вяжущий, неорганический наполнитель пенополистроный заполнитель, вода и химические добавки после дозирование подавали в смеситель. Загрузка компонентов в работающий смеситель производился в следующей последовательности: вода, химические добавки вяжущий, неорганический наполнитель и дробленный пенополистирольный заполнитель. Общая продолжительность приготовления раствора, включая время загрузки компонентов и продолжительность их перемешивания составляло 3-5 минут. В процессе перемешивания компонентов осуществлялось визуальный контроль над слитностью и удобоукладиваемостью теплоизоляционной смеси. Теплоизоляционные изделия готовили методов заливки смеси в предварительно смазанные формы в виде плитки. Для повышения удобоукладиваемости смеси, снижения эксплуатационной влажности и коэффициента теплопроводности строительных изделия применяли пластификатор, в качестве которого был использован органический водопонижающий реагента JK-08 [5-7].

Физико-механические свойства теплоизоляционного материала определяли в образцах-кубиках размером 10х10х10 см. результаты исследование показали, что материал относится к классу легких бетонов. Теплотехнические свойства определяли по ГОСТ51263-99. Основные технические характеристики теплоизоляционного материала приведена в таблице 2.

Таблица 2.

Основные технические характеристики теплоизоляционного материала

Установлено, что скорость твердения теплоизоляционный смеси в формах зависит от следующих факторов: активности вяжущего, температуры в помещение, наличие сушильной камеры [6,7].

Проведенные исследование показали, что механохимическая активация исходных материалов способствует повышению скорости и степени гидратации портландцемента в композиционных гипсовых вяжущих и увеличению активности кремнеземистых компонентов, повышению реакционной способности трехкальциевого алюмината и других минералов портландцесента, что способствует повышению прочности и долговечности сформировавшейся структуры затвердевшего вяжущего [8,9].

Заключение. На основание проведенных лабораторных испытаний установлено, что применение модифицированных гипсовых вяжущих и органических заполнителей в производстве теплоизоляционных строительных материалов ускоряет технологический процесс по классу средней плотности D 300- D 400 классу по прочности на сжатии В 0,5-В 1,0 изготовление строительных изделий. Полученные материалы имеют низкого объемного веса. Разработанный материал обладает низкой сорбционной влажностью, что позволяет материалу сохранить низкие значения теплопроводности и в условиях повышенной влажности. Используя такого материала в качестве теплоизоляции значительно уменьшается нагрузка на конструктивные элементы здания, что приводит к уменьшению их вес.

Список литературы:

1. А.Ф. Бурьянов, И.В. Бессонова Гипс, его исследование и применение. М., 2005, - С.242.
2. Коровяков, В. Ф. Перспективы применения водостойких гипсовых вяжущих в современном строительстве / В.Ф. Коровяков // Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий: материалы Всероссийского семинара, Москва, 22 - 23 апреля 2002 г. - Москва, 2002. - С. 51-56.
3. N.H Talipow A.A. Tulaganow, S.S. Nigmatow. Mechanismus der Bildung des α-CaSO₄^.0,5H₂O im Prozess der hydrothermalen Bearbeitung des Kalziumsulfat-Doppelhydrats. Weimar Bundesrepublik Deutschland, 20-Internatijnale Baustofftagung Weimar/ 12-14 September 2018. S.2-585-2-589.
4. Гордина А.Ф. Гипсовые композиции с тонкодисперсными техногенными модификаторами / А.Ф. Гордина, И.С. Полянских, Г.И. Яковлев [и др.] // Интеллектуальные системы в производстве. -2015. - № 3 (27). - С. 101-105.
5. Чернышева, Н.В. Особенности формирования структуры композиционного гипсового вяжущего с минеральными добавками разного генезиса // Меж. НПК «Наукоемкие технологии и инновации» (XXII научные чтения), Белгород, 6-7 октября 2016 г. - Белгород, 2016. - С. 457 - 471.
6. Федоркин С.И., Любомирский Н.В., Братковский Р.В. Стеновой материал повышенной водостойкости на основе фосфогипса //Строительство и техногенная безопасность, 2004. – Вып. 9. – С. 88-90.
7. Коровяков В.Ф. Повышение водостойкости гипсовых водостойких вяжущих и расширение областей их применения / В.Ф. Коровяков // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2005. -№ 3. - С. 14 - 17.
8. Г.И. Яковлев, А.Ф. Гордина, И.С. Полянских, Х.-Б. Фишер, Н.С. Рузина, Е.В. Шамеева, М.Е. Холмогоров. Гипсовые вяжущие композиции, модифицированные портландцементом и металлургической пылью/ Строительные материалы. – 2017. – № 6. – С. 76-79.
9. Потапова Е.Н. Повышение водостойкости гипсового вяжущего / Е.Н. Потапова, И.В. Исаева // Строительные материалы. - 2012.- №7. - C.21- 23.