ПОВЫШЕНИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПЕРЕГОРОДОЧНЫХ ГИПСОКАРТОННЫХ ЛИСТОВ

АННОТАЦИЯ

В данной статье приведены результаты исследование по разработке составов теплоизоляционных  гипсокартонных  материалов с низкой плотности на основе   сульфатсодержащих композиции с применением алюмосиликатных зольных микросфер в качестве легкого наполнителя. Изучены основные физико-химические свойства алюмосиликатных зольных микросфер. По результатам исследование разработаны оптимальные составы водостойких гипсо-алюмосиликатных композиционных вяжущих низкой плотности для производства теплоизоляционных гипсокартонных материалов, с низкой плотности, применяемые в качестве перегородочного материала. Определены основные физико-механические и теплофизические свойства полученных образцов теплоизоляционных гипсокартонных листов. Установлено, что увеличение содержание алюмосиликатных зольных микросфер и суперпластификатора в количестве 0,6-0,8 % улучшается реологические свойства формовочных растворных смесей, повышается водостойкость и снижается коэффициент теплопроводности, увеличивается прочностные характеристики изделий изготовленные на основе сульфатсодержащих композиционных вяжущих. Установлено, что в зависимости от количества легкого наполнителя можно регулировать теплотехнические и физико-механические свойства теплоизоляционных перегородочных материалов низкой плотности. 

ABSTRACT

This article presents the results of research on developing compositions for low-density thermal insulation gypsum board materials based on sulfate-containing compositions using aluminosilicate ash microspheres as a lightweight filler. The main physicochemical properties of aluminosilicate ash microspheres were studied. Based on the research results, optimal compositions of water-resistant low-density gypsum-aluminosilicate composite binders were developed for the production of low-density thermal insulation gypsum board materials used as partitioning materials. The main physical, mechanical, and thermophysical properties of the obtained heat-insulating gypsum board samples were determined. It has been established that increasing the content of aluminosilicate ash microspheres and superplasticizer by 0.6-0.8% improves the rheological properties of molding mortar mixtures, increases water resistance and decreases the thermal conductivity coefficient, and increases the strength characteristics of products made based on sulfate-containing composite binders. It has been established that the thermal and physical-mechanical properties of low-density thermal insulation partition materials can be regulated depending on the amount of lightweight filler.

Ключевые слова: гипсовые вяжущие, алюмосиликатные зольные микросфер, гипсо-алюмосиликатные композиционные вяжущие, перегородочные материалы, твердение, структура дигидрата сульфата кальция, теплопроводность, плотность, прочность.

Keywords: gypsum binders, aluminosilicate ash microspheres, gypsum-aluminosilicate composite binders, partition materials, hardening, calcium sulfate dihydrate structure, thermal conductivity, density, strength.

Введение. В строительном комплексе Республики все более широкое приме­нение находят композиционные сульфатсодержащие вяжущие различного назначения, состоящие из минеральных вяжущих и неорганических пористых заполнителей с низким объемным весом. Применение неорганических заполнителя в производстве композиционных вяжущих позволяет корректировать и улуч­шать строительно-технические и теплоизоляционных свойств минеральных, вяжущих до заданных критериев качества.

В настоящее время одной из основных задач строительной индустрии является повышение энерго эффективности строительной индустрии. Экономия энергетических ресурсов диктует разумным его потребления. В связи с этим, возникает задачи по созданию высоко эффективных теплоизоляционных перегородочных материалов на основе композиционных гипсовых вяжущих материалов. Для изготовления ограждающих конструкций все шире применяются новые эффективные материалы, позволяющие повысить степень индустриализации строительства и снизить его материалоемкость и стоимость. Одним из таких материалов является перегородочные материалы на основе   композиционных гипсовых материалов [1,2].  

В мировой практике строительного комплекса все более широкое применение находят новые неорганические композиционные теплоизоляционные материалы, состоящие из минерального связующего, заполнителя и микронаполнителя. Все это требует выбора наиболее эффективных пористых заполнителей с точки зрения его технических, экономических и экологических характеристик.

Современные тенденции развития конкурентоспособного производства требуют создания новых перспективных композиционных материалов с применением неорганических наполнителей с низким объемным весом, к таким материалам относится вспученный вермикулит и перлит, а также алюмосиликатный зольный микросфера, обладающие исключительными свойствами: способностью выдерживать воздействие высоких температур, значительных механических нагрузок, химически активных сред, водостойкости, что особенно важно, готовностью к длительной эксплуатации в этих жестких условиях.

В настоящее время становится распространенным применение нетрадиционных неорганических материалов низкой плотности в производстве теплоизолирующих отделочных материалов с низким объемным весом. В связи тем разработка гипсо-алюмосиликатных композиционных вяжущих с применением пористых наполнителей и производства теплоизоляционных гипсокартонных материалов низкой плотности является актуальной задачи строительной индустрии [2,3]. 

Объект и методы исследования. При проведении лабораторных исследований по подбору состава гипсо-алюмосиликатные композиции  для производства теплоизоляционных отделочных материалов в качестве основного связующего компонента использован полугидрата сульфата кальция марки Г-6, отвечающие требованиям ГОСТ 125-2018 «Вяжущие гипсовые. Технические условия». Качество минерального вяжущего определялось в соответствии с ГОСТ 23789-2018 «Вяжущие гипсовые. Методы испытаний».  Для получения теплоизоляционных перегородочных составов в качестве легкого наполнителя использован алюмосиликатные зольные микросферы, образующиеся на Нова- Ангренском ГРЭС [4].        

Гипсо-алюмосиликатные композиционные вяжущие на основе полугидрата сульфата кальция для производства перегородочных теплоизоляционных материалов с низким объемным весом готовились методом перемешивания исходных материалов в лабораторном миксере. Содержание алюмосиликатных микросфер составляло 2,5; 5,0; 7,5, 10,0 12,5 и 15,0 % от веса вяжущего. В качестве органической добавки использовали суперпластификатор в количестве 0,2 0,4 0,6 и 0,8 % от массы вяжущего. Процесс гомогенизация исходных материалов производился на лабораторном миксере в течение 20 минут [6]. Физико-механические свойства разработанных составов исследован на стандартных образцах, в соответствии ГОСТ 23789-2018, теплопроводность определяли по методике [5,6].    

Результаты и их обсуждение. Лабораторные исследование показали, что алюмосиликатные зольные микросферы обладают наименьшей плотностью и в несколько раз меньше плотности воды, что является основной для эффективного гравитационного выделения микросфер из золы-уноса в водной среде. Проведенные физико-химические исследование показал, что алюмосиликатные микросферы представляет собой мелкодисперсный сыпучий продукт светло-серого цвета, состоящий из полых сферических частиц правильной формы диаметром от 5 до 500 мкм, причем преобладают микросферы размером от 100 до 200 мкм; тольшина стенок – от 2 до 30 мкм; насыпная масса от 340-380 кг/м³ [4,7]. Физические характеристики алюмосиликатных зольных микросфер приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Физические характеристики алюмосиликатных зольных микросфер

На основание проведенных лабораторных исследование разработаны гипсо-алюмосиликатные композиции с низкой плотности для производства перегородочных теплоизоляционных гипсокартонных плит.

Для исследование реологических и физико-механических свойства гипсо-алюмосиликатных композиционных вяжущих готовились образцы с разным соотношением воды. Исследование показало, что применение суперпластификатора резко снижается В/Т соотношение композиционных вяжущих. При этом растекаемостью составляет 18-20 см, В/Т соотношение составило 0,54 - 056. Результаты исследований по изучению влияния пластифицирующих добавок на реологические свойства показали, что с повышением содержания добавки суперпластификатора до 0,80 % резко повышается коэффициент водостойкости и прочностные характеристики затвердевщих материалов на основе гипсо-алюмосиликатных композиционных вяжущих [6,7].

Исследование реологических и технологических свойств показали, что тонкодисперсные алюмосиликатные микросферы низкой плотности обеспечивают повышение пластичности растворной смеси. При этом растворная смесь переходит в текучее состояние. В процессе твердения ускоряется формирования крупно кристаллические структуры дигидрата сульфата кальция

Анализы полученных результатов показали, что в зависимости от количества легкого наполнителя можно регулировать теплотехнические и физико-механические свойства теплоизоляционных гипсокартонных листов.

Результаты определения коэффициента теплопроводности изделий с низким объемным весом на основе гипсо-алюмосиликатных композиции показали, что с повышением плотности образцов повышается теплопроводность. Изменение коэффициента теплопроводности изделий на основе зависимости от плотности приведена в таблице 2. Результаты показали, что материалы с средней плотностью 705–925 кг/м³ коэффициент теплопроводности равняется 0,150 – 0,171 Вт/м∙К [6].

Таблица 2.

Изменение коэффициента теплопроводности образцов на основе гипсо-алюмосиликатных композиционныхвяжущих в зависимости от плотности изделий

Прочность полученных гипсо-алюмосиликатных композиционных вяжущих материалов с применением алюмосиликатных микросфер на сжатие составляет 7,1-7,5 МПа. Теплотехнические показатели полу­ченных растворов можно охарактеризовать средней плотностью и коэффициентом теплопроводности.

Отличительной особенностью алюмосиликатных зольных микросфер является низкая степень загрязнения пылевидной фракцией, что позволяет получать материалы с низкой плотности, которые имеют низкую коэффициент теплопроводности. Это напрямую влияет как на прочностные характеристики строительных композитов, так и на расход связующих [8,9].

Заключение. На основание проведенных лабораторных исследование разработаны гипсо-алюмосиликатного композиционного вяжущего с низкой плотности для производства теплоизоляционных перегородочных материалов перегородочного назначения, в виде гипсокартонных листов. Установлено, что увеличение содержание алюмосиликатных зольных микросфер и суперпластификатора в композиции улучшается реологические свойства растворных смесей, повышается водостойкость и снижается коэффициент теплопроводности, увеличивается прочностные характеристики изделий изготовленные на основе. Экспериментальные исследование показали, что коэффициент теплопроводности материалов зависит от плотности исходного материала.

Таким образом, полученные результаты лабораторных исследование свидетельствуют о перспективности применения алюмосиликатных зольных микросфер в составах сульфатсодержащих композиционных вяжущих для изготовление перегородочных теплоизоляционных материалов в виде гипсокартонных листов.

Список литературы:

1. Гордина А.Ф., Яковлев Г.И., Полянских И.С., Керене Я, Фишер Х.-Б., Рахимова Н.Р., Бурьянов А.Ф. Гипсовые композиции с комплексными модификаторами структуры // Строительные материалы. 2016. № 1-2. С. 90-95.
2. Токарев Ю.В., Гинчицкий Е.О., Гинчицкая Ю.Н., Гордина А.Ф., Яковлев Г.И. Влияние комплекса добавок на свойства и структуру гипсового вяжущего // Строительные материалы. 2016. № 1-2. С. 84-89.
3. 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.
4. Данилин Л.Д., Дрожжен В.С. Куваев М.Д. и др. Полые микросферы из зол- уноса – многофункциональный наполнитель композиционных материалов. // Цемент и его применение. 2015 .№4 .С.100-105.
5. ГОСТ 17177-94 «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний». – М.: МНТКС, 1994. 40 с.  
6. Талипов Н.Х., Каттаходжаев Дж.Ю. Применение алюмосиликатных зольных микросфер в производстве гипсокартонных листов. Universum» №8/137 август, 2025 г.С.57-61.
7. Talipov N.Kh., Kattakhodjaev D.Yu.,Panjiev O.Kh. Production of composite gypsummixturesfor the production of heat-insulatingmaterialsusing aluminosilicate. American Academic publishers, volume 05, issue 04, 2025. Р 1042-1045.
8. Гордина А.Ф., Яковлев Г.И., Полянских И.С., Керене Я, Фишер Х.-Б., Рахимова Н.Р., Бурьянов А.Ф. Гипсовые композиции с комплексными модификаторами структуры // Строительные материалы. 2016. № 1-2. С. 90-95.
9. Токарев Ю.В., Гинчицкий Е.О., Гин-чицкая Ю.Н., Гордина А.Ф., Яковлев Г.И. Влияние комплекса добавок на свойства и структуру гипсового вяжущего // Строительные материалы. 2016. № 1-2. С. 84-89.