КОМПОЗИЦИОННЫЕ  ГИПСОВЫЕ  ВЯЖУЩИЕ  С  ПРИМЕНЕНИЕМ  ГОРЕЛЫХ  ПОРОД  ДЛЯ  ПЕНОБЕТОНОВ

Богдокумова  Светлана  Валериевна

студент  5  курса  инженерно-технического  института,  РФ,  г.  Якутск

Email :  Sveta_Bogd92@mail.ru

Егорова  Анастасия  Дмитриевна

научный  руководитель,  канд.  тех.  наук,  доцент  кафедры  ПСМиК,  ИТИ,  СВФУ,  РФ,  г.  Якутск

В  практику  малоэтажного  строительства  в  настоящее  время  активно  внедряются  низкомарочные  бетоны  и  материалы,  основу  которых  составляет  композиционное  гипсовое  вяжущее  вещество  (КГВ).  Такие  материалы  по  теплозащитным,  звукоизолирующим  свойствам  и  огнестойкости  превосходят  аналогичные  бетоны  и  материалы  на  портландцементе,  а  по  декоративным  и  экологическим  показателям  они  не  имеют  себе  равных  в  строительстве  [1].

Актуальность :  В  условиях  республики  Саха  (Якутия)  актуальным  является  разработка  экологически  чистых  энергоэффективных  стеновых  материалов,  получаемых  по  энерго-  и  ресурсосберегающим  технологиям.

Этим  требованиям  отвечают  легкие  бетоны  на  основе  гипсового  вяжущего  вещества,  в  которое  для  повышения  долговечности  вводят  гидравлические  добавки.

Цели  и  задачи:

1.  Оптимизация  состава  КГВ  с  применением  горелых  пород  Кильдямского  месторождения.

2.  Разработка  технологии  производства  неавтоклавного  ячеистого  бетона  по  плотности  D500  и  класса  по  прочности  B1,5  на  основе  разработанного  КГВ. 

3.  Получение  зависимостей  свойств  пенобетона  от  его  состава.

Пенобетон   —  это  искусственный  пористый  камень  получаемый  в  результате  твердения  рационально  подобранной  смеси,  состоящей  из:  композиционного  гипсового  вяжущего  (портландцемента,  горелой  породы,  суперпластификатора)  воды  и  пенообразователя,  регулирующего  плотность. 

Необходимо  применение  специальных  модифицирующих  добавок,  замедляющих  схватывание,  повышающих  прочность  и  водостойкость.  Подобные  составы  вяжущих  на  основе  модифицированного  гипса  известны  давно  и  носят  названия  ГЦПВ  (гипсоцементно-пуццолановое  вяжущее)  и  КГВ  (композиционное  гипсовое  вяжущее).

Исследование  свойств  сырьевых  компонентов  для  производства  композиционного  гипсового  вяжущего  (КГВ):

1.  Определялся  химический  состав  исходных  материалов.

2.  Отрабатывалась  технология  получения  гипсового  вяжущего  вещества.

3.    Исследовалась  возможность  применения  местного  сырья  для  производства  гипсового  вяжущего.

Гипс  —  быстротвердеющее  воздушное  вяжущее,  состоящее  из  полуводного  сульфата  кальция  CaSO₄  •  0,5Н₂О,  получаемого  низкотемпературной  (<200°С)  обработкой  гипсового  сырья.

Сырьем  для  гипса  служит  в  основном  природный  гипсовый  камень,  состоящий  из  двуводного  сульфата  кальция  (CaSO₄•2Н₂О)  и  различных  механических  примесей  (глины  и  др.).  В  качестве  сырья  могут  использоваться  также  гипс  содержащие  промышленные  отходы,  например,  фосфогипс,  а  также  сульфат  кальция,  образующийся  при  химической  очистке  дымовых  газов  от  оксидов  серы  с  помощью  известняка.  Все  это  указывает  на  то,  что  проблем  с  сырьем  для  гипсовых  вяжущих  нет.

Получение  гипса  включает  две  операции:

·     термообработку  гипсового  камня  на  воздухе  при  150...  160  °С;  при  этом  он  теряет  часть  химически  связанной  воды,  превращаясь  в  полуводный  сульфат  кальция  β-  модификации: 

CaSO₄  •  2Н₂О  →  CaSO₄  •  0,5Н₂О  +  1,5Н₂О

·     тонкий  размол  продукта,  который  можно  производить  как  до,  так  и  после  термообработки;  гипс  —  мягкий  минерал  (твердость  по  шкале  Мооса  —  2),  поэтому  размалывается  он  очень  легко.

Таким  способом  производится  основное  количество  гипса;  обычно  для  этого  используют  гипсоварочные  котлы.  Доступность  сырья,  простота  технологии  и  низкая  энергоёмкость  производства  (в  4...5  раз  меньше,  чем  для  получения  портландцемента)  делают  гипс  дешевым  и  привлекательным  вяжущим.

Горелые  породы  представляют  собой  метаморфизованные  угленосные  породы,  подвергнутые  обжигу  при  подземных  пожарах.  Необходимые  фракции  этого  материала  получают  его  дроблением  с  последующей  сортировкой. 

Горелые  породы   представляют  собой  продукты  обжига  песчаников  и  сланцев  угленосной  толщи.

Главной  составной  частью  горелых  пород  является  обожженная  глина.  Качество  этих  пород  как  гидравлических  добавок  определяется  их  составом  и  условиями  обжига.  В  зависимости  от  вида  преобладающих  примесей  различают  несколько  подгрупп  горелых  шахтных  пород;  чисто-глинистые  белого,  розового  и  светло-желтого  цветов,  железисто-глинистые  темно-красного  и  ярко-красного  цветов  и  песчанистые  кирпичного  цвета.

Были  проведены  исследования  при  кафедре  «Производство  строительных  материалов,  изделий  и  конструкций»  ИТИ  СВФУ  по  разработке  технологии  производства  ГВВ  на  базе  сырья  данного  месторождения.  Для  этого  был  определен  минералогический  и  химический  составы  гипсового  камня. 

Рентгенодифракционный  анализ  на  дифрактометре  D8  Discover  with  GADDS  показал,  что  исследуемый  материал  состоит  из  гипса  и  доломита  (рис.  1).  Красные  линии  —  линии  гипса  CaSO₄·2H₂O,  синие  —  доломита  CaMg(CO₃)₂.

Рисунок  1.  Рентгенодифракционная  диаграмма  гипсового  камня  Даппарайского  месторождения

Химические  составы  исследуемого  гипсового  камня  и  горелой  породы  определяли  рентгеноспектральным  анализом  на  спектромтере  SRS-3400.  Результаты  приведены  в  табл.  1  и  2.

Таблица  1.

Химический  состав  гипсового  камня  Даппарайского  месторождения

Таблица  2.

Химический  состав  горелой  породы  Кильдямского  месторождения

В  дальнейшем  гипсовый  камень  был  подвержен  измельчению  и  термической  обработке  в  сушильном  шкафу  СНОЛ  300  при  температуре  150  ºС.  Так  как  гипсовое  сырье,  отобранное  для  эксперимента  содержало  большое  количество  примеси  доломита,  было  решено  провести  селекционный  отбор  с  целью  уменьшения  его  содержания.  После  термической  обработки  гипсовое  вяжущее  получили  измельчением  на  лабораторной  планетарной  мельнице,  а  затем  определили  его  основные  свойства.  Результаты  эксперимента  приведены  в  табл.  3.

Таблица  3.

Результаты  испытания  режима  тепловой  обработки

Анализ  полученных  данных  показывает,  что  уменьшение  количества  примесей  доломита  положительно  влияет  на  марочную  прочность.  При  этом  сокращение  его  содержания  на  15  %  дает  повышение  предела  прочности  при  сжатии  в  возрасте  2  часа  на  2  МПа.  Это  позволяет  предположить,  что  на  чистом  гипсовом  сырье  можно  будет  получить  вяжущее  марки  Г5-Г6.

Были  также  определены  свойства  разных  гипсовых  вяжущих.  Свойства  показаны  в  табл.  4.

Таблица  4.

Результаты  определения  основных  свойств  разных  ГВВ

Для  данного  исследование  был  использован  органический  пенообразователь  французского  происхождения  марки  FoamCem.

Были  изготовлены  образцы  пеногипсовых  кубов  с  размерами  ребра  10х10х10  см.  Составы  которых  приведены  в  таблице  5  и  6.

Таблица  5.

Результаты  испытания  при  плотности  D 500

Таблица  6.

Результаты  испытания  при  плотности  D 600

Результаты  показывают,  что  при  плотности  D500  образцы  пеногипсовых  кубов  не  дают  достаточно  высокую  прочность.  Увеличение  содержания  пены  отрицательно  влияет  на  прочность,  а  ее  уменьшения  приводит  к  снижению  объема  пеногипсового  теста.

При  плотности  D600  и  при  количестве  пены  0,4  л  образцы  показывают  достаточно  высокую  прочность.  В  целях  экономии  гипсового  вяжущего  и  пены  планируется  ввести  добавку  горелой  породы  Кильдямского  месторождения.

В  дальнейшем  будет  проведена  исследование  свойства  горелой  породы  и  ее  влияние  на  свойства  пеногипса.

Список  литературы:

1.Волженский  А.В.  Вяжущие  вещества.  М.,  1989.

2.Объяснительная  записка  к  обзорной  карте  месторождений  строительных  материалов  ЯАССР.Т.  1,  Т.  2.  М.,  1988.

3.Ферронская  А.В.  Долговечность  гипсовых  материалов,  изделий  и  конструкций.  М.,  1984