УДК 666.94
А.В.Бабнищева, С.В. Илюнчев, С.А. Дергунов
Оренбургский государственный университет
Благодаря своим свойствам сухие строительные смеси находят применение почти при всех видах строительных работ. Гипсовые отделочные смеси для внутренних работ обладают рядом ценных качеств, таких как декоративность, пожаро-, огнестойкость, легкость обработки и т.д. Разработка данных материалов с использованием современных методик и применением эффективных продуктов строительной химии является перспективным научным направлением.
Ранее были проведены исследования низкопрочного вяжущего, полученного путем наполнения высокопрочного гипса минеральным компонентом. Исходя из полученных результатов, был подобран состав гипсонаполненной композиции с высокими качественными характеристиками. Благодаря своим свойствам данное вяжущее целесообразно применять в отделочных составах.
Для получения модифицированной композиции, обладающей улучшенными качественными и количественными характеристиками, изучалась система «гипсонаполненное вяжущее – химическая добавка». В качестве модификаторов были использованы следующие пластификаторы:
— комплексная добавка «Хидетал-П-5», представляющая собой смесь неорганических солей натрия и калия, пластификатора и ингибитора. Добавка обладает пластифицирующим действием, ускоряет твердение, повышает прочность [1].
— суперпластификатор С-3 повышает текучесть смеси для возможности использования, как при ручном, так и автоматизированном способе проведения строительных работ. Представляет собой смесь натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот различной молекулярной массы [1].
— гиперпластификатор Peramin обеспечивает сильный диспергирующий эффект, повышает текучесть раствора, снижает усадку и повышает прочность [2].
В качестве вяжущего применялась предварительно разработанная гипсонаполненная композиция на основе гипса марки Г-16 и мела в соотношении 70 % гипса и 30 % мела, со следующими характеристиками: нормальная густота – 60%; сроки схватывания: начало – 6 минут, конец -12 минут; предел прочности при изгибе — 2,9 МПа, предел прочности при сжатии – 5,3 МПа.
Содержание суперпластификаторов варьировалось от 0 до 0,75% от массы гипса. Определялись основные свойства гипсового вяжущего.
Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 23789-79 и с ГОСТ 5802-86 [3,4]. На рисунке 1 отражено влияние химических добавок на нормальную густоту.
Введение модификаторов приводит к уменьшению водопотребности вяжущего. Использование П-5 незначительно снижает нормальную густоту теста – с 60% до 54%. Добавка Peramin в количестве 0,75% уменьшает водопотребность на 13%. Применение С-3 плавно понижает нормальную густоту теста– с 60 до 51 %.
Все вводимые модификаторы проявили пластифицирующий эффект и снизили водопотребность вяжущего. Это, безусловно, должно сказаться на скорости первичного структурообразования, о чем можно судить по срокам схватывания (рис.2).
При вводе добавки П-5 начало схватывания гипса не изменяется. С увеличением содержания в смеси суперпластификатора С-3 наблюдается линейная зависимость ускорения начала схватывания- с 6 до 3 мин. При добавлении Peramin приближение срока начального структурообразования происходит по нелинейной зависимости — с 6 мин до 3 мин.
Введение всех суперпластификаторов в смесь приводит к ускорению конца схватывания (рис. 3). Наименьшим временем конца схватывания характеризуется композиция, в состав которой вводится С-3 в количестве 0,75% и составляет 4 мин. Присутствие в системе добавок Peramin или П-5 конец схватывания также ускоряется, но не в столь значительной степени.
Введение пластификаторов в смесь приводит к изменению прочностных характеристик затвердевших композитов. Результаты испытания образцов на прочность при сжатии и изгибе в возрасте 2 часов представлены на рис. 4.
С увеличением количества П-5 в композиции наблюдается незначительное снижение прочности. Наиболее высокими прочностными показателями обладают системы с добавлением С-3 и Peramin. Аналогичные тенденции изменения прочности при изгибе. Наиболее низкой прочностью в первые часы твердения обладает композиция с добавкой П-5; введение пластификатора С-3 в интервале 0,25-0,5% позволяет повысить данную характеристику. Наибольший прирост прочности отмечен на составах с содержанием 0,75 % Peramin.
Самой высокой прочностью при сжатии в суточном возрасте обладают образцы, в состав которых входит суперпластификатор С-3 (рис. 5). Peramin и П-5 не приводят к резкому увеличению прочности. При добавлении 0,75 % П-5 прочность при испытании образцов в возрасте суток составляла 4,4 МПа, тогда как чистое гипсонаполненное вяжущее в суточном возрасте имеет прочность 4,8 МПа. При вводе Peramin в количестве 0,75% прочность образцов возросла до 5,3 МПа.
Наиболее низкими прочностными характеристиками на изгиб обладает смесь с добавкой П-5. Высокие показатели в суточном возрасте у смеси, содержащей 0,5 % добавки С-3. Наблюдается возрастание прочности при увеличении содержания добавок Peramin и С-3.
Испытания, проведенные спустя 7 суток твердения, позволили проследить кинетику твердения композитов (рис. 6). Наиболее высокой прочностью обладает система, в состав которой вводится 0,75 % суперпластификатора П-5. Самой низкой прочностью характеризуется композиция, содержащая добавку Peramin. При вводе небольшого количества (до 0,3%) суперпластификатора С-3 прочность образцов в возрасте 7 суток возрастает, но при дальнейшем увеличении содержания С-3 в смеси наблюдается снижение прочности.
Испытания на изгиб, проведенные спустя 7 суток твердения, позволили получить следующие результаты. Самыми высокими показателями обладает смесь с добавкой 0,75 % П-5. Значения, полученные с добавлением того же количества в смесь Peramin или суперпластификатора С-3, уступают намного композиции с добавлением П-5. Сравнивая полученные характеристики на раннем этапе твердения с показателями, полученными после 7 суток твердения, можно заметить изменение характера набора прочности.
Так, при раннем сроке твердения наиболее высокими показателями обладает смесь с добавкой Peramin. В семисуточном возрасте система, содержащая данный модификатор, намного уступает по прочностным характеристикам композиции, в состав которой входит П-5.
В результате проведенных исследований можно определить перспективные направления использования химических добавок:
- П-5 — рационально использовать в составе сухих строительных смесях, контроль физико-механических характеристик которых происходит в возрасте 7 суток. Несмотря на низкую скорость набора прочности в начальные сроки твердения по сравнению с другими составами данный модификатор позволил повысить конечные механические характеристики. Незначительное влияние на реологические характеристики смеси можно объяснить замедленным растворением в воде при затворении.
- Благодаря хорошей растворимости Peramin активно проявляет свой эффект уже на стадии перемешивания. Значительно повышая подвижность смеси и снижая ее водопотребность, она рекомендуется для применения в модифицированных вяжущих и в сухих строительных смесях для придания определенных реологических свойств.
- Добавка С-3 занимает промежуточное значение между П-5 и Peramin. Возможно ее использование как в сухих строительных смесях, так и в вяжущих в качестве модификаторов прочности и реологических свойств.
Библиографический список
1 ООО «Строймеханика» [Электронный ресурс]. Режим доступа: Загл. с экрана.
2 Каталог продукции Единой торговой системы / Сухие строительные смеси // Выпуск III / Бетоны, растворы – www.utsrus.com
3 ГОСТ 23789-79. Вяжущие гипсовые. Методы испытаний. Введ. с 19.07.1979. – М.: Изд-во стандартов, 1979. – 15 с.
4 ГОСТ 5802-86. Растворы строительные. Методы испытаний. Введ. с 11.12.1985. – М.: Изд-во стандартов, 1986. – 15 с.
