СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЛИЦОВОЧНЫХ ГИПСОВЫХ ПАНЕЛЕЙ
CRUDE MIXTURE FOR MAKING GYPSUM FACING PANELS

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов и может найти применение в области строительства в качестве стенового отделочного материала на основе гипса, для изготовления 3D панелей.
Известна сырьевая смесь для получения строительного материала, содержащая полуводный гипс, добавку и воду. В качестве добавки используют композицию следующего состава, масс. %: 96-99 вода, 1-4 полигексаметиленгуанидин и дополнительно - базальтовый порошок 10,8-11,0 (RU №2377202, МПК С04В 11/00, 15.12.2008 г.).
Недостатками данного изобретения являются сложная технология изготовления материала за счет введения высокомолекулярного полимера - полигексаметиленгуанидина, а также увеличение затрат на производство и, как следствие, повышение стоимости готовой продукции. Кроме того, введение органической добавки ухудшает санитарно-эпидемиологическую и пожарную безопасность получаемого материала.
Прототипом изобретения является сырьевая смесь для изготовления стеновых облицовочных плит, плит пола и т.д., содержащая, масс. %: полуводный гипс 77,7-87,5, целлюлозное волокно 1,0-19,5, армирующую добавку 0,5-9,0, двуводный гипс 2,3 2,5. В качестве армирующей добавки используют костру, опилки, очесы хлопковые, базальтовое рубленое волокно (RU №2069202, МПК С04В 28/14, 20.11.1996 г.).
Недостатком данного изобретения является использование базальтового волокна, являющегося готовым дорогостоящим продуктом, что увеличивает себестоимость продукции и значительно усложняет технологию за счет необходимости равномерного распределения относительно протяженного волокна по всему объему материала. Это требует введения дополнительных химических добавок и наличия особых технологических операций. Кроме того, базальтовое волокно имеет гладкую поверхность, что не обеспечивает сцепление с гипсовым компонентом. Кроме того, использование в качестве армирующей добавки: костры, опилок, очесов снижает биологическую стойкость материала и его огнестойкость.
Задачей изобретения является разработка нового состава сырьевой смеси с использованием отходов производства базальтового волокна.
Техническим результатом изобретения является упрощение технологии производства, повышение прочности облицовочных гипсовых панелей и снижение затрат при изготовлении смеси за счет применения отхода производства базальтового волокна.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что сырьевая смесь для изготовления облицовочных гипсовых панелей включает полуводный гипс, армирующее волокно и воду. Согласно изобретению в качестве армирующего волокна используют отходы производства базальтового волокна при следующем соотношении компонентов, масс. %:
полуводный гипс
62,400-62,450
отход производства базальтового волокна
6,24-6,25
вода
остальное
При введении армирующего волокна в виде отхода производства базальтового волокна в составе сырьевой смеси менее 6,24 масс. %, структура материала не достигает оптимальных параметров, что неблагоприятно отразится на прочности и плотности композита. Введение же отхода производства базальтового волокна более 6,25 масс. % приведет к снижению прочности структуры из-за избыточного количества базальтового отхода, что также приведет к повышению водосодержания в композите и нарушению оптимальной по упаковке частиц структуры гипсового камня. Варьирование же водосодержания и количества добавки позволяет получить оптимальный состав композита.
Сырьевую смесь для изготовления облицовочных гипсовых панелей получали следующим образом. Производили весовую дозировку компонентов, входящих в гипсовую композицию. Полуводный гипс и отход производства базальтового волокна перемешивали вручную для приготовления сухой сырьевой смеси. Полученную смесь затворяли водой, перемешивали в течение 1 минуты и заливали в подготовленную форму. Формование образцов выполняли методом литья. Твердение гипсовых образцов происходит в воздушно-сухих условиях.
При использовании в составе сырьевой смеси модифицирующей добавки - отхода от производства базальтового волокна в качестве армирующего компонента имеет место снижение себестоимости за счет уменьшения количества компонентов в составе предлагаемой смеси, экономии энерго - и трудозатрат. Повышение прочности гипсовых изделий в данном случае достигается за счет введения в состав сырьевой смеси добавки - отхода производства базальтового волокна. Добавка позволяет сформировать оптимальную структуру модифицированного материала за счет увеличения плотности упаковки и высокого химического сродства веществ (подтверждается дифрактограммой (рис. 1) и (табл. 3)), участвующих в процессе структурообразования, что позволяет повысить прочность готового изделия.
Кроме того, частицы отхода имеют сколы и трещины, в отличие от базальтового рубленого волокна, что способствует лучшему сцеплению гипса и базальта и положительно сказывается на свойствах гипсового материала. Отход не только механически уплотняет структуру изделий, но и участвует в процессе структурообразования, что подтверждается результатами сравнения фазового анализа полуводного гипса (табл. 1) и отхода производства базальтового волокна (табл. 2) и модифицированного гипсового материала (табл. 3) и исследованиями его микроструктуры. Исследованиями фазового состава получаемого материала и его отдельных компонентов (табл. 1, 2) подтверждается изменение количества аморфной фазы в составе модифицированного гипсового композита с добавкой отхода базальтового производства. Таким образом, базальтовое волокно является «поставщиком» ионов Са при образовании модифицированной гипсовой структуры. Участие отхода в физико-химических превращениях обусловлено достаточно высокой химической однородностью кристаллизующегося вещества (табл. 1) и подложки (табл. 3).
На дифрактограмме, на рис. 1 изображен процесс формирования оптимальной структуры модифицированного материала за счет увеличения плотности упаковки и высокого химического сродства.
Сырьевая смесь для получения модифицированных гипсовых композитов поясняется следующими примерами.
Пример 1. (по составу)
Смесь приготовляли, как описано выше, но использовали следующее соотношение компонентов, масс. %:
полуводный гипс
62,450
отход производства базальтового волокна
6,25
вода
31,30
В ходе эксперимента сырьевой смеси для получения модифицированных гипсовых композитов была получена прочность - 7,96 МПа.
Были получены следующие положительные результаты: при содержании в составе сырьевой смеси отхода производства базальтового волокна прочность на изгиб на 2 час твердения достигает 7,96 МПа, это на 59,2% больше прочности образцов, не содержащих в составе отход, прочность при сжатии на 7 сутки - 58,46 МПа. Опытно-лабораторные испытания проводились в лаборатории кафедры «Производство строительных изделий и конструкций» Тверского государственного технического университета. Исследования фазового и химического анализа получаемого материала проведены на базе НОЦ «Нанотехнологии» МГСУ.