Разработка добавки на основе смеси синтезированных гидросиликатов кальция и алюмосиликатов для сухих строительных смесей

УДК 691.5

ЛОГАНИНА В. И. КИСЛИЦЫНА С. Н. ФРОЛОВ М. В. РЯБОВ М. А.

Разработка добавки на основе смеси синтезированных гидросиликатов кальция и алюмосиликатов для сухих строительных смесей

В статье предложено использовать в качестве структурирующей добавки в отделочных известковых сухих строительных смесях добавку, минералогический состав которой представлен синтезированными гидросиликатами кальция и алюмосиликатами. Показано влияние добавки на реологические свойства известковых композитов. Авторами предложено использовать известковое композиционное вяжущее для изготовления сухих строительных смесей, предназначенных для реставрации зданий исторической застройки, а также отделки вновь возводимых объектов.

Ключевые слова: структурирующая добавка, сухие строительные смеси, синтез, пластическая прочность, использование в строительстве.

LOGANINA V. I., KISLITSYNA S. N, FROLOVM. V., RYABOVM. A.

DEVELOPMENT OF SUPPLEMENTS BASED ON A MIXTURE SYNTHESIZED CALCIUM HYDROSILICATES AND ALUMINOSILICATE FOR DRY CONSTRUCTION MIXTURES

Proposed as structuring additive in finishing lime dry building mixtures additive mineralogical composition which predstavlensintezirovannymi hydrosilicates calcium and aluminum silicates. Shows the effect of additives on the rheological properties of lime composites. The authors proposed to use lime binder for the manufacture of composite dry mixes intended for the restoration of buildings of historic buildings, as well as finishing newly constructed facilities.

Keywords: structuring additive, dry construction mixtures, synthesis, plastic strength, the use in construction.

Логанина

Валентина

Ивановна

доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Управление качеством и технологии строительного производства» Пензенского государственного университета архитектуры и строительства

e-mail: loganin@mail.ru

Кислицына

Светлана

Николаевна

кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология строительных материалов и деревообработки» Пензенского государственного университета архитектуры и строительства

e-mail:

Kisl752@mail.ru

Фролов Михаил Владимирович

аспирант кафедры «Управление качеством и технология строительного производства» Пензенского государственного университета архитектуры и строительства

e-mail:

mihail-frolovv@yandex.ru

Рябов Максим

Александрович

студент

Пензенского

государственного

университета

архитектуры

и строительства

e-mail:

mryabov58@gmail.com

© Логанина В. И., Кислицына С. Н., Фролов М. В., Рябов М. А., 2015

93

Строительные науки

Для отделки и реставрации зданий и сооружений широкое применение находят известковые составы, в том числе сухие строительные смеси (ССС). Значительный вклад в разработку рецептуры и технологии изготовления ССС внесли известные ученые П. Г. Комохов, В. С. Лесовик, В. И. Калашников, Л. Х. Загороднюк и др. В трудах этих авторов отражены фундаментальные вопросы теории управления структурой и свойствами ССС и покрытий на их основе. Отмечая значимость научных результатов, полученных данными авторами, необходимо обозначить, что вопросы повышения водостойкости покрытий на основе известковых ССС изучены недостаточно. Именно поэтому данная проблема является актуальной современной задачей строительного материаловедения.

Анализ научно-технической и патентной литературы свидетельствует, что для повышения стойкости отделочных покрытий на основе сухих строительных смесей в их рецептуру предложено вводить синтезированные гидросиликаты кальция (ГСК), золь кремниевой кислоты, алюмосиликаты, органоминеральные добавки [1-4].

Нами предложено применять для изготовления известковых ССС известковое композиционное вяжущее (ИКВ), содержащее известь и синтезированную алюмосиликат-ную добавку. Технология получения алюмосиликатной добавки заключалась в каустификации щелочно-крем-неземистых растворов гидроокисью кальция с последующим взаимодействием полученного гидросиликата кальция с раствором сульфата алюминия А12(804)3 [5]. Для этого свежеприготовленную известь гасили водой, нагретой до 60° С, и доводили

до кипения. Затем в эту смесь вливали раствор жидкого стекла, нагретый до 60° С, содержащий 122,4 г/л 8Ю2 и 47,4 г/л Ш20. Полученную пульпу перемешивали 15 минут. Образовавшийся осадок отфильтровывали и обрабатывали 10%-ным раствором сульфата алюминия до рН = 6,5. Полученную смесь отфильтровывали и высушивали при 70° С в течение 12 часов в сушильном шкафу ШС-80-01 СПУ.

Проведен анализ возможных твер-дофазовых изобарно-изотермических реакций (Таблица 1).

По результатам расчетов можно говорить о вероятности протекания реакций в прямом направлении (отрицательные значения АИ09Н). Большие числовые значения Дб^ позволяют с достаточной степенью достоверности говорить о возможности протекания этих реакций не только при стандартной температуре (25 °С), но и при других температурах.

Химический состав синтезируемой добавки представлен в Таблице 2.

Анализ данных, представленных в Таблице 2, свидетельствует, что в основном преобладают следующие элементы: С, О, А1, 81, Са, №.

Добавка характеризуется истинной плотностью, составляющей 2 140 кг/м3, насыпной плотностью 240 кг/м3. На Иллюстрации 1 представлены электронно-микроскопические снимки синтезируемой добавки.

Проведенный анализ снимков показывает, что структура представлена образованиями разной формы. Неправильная форма агрегатов свидетельствует о гелеобразном (скры-токристаллическом) строении гидросиликата кальция (Иллюстрация 1, а). В центре снимка видна частица, состоящая из гелеобразного и кристаллического гидросиликата кальция, по краям образовались более плотные

скопления кристаллов гидроалюмосиликата.

Эффективность применения ИКВ оценивали по изменению реологических свойств и кинетики набора прочности композита. В качестве вяжущего применяли известь-пушонку второго сорта с активностью 86%. Содержание добавки в ИКВ составляло 1-5%.

Анализ пластограмм, приведенных на Иллюстрации 2, свидетельствует, что смесь на основе ИКВ характеризуется более быстрым набором пластической прочности. Так, спустя 12 часов после затворения пластическая прочность состава на основе ИКВ с добавкой в количестве 1% от массы извести составила т = 35 кПа (Иллюстрация 2, кривая 2), с добавкой в количестве 2% от массы извести — т = 45 кПа (Иллюстрация 2, кривая 3). Пластическая прочность контрольного состава (без добавки) составила т = 18 кПа (Иллюстрация 2, кривая 1). При увеличении количества добавки до 5% от массы извести наблюдается еще более быстрый набор пластической прочности (Иллюстрация 2, кривая 4). Спустя 10 часов после затворения она составляет т = 102 кПа, а у контрольного -т = 11 кПа.

При изучении кинетики твердения известковых композитов установлено, что в возрасте 14 суток воздушно-сухого твердения прочность при сжатии для контрольного состава составляет Ясж = 0,92 МПа, а для состава на основе ИКВ с добавкой в количестве 5% от массы извести — Rcж = 1,43 МПа. В возрасте 28 суток прочность при сжатии контрольного состава равна Rcж = 1,22 МПа, с добавкой 5% от массы — Rcж = 1,8 МПа, а с добавкой 10% от массы — Rcж = 2,03 МПа. Установлено, что покрытия на основе известковых составов с син-

Таблица 1. Термодинамические параметры синтеза гидросиликатов кальция и алюмосиликатов

Номер реакции Формула соединения Теплота образования, ДН298 ккал/моль Энергия Гиббса образования, Дб298 ккал/моль Реакции

1 ЗСаО • 2SiO2 • 3Н20 -114,495 -45,473 2(№2О • 3SiO3) + 9СаО + 11Н20 = 3(3СаО • 2SЮ2 • 3Н20) + 4№ЮН

2 А1203 • 2SiO2 • 2Н20 -128,505 -120,825 ЗСаО • 2SiЮ2 • 3Н2Ю + А12^О4)3 + 5Н2Ю = А12Ю3 • 2SЮ2 • 2Н2О + 3CaSO4 • 2Н2О

Интервал изменения Содержание элементов, %

С О F Na Мд А1 Si S С1 Са Си

Макс 13,76 47,02 0,58 4,00 0,28 4,43 21,45 0,94 0,06 28,32 0,22

Мин 9,97 34,66 0,42 2,45 0,13 3,05 17,05 0,51 0,02 15,11 0,08

Таблица 2. Химический состав синтезируемой добавки

а > 1 ш ^Г ж /

Ш

!

й 1 г"

-Ц

Иллюстрация 1. Электронно-микроскопический снимок добавки. Снимок выполнен авторами, использовалась синтезированная нами добавка. Снято на сканирующем электронном микроскопе VEGA3 TESCAN

Иллюстрация 2. Изменение пластической прочности известковой смеси:

1 — контрольный состав на известковом вяжущем В/И = 1,1; 2 — состав на ИКВ, содержание добавки 1%; 3 — состав на ИКВ, содержание добавки 2%; 4 — состав на ИКВ, содержание добавки 5%

тезированной добавкой характеризуются повышенной водостойкостью. Коэффициент размягчения составляет

Кп

0,72.

Заключение

Установлено, что известковое композиционное вяжущее с синтезируемой добавкой на основе смеси гидросиликатов кальция и алюмосиликатов характеризуется более быстрым структурообразованием. Показано влияние содержания синтезируемой добавки на кинетику набора пластической прочности.

Предложено применять известковое композиционное вяжущее для изготовления ССС, предназначенных для реставрации зданий исторической застройки, а также отделки вновь возводимых объектов.

Список использованной литературы

1 Логанина В. И., Макарова Л. В., Кислицына С. Н. и др. Повышение водостойкости покрытий на основе известковых отделочных составов // Известия высших учебных заведений. 2012. № 1 (637). С. 41-46.

2 Логанина В. И., Кислицына С. Н., Черячукин В. В. и др. Эффективность применения в сухих строительных смесях органоминеральных добавок на основе смеша-нослойных глин // Региональная архитектура и строительство. 2012. № 3. С. 57-60.

3 Логанина В. И., Кислицына С. Н., Жерновский И. В. и др. Известковые отделочные составы с применением синтезированных наполнителей // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. 2014. № 2. С. 55-57.

4 Логанина В. И., Жерновский И. В., Рыжов А. Д. Структура и свойства синтезированной добавки на основе аморфных алюмосиликатов для сухих строительных смесей // Региональная архитектура и строительство. 2014. № 3. С. 25-28.

5 А. с. 698923 Способ получения алюмосиликатного наполнителя / В. С. Сажин, М. К. Мокшина, С. Д. Дементьева и др. Опубл. 30.11.1979. Бюл. № 43.