КОМПОЗИЦИОННОЕ ГИПСОВОЕ ВЯЖУЩЕЕ
COMPOSITION GYPSUM BINDER

Изобретение относится к составам гипсоцементных вяжущих и может найти применение в промышленности строительных материалов.
Известно вяжущее, включающие, мас.%: портландцемент 20, строительный гипс 50-70, трепел 10-30 [Волженский А.В., Стамбулко В.И., Ферронская А.В. Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие, бетоны и изделия. М.: Издательство литературы по строительству, 318. 1971].
Также известна композиция вяжущего [Патент 1738774 А1 СССР, С04В 11/00 Гипсоцементно-пуццолановое вяжущее, 29.05.90], состоящего из полуводного гипса в количестве 40-60 мас.%, портландцемента - 15-40 и природного цеолитового туфа - 15-30%.
Гипсоцементно-пуццолановый камень, сформированный из этих смесей вяжущих, характеризуется низкими показателями по прочности, водостойкости и морозостойкости. Эти факторы оказывают отрицательное влияние на долговечность изделий из таких вяжущих.
Известен расширяющий тампонажный материал [Патент RU 2361899 С2. Расширяющий тампонажный материал, 20.12.2000], содержащий портландцемент в количестве 22-30 мас.%, гипс - 50-60%, цеолит - 18-20% и суперпластификатор С3 - 2%.
Недостатком данного вяжущего является то, что он не может быть использован как конструкционный материал, т.к. отсутствуют данные по прочностным показателям на одноосное осевое сжатие и показатели оценки его морозостойкости, вследствие чего можно задаться вопросом о долговечности получаемого материала в виде изделий или конструкции для условий вечной мерзлоты.
Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению является композиционное гипсовое вяжущее, включающее гипсовое вяжущее 67,7%, шлакопортландцемент 30%, микрокремнезем (отход производства ферросилиция) 1,3%, суперпластификатор С-3 1%, при определенном совместном помоле компонентов [ТУ 21-53-110-93. Композиционное гипсовое вяжущее].
Указанная смесь, хотя и обладает рядом улучшенных свойств в сравнении с аналогичными гипсоцементно-пуццолановыми и гипсовыми вяжущими (достаточной водостойкостью Кр=0,86 и прочностью на сжатие до 30 МПа), но для нее характерны не особо высокие прочностные характеристики, короткие сроки схватывания до 5,3 мин и отсутствие данных по морозостойкости композиционного гипсового камня. В совокупности указанные недостатки снижают технологичность производства и долговечность получаемых материалов.
Изобретение направлено на повышение технологичности и физико-механических характеристик, а также долговечности гипсовых, гипсоцементно-пуццолановых и композиционных гипсовых материалов.
Результат достигается тем, что композиционное гипсовое вяжущее, включающее β-полугидрат сульфата кальция, портландцемент, активные минеральные добавки, органические водопонижающие реагенты, согласно изобретению в качестве активной минеральной добавки содержит термически активизированный цеолитсодержащий мергель (ЦСМ) или отход производства ферросилиция-микрокремнезем (МК) или бинарную смесь из двух указанных активных минеральных добавок в соотношениях 1:3-3:1, в качестве органических водопонижающих реагентов - продукт на основе модифицированного поликарбоксилата Melflux 265 IF или смесь пластификатора литносульфоната технического и продукта на основе модифицированного поликарбоксилата Melflux 265 IF в соотношении 4:5 в количестве 0,8-0,9% от массы вяжущего, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
портландцемент марки ПЦ500Д0
34-37;
β-полугидрат сульфат кальция марки Г-6
50-55;
термически активированный цеолитсодержащий мергель
0-13;
отход производства ферросилиция (микрокремнезем МК-85)
0-13;
пластификатор лигносульфонат технический (ЛСТ) 0-0,4 от массы композиционного гипсового вяжущего;
продукт на основе модифицированного поликарбоксилата Melflux 2651F 0,5-0,8 от массы композиционного гипсового вяжущего.
Высокая активность цеолитсодержащего мергеля и микрокремнезема по связыванию СаО из жидкой фазы твердеющей композиции устраняет опасность возникновения сульфоалюминатного расширения, что приводит к увеличению механической прочности и водостойкости вяжущего. Применение комбинированного способа введения активных минеральных добавок и эффективных добавок пластифицирующего действия позволяет получить плотную структуру затвердевшего композиционного гипсового камня и повысить тем самым его морозостойкость.
Для получения композиционного гипсового вяжущего использовались портландцемент марки ПЦ500Д0 (ЦВ), β-полугидрат сульфата кальция марки Г-6 (ГВ). В качестве активной минеральной добавки использовался термически активированный при 600-700°С ЦСМ или отход производства ферросилиция (МК-85) или бинарная смесь из двух указанных активных минеральных добавок (ЦСМ и МК-85) в соотношениях 1:3-3:1, характеристики которых приведены в таблице №1.
В случае использования ЦСМ в качестве активной минеральной добавки или одним из компонентов в бинарной смеси активной минеральной добавки, его предварительно подвергали термической активации при температурах 100-600°С.
В качестве органических водопонижающих реагентов использовался продукт на основе модифицированного поликарбоксилата Melflux 265IF производства Degussa Constraction Polymers (SKW Trostberg, Германия) или смесь пластификатора лигносульфоната технического по ТУ 81-04-225-79 и продукта на основе модифицированного поликарбоксилата Melflux 2651F в соотношении 4:5 в количестве 0,8-0,9% от массы вяжущего.
Композиционное гипсовое вяжущее готовили следующим образом.
Все исходные ингредиенты предварительно смешивались до получений гомогенной сыпучей сухой массы и затворялись расчетным количеством воды в присутствии органических водопонижающих реагентов при сохранении постоянной подвижности смеси (расплыв смеси по вискозиметру Суттарда 180-230 мм).
Испытания производились по следующим методикам:
Сроки схватывания композиционного гипсового теста определяли по ГОСТ 310.3.
Физико-механические испытания производились на образцах кубах с размерами ребер 20 мм из теста композиционного гипсового вяжущего.
Предел прочности на сжатие определяли как среднее из 12 значений для каждой серии образцов одного состава в 7 суточном возрасте и последующей сушкой до постоянной массы и в 28 суточном возрасте при нормально-влажностных условиях хранения (НУ).
Плотность и морозостойкость образцов определяли аналогично, соответственно ГОСТ 12730 и ГОСТ10060.
Стойкость образцов при попеременном водонасыщении и высушивании определялось механическими испытаниями образцов - кубиков, подвергнутых циклическим воздействиям по следующему режиму: высушивание при 40°С в течение 8 ч и насыщение в воде при 22°С в течение 16 ч. Определялась прочность образцов, высушенных в течение 8 ч после циклического воздействия. Стойкость оценивалось количеством циклов, после которых снижение прочности не превышало 10%.
Коэффициент размягчения образцов определяли как отношение прочности образцов в насыщенном водой состоянии к прочности таких же образцов, высушенных до постоянной массы.
Составы композиционного гипсового вяжущего и результаты испытаний представлены в таблице №2.
Полученные данные свидетельствуют о том, что предлагаемое композиционное гипсовое вяжущее с оптимальными соотношениями компонентов обладает лучшими свойствами, чем известное, а именно:
- прочность образцов при сжатии, высушенных до постоянной массы выше на 50-100%;
- коэффициент размягчения выше на 4-12%;
- сроки схватывания увеличены в 2 и более раза.
Использование заявленного изобретения позволяет расширить область применения гипсосодержащих вяжущих веществ в производстве строительных материалов.