СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ГИПСОВОГО ВЯЖУЩЕГО НА ПРИГОДНОСТЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СУХИХ ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ НА ЕГО ОСНОВЕ И ТЕСТ -КОНЦЕНТРАТ ДЛЯ НЕГО
METHOD OF TESTING GYPSUM BINDER FOR SUITABILITY FOR PRODUCTION OF DRY PLASTER MIXTURES BASED THEREON AND TEST CONCENTRATE THEREFOR

Область техники, к которой относится группа изобретений
Группа изобретений относится к области строительной индустрии, в частности строительного гипса, и предназначена для испытания гипсового вяжущего в заводских, строительных и научно-исследовательских лабораториях для оценки эффективности применения этого вяжущего в рецептурах сухих строительных смесей, а именно штукатурных, также данная группа изобретений может быть использована для входного контроля качества гипсового сырья, поступающего на предприятия.
Уровень техники
В настоящее время в Российской Федерации строительные гипсовые вяжущие выпускают более 30 гипсовых заводов. Гипс обжигают в различном обжиговом оборудовании, что позволяет получать гипсовое вяжущее одинаковой марочной прочности, но отличающееся по технологическим свойствам. Далее гипсовое вяжущее используется для выпуска сухих строительных смесей, в том числе штукатурных, на более чем 200 заводах. При этом при получении новой партии гипсового вяжущего очень важно при входном контроле оперативно определить, для какого вида продукции данное гипсовое вяжущее наиболее пригодно.
Известен способ определения соответствия критерию эффективности добавок, регулирующих твердение бетона, при котором эффективность добавки, регулирующей срок твердения бетона, определяют по изменению скорости увеличения прочности бетона основного состава по сравнению со скоростью увеличения прочности бетона контрольного состава [ГОСТ 30459-96. Добавки для бетонов, п. 5.1.]. Недостатком данного способа является то, что с помощью него можно производить измерения только цементных бетонов, а не гипсовых вяжущих.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению в части способа для испытания гипсового вяжущего на пригодность для производства сухих штукатурных смесей является способ испытания гипсового вяжущего, при котором определяют различные показатели гипсового вяжущего в нормальных условиях [ГОСТ 23789-79. ВЯЖУЩИЕ ГИПСОВЫЕ. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ. http://files.stroyinf.ru/Datal/3/3551/].
Недостатком данного способа является то, что данный способ не описывает испытания гипсового вяжущего, позволяющие определить его пригодность для производства строительных штукатурных смесей на его основе.
В отношении другой части группы заявляемых изобретений, а именно тест-концентрата для заявляемого способа испытания гипсового вяжущего, хотелось бы отметить, что в известном уровне техники не удалось выявить аналогов, близких к данной части группы заявляемых изобретений.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлена группа заявляемых изобретений, состоит в создании принципиально отличного от известных способа испытания гипсового вяжущего на пригодность для производства сухих штукатурных смесей на его основе и нового тест-концентрата для использования в заявляемом способе.
Технический результат, достигаемый при реализации группы заявляемых изобретений, заключается в повышении эффективности получения конечного результата проводимых измерений, способности проведения предварительной оценки качества строительного гипсового вяжущего в случае использования в составах гипсовых смесей различного назначения, т.е. выявления свойств гипсового вяжущего, которые позволят использовать его для штукатурных строительных смесей. Также при введении в испытываемое гипсовое вяжущее именно заявляемого тест-концентрата становится возможным определить именно те гипсовые вяжущие, которые обладают характерными способностями, необходимыми для штукатурных смесей, а именно сроками схватывания, находящимися в широких пределах, т.е. применение заявляемого тест-концентрата в качестве добавки на этапе испытания к гипсовому вяжущему позволяет действительно определить показатели гипсового вяжущего, характерные для штукатурных смесей как ручного, так и машинного нанесения. Также заявляемая группа изобретений позволяет проводить экспресс-тестирование, приводя, таким образом, к экономии времени проводимых испытаний.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что способ испытания гипсового вяжущего на пригодность для производства сухих штукатурных смесей на его основе заключается в том, что производят подбор нормальной густоты гипсового теста, для чего в заранее отмеренное количество воды высыпают гипсовое вяжущее, перемешивают гипсовое вяжущее с водой для получения гипсового теста, определяют с помощью прибора Суттарда требуемое количество воды для получения гипсового теста нормальной густоты, затем берут образец гипсового теста нормальной густоты и добавляют в него тест-концентрат, представляющий собой сухую порошковую композицию, содержащую гидратную известь и винную кислоту, соотношение которых составляет 40:1 весовых частей, затем определяют сроки схватывания образца гипсового теста нормальной густоты с тест-концентратом и измеряют температуру поверхности образца гипсового теста в процессе его твердения, далее по срокам схватывания образца гипсового теста и температуре его поверхности определяют пригодность гипсового вяжущего для его использования в производстве сухих штукатурных смесей, причем окончание схватывания образца гипсового теста с тест-концентратом для сухих штукатурных смесей машинного нанесения должно быть не ранее 120 мин или для сухих штукатурных смесей для ручного нанесения не ранее 45 мин, а температура поверхности образца гипсового теста в процессе его твердения не превышать 40°C.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения высыпают 400±2 г гипсового вяжущего в воду, количество которого составляет 60-70% от гипсового вяжущего.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения гипсовое вяжущее с водой перемешивают ручной мешалкой в течение 30 с.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения через 15 с после окончания процесса перемешивания поднимают цилиндр прибора Суттарда снизу вверх вертикально на высоту 15-20 см и отводят в сторону, после чего линейкой измеряют диаметр расплыва гипсовой массы в двух перпендикулярных направлениях, определяя тем самым требуемое количество воды для получения гипсового теста нормальной густоты.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения сроки схватывания образца гипсового теста нормальной густоты с тест-концентратом определяют путем нахождения глубины погружения в гипсовое тесто нормальной густоты съемного конуса, установленного на модернизированном приборе Вика.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения измеряют температуру поверхности образца гипсового теста в процессе его твердения с помощью цифрового зондового термометра.
2
Поставленный технический результат также достигается за счет того, что тест-концентрат, представляющий собой сухую порошковую композицию, содержит гидратную известь и винную кислоту в соотношении 40:1 весовых частей, причем содержание активных СаО+MgO в составе гидратной извести составляет не менее 67% по массе, свободной влаги не более 5%, удельная поверхность гидратной извести не менее 6000 см/г, а содержание активного вещества винной кислоты составляет не менее 99% по массе, ее влажность не более 0,2%, размер частиц активного вещества винной кислоты не более 60 мкм.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Гипсовые (неорганические) вяжущие вещества - порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное со временем самопроизвольно затвердевать в результате физико-химических процессов.
Тест-концентрат - концентрат (композиция) для проведения тестирования (испытания) гипсового вяжущего на пригодность для производства сухих штукатурных смесей на его основе.
Нормальная густота (НГ) выражается значением водогипсового отношения, В/Г, в процентах или в долях единицы, которое обеспечивает гипсовому тесту, получаемому при затворении вяжущего водой, стандартную консистенцию, характеризующуюся растекаемостью теста из цилиндра (вискозиметр Суттарда). Диаметр расплыва теста нормальной густоты должен быть в пределах 180±5 мм.
В основе заявляемого способа испытания гипсового вяжущего лежит принцип экспресс тестирования образца гипсового вяжущего конкретного завода-изготовителя. Образец теста нормальной густоты перед испытанием смешивается с тест-концентратом, который состоит из двух химических добавок, подобранных таким образом, чтобы повысить эффективность проводимых испытаний и чтобы испытываемый образец гипсового вяжущего наиболее полно проявил показатели, с помощью которых можно определить пригодность гипсового вяжущего для использования именно в строительных штукатурных смесях.
Сущность заявляемой группы изобретений
Испытания гипсового вяжущего производят следующим образом. На начальном этапе по методике ГОСТ 23789-79 подбирают нормальную густоту гипсового теста и определяют водогипсовое отношение, В/Г. Нормальная густота характеризуется диаметром расплыва гипсового теста, вытекающего из цилиндра Суттарда при его поднятии. Диаметр расплыва теста должен быть равен 180±5 мм. Прибор Суттарда состоит из латунного или медного цилиндра, имеющего внутренний диаметр 50 мм и высоту 100 мм, и квадратного листового стекла, размер сторон которого 200 мм.
Для этого наливают в чистую емкость, например, чашку заранее отмеренное количество воды, которое составляет 60-70% от массы гипсового вяжущего и в течение 2-5 с высыпают 400±2 г гипсового вяжущего. Далее полученную массу быстро перемешивают ручной мешалкой в течение 30 с до получения однородной массы. После окончания перемешивания однородную массу заливают в цилиндр Суттарда, установленный в центре стекла с концентрической разметкой, и выравнивают поверхность гипсовой массы с краями цилиндра. Через 15 с после окончания процесса перемешивания резким и точным движением поднимают цилиндр снизу вверх вертикально на высоту 15-20 см и отводят в сторону, при этом тесто разливается на стекле в конусообразную лепешку, величина которой зависит от консистенции теста после чего линейкой измеряют диаметр расплыва гипсовой массы в двух перпендикулярных направлениях. Таким образом, определяют требуемое количество воды для получения гипсового раствора нормальной густоты.
Требуемой густотой обладает тесто, которое дает лепешку диаметром 180 мм. Нормальная густота выражается количеством воды в кубических сантиметрах, приходящимся на 100 г гипса.
Далее приготавливают образец гипсового теста с добавкой тест-концентрата, представляющий собой сухую порошковую композицию, содержащую гидратную известь и винную кислоту в соотношении 40:1 весовых частей, для определения сроков схватывания. После чего с помощью модернизированного прибора Вика определяем сроки схватывания образца гипсового теста.
Для этого определяем глубину погружения в гипсовое тесто нормальной густоты съемного конуса, установленного на приборе Вика [ГОСТ 31376-2008. Смеси сухие строительные на гипсовом вяжущем. Методы испытания]. Для этого приготовленное гипсовое тесто с добавкой тест-концентрата переносят в коническое кольцо, установленное на стеклянную пластину. Для удаления воздуха, попавшего в раствор, кольцо с пластинкой 4-5 раз встряхивают, поднимая и опуская одну из сторон пластинки примерно на 10 мм. Избыток гипсового раствора удаляют металлической линейкой вровень с краями формы и устанавливают ее вместе со стеклянной пластинкой на основание прибора Вика.
Подвижную часть прибора Вика со съемным конусом устанавливают в такое положение, при котором конец конуса касается поверхности гипсового теста, а затем конус прибора свободно опускают в кольцо с гипсовым тестом. По шкале прибора определяют глубину погружения конуса. Количество воды для затворения гипсового вяжущего определяют, исходя из нормальной густоты гипсового теста. За начало схватывания принимают время от момента затворения гипсового теста водой до момента, когда конус в первый раз не доходит до стеклянной пластинки. За конец схватывания принимают время, когда свободно опущенный конус погружается на глубину не более 1 мм.
Сразу после завершения определения сроков схватывания в поверхностном слое образца на глубине 2-3 мм закрепляют зондовый преобразователь термометра ТЦ3-МГ4.01.
Испытания считаются законченными после полного затвердевания гипсового теста в коническом кольце и замера температуры поверхности с помощью цифрового зондового термометра ТЦ3-МГ4.01. Термометр обеспечивает замер температуры поверхности образца с автоматической регистрацией числовых значений при длительности наблюдений от 1 до 24 часов.
Испытанные образцы гипсового вяжущего для штукатурных смесей машинного нанесения считаются прошедшими экспресс тестирование в случае, если конец схватывания гипсового теста с тест-концентратом оказался не ранее 120 мин, и при этом температура в процессе твердения гипсового вяжущего не превысила 40°С.
Для штукатурных смесей ручного нанесения при тестировании допускается конец схватывания гипсового теста с тест-концентратом не ранее 45 мин, и при этом температура в процессе твердения гипсового вяжущего не превысила 40°С.
Для образца штукатурной смеси общий вес вяжущего составляет 400±2 г. Масса добавки тест-концентрата для образца штукатурной смеси составляет 8±0,1 г.
2
Тест-концентрат для штукатурных смесей представляет собой сухую порошковую композицию на основе гидратной извести и винной кислоты, взятых в соотношении 40:1 весовых частей. При этом содержание активных СаО+MgO в составе гидратной извести должно быть не менее 67% по массе, свободной влаги не более 5%, удельная поверхность гидратной извести не менее 6000 см/г. Степень дисперсности гидратной извести - полный проход на сите с сеткой №02 [ГОСТ 9179-77. Известь строительная. Технические условия].
Винная кислота должна соответствовать следующим техническим характеристикам: содержание активного вещества не менее 99%, влажность не более 0,2%. Размер частиц не более 60 мкм. При этом винная кислота должна хорошо растворяться в холодной воде [ГОСТ 21205-83. Кислота винная пищевая. Технические условия].
Образец тест-концентрата готовится следующим образом. Оптимальное соотношение в тест-концентрате гидратной извести и винной кислоты составляет 40:1 весовых частей, т.е. на 1 кг тест-концентрата взвешивают 975,6 г гидратной извести и 24,4 г винной кислоты. Оптимальность именно такого соотношения компонентов заявляемого тест-концентрата получена экспериментальным путем (см. табл. 1). После взвешивания компонентов на аналитических весах их тщательно перемешивают.
В табл. 1 представлены результаты подбора оптимального соотношения компонентов тест-концентрата.
Анализ результатов испытаний проб гипсового вяжущего трех заводов изготовителей показал следующее. При большом сходстве основных технических показателей испытанных образцов строительного гипсового вяжущего по ГОСТ 125-79 показатели аналогичных образцов гипсового вяжущего с добавкой тест-концентрата имеют существенные различия. Так, сроки схватывания строительного гипсового вяжущего, обожженного в барабанной сушилке в несколько раз меньше, чем у образца, обожженного в гипсоварочном котле и мельнице кальцинирования гипса компании Claudius Peters. Также существенно отличается время начала интенсивного тепловыделения при твердении этих образцов с добавкой тест-концентрата. Таким образом, результаты испытания гипсовых вяжущих по показателям ГОСТ 125-79 и ГОСТ 23789-79 не позволяют определить возможность их эффективного использования для производства сухих штукатурных смесей.
В то же время по результатам испытания образцов тех же гипсовых вяжущих с добавкой тест-концентрата можно сделать вывод, что из трех испытанных образцов строительного гипсового вяжущего первый можно применить только в составах штукатурных смесей для ручного нанесения, а два остальных - для штукатурных смесей машинного нанесения, т.к. только в этих случаях отмечено существенное изменение сроков начала и конца схватывания. Незначительное изменение температуры при твердении гипсового вяжущего дополнительно подтверждает эффективность использования его для сухих штукатурных смесей машинного нанесения.
Приведенный пример показывает принципиальную возможность использования заявляемой группы изобретений для предварительной оценки качества строительного гипсового вяжущего в случае использования в составах сухих гипсовых смесей различного назначения.
Предложение соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку его изготовление возможно при использовании существующих средств производства с применением известных технологий.