РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ СОБСТВЕННЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ТЕСТА И КАМНЯ ИЗ ГИПСОЦЕМЕНТНО-ПУЦЦОЛАНОВОГО ВЯЖУЩЕГО

RESULTS OF MEASUREMENTS OF NATURAL DEFORMATIONS OF TEST AND STONE MADE OF GYPSUM-CEMENT-POZZOLAN BINDING AGENT

Zhigalov Maxim Aleksandrovich

Master's Student, Department of Building Materials Technology and Metrology, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering,

Saint Petersburg, Russia

Kunshchikov Aleksandr Pavlovich

Master's Student, Department of Building Materials Technology and Metrology, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering,

Saint Petersburg, Russia

Bogza Alina Sergeevna

Master's Student, Department of Building Materials Technology and Metrology, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering,

Saint Petersburg, Russia

Malinovskaya Alina Evgenievna

Student, Department of Building Materials Technology and Metrology, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering,

Saint Petersburg, Russia

АННОТАЦИЯ

В статье описываются результаты контроля динамики деформационных изменений при гидратации гипсоцементно-пуццоланового вяжущего, изготовленного с применением минеральной добавки метакаолин. Для проведения экспериментальной части настоящего исследования была применена специально разработанная установка, обеспечивающая непрерывную автоматическую запись диаграммы зависимости расширения или усадки теста из вяжущего вещества от времени. В начале исследования ожидалось, что применение метакаолина в качестве пуццолановой добавки в ГЦПВ приведет к образованию избытка минерала эттрингита, что в свою очередь вызовет значительное расширение теста. В ходе исследования, это предположение подтвердилось.

ABSTRACT

This article describes the results of monitoring the dynamics of deformation changes during the hydration of a gypsum-cement-pozzolanic binder manufactured using the mineral additive metakaolin. A specially designed setup was used for the experimental portion of this study, providing continuous automatic recording of the expansion or shrinkage diagram of the binder paste over time. At the outset of the study, it was expected that the use of metakaolin as a pozzolanic additive in gypsum-cement-pozzolanic binders would lead to the formation of excess ettringite, which in turn would cause significant expansion of the paste. This assumption was confirmed during the study.

Ключевые слова: расширение; усадка, вяжущее, тесто, метакаолин.

Keywords: expansion; shrinkage, binder, dough, metakaolin.

В настоящее время на кафедре технологии строительных материалов и метрологии Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета продолжаются научные исследования, в том числе, в области вяжущих веществ и сухих смесей, а также дисперсно-армированных бетонов[1-3].

В рамках выполнения одного из таких исследований была предпринята попытка оценить стойкость алюмоборосиликатного стекловолокна в среде гидратирующих минеральных вяжущих веществ [4]. Проводились эксперименты с гипсовым и цементным вяжущим, а также с гипсоцементно-пуццолановым. На одном из этапов описываемого исследования производился подбор состава ГЦПВ, который включал определение активности минеральных добавок, в том числе кислой золы, микрокремнезема и метакаолина. В результате исследований был сделан такой вывод, что применение метакаолина в качестве минеральной добавки в ГЦПВ позволяет получать прочный и водостойкий камень. Однако, была обнаружена некоторая особенность этого камня: в возрасте 1 месяца был произведен рентгенофазовый анализ и оказалось, что в составе этого камня присутствует 32-водный эттрингит, в количестве 37 %. Предполагалось, что образование такого количества эттрингита должно приводить к растрескиванию полученного камня, однако этого не наблюдалось, напротив, его прочность оказалась выше других в данной серии испытаний. В ходе анализа полученных данных было сделано предположение, что образование эттрингита происходит в раннем возрасте, в то время, пока тесто из такого вяжущего еще не схватилось и сохраняет пластичность, то есть способно деформироваться без потери сплошности. Для проверки этого предположения было принято решение произвести соответствующее испытание.

Специально для этого была разработана испытательная установка. Установка включает U-образную ванну. Одна торцевая стенка ванны не может перемещаться, а другая – может. Конструктивно эти перемещения ограничены. Эта стенка может перемещаться только вдоль ванны. Тесто из вяжущего укладывается в ванну и закрывается крышкой, а по перемещению подвижной стенки ванны можно судить о расширении или усадке теста. Контроль величины перемещений производится с помощью цифрового индикатора часового типа. С помощью несложного схемотехнического решения данные индикатора отправляются в компьютер 2 раза в минуту. По полученным данным можно построить диаграмму, характеризующую деформационные изменений во времени [5, 6]. Процесс испытаний показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Процесс проведения испытаний: а – укладка теста из вяжущего; б – устройство с закрытой крышкой; в – устройство с открытой крышкой и извлеченным образцом

Для проведения испытаний был выбран состав ГЦПВ с добавкой метакаолин: гипс – 387г, портландцемент – 77,4г, метакаолин – 793,4г. Расходы приведены на 1 литр. Для регулирования свойств теста из вяжущего указанного состава был применен пластификатор и лимонная кислота. Метакаолин ВМК-45, портландцемент ЦЕМ I 42,5Н, гипс строительный Г5.

В ходе выполнения испытаний была получена диаграмма, представленная на рисунке 2.

Рисунок 2. Диаграмма деформационных изменений во времени

На рисунке 1 представлена диаграмма зависимости величины относительного расширения теста из ГЦПВ, выраженной в % от времени от начала затворения вяжущего водой, выраженного в минутах. По графику видно, что расширение практически прекратилось в возрасте, 70 минут. Диаграмма начинается с 10 минут, поскольку это время потребовалось для приготовления смеси, ее укладки в ванну и включения индикатора. Параллельно производился контроль времени начала и конца схватывания теста, с помощью прибора Вика. Время начала составило 18 минут, а конца – 19 минут.

Список литературы:

1. Плотникова, А. А. Оценка стойкости стеклянных волокон в среде гидратирующего портландцемента / А. А. Плотникова, О. В. Косарикова, В. И. Бокарев // Молодой ученый. – 2021. – № 20(362). – С. 117-123.
2. Результаты подбора состава гипсоцементно-пуццоланового вяжущего / М. И. Жаворонков, Д. А. Пантелеев, Е. С. Желнина, А. Е. Малиновская // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. – 2025. – № 1-3(100). – С. 125-131.
3. Определение характеристик трещиностойкости стеклофибробетона на гипсоцементно-пуццолановом вяжущем / М. И. Жаворонков, Д. А. Пантелеев, А. Козуб [и др.] // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. – 2022. – № 8-2(71). – С. 31-35.
4. ГОСТ 32650-2014 (ISO 2078:1993). Стекловолокно. Нити. Типы и марки : межгосударственный стандарт : дата введения 2015-06-01. — Текст : электронный // Меганорм : [сайт]. — URL: https://meganorm.ru/Data2/1/4293771/4293771358.pdf (дата обращения: 15.06.2026).
5. ГОСТ 23789-2018. Вяжущие гипсовые. Методы испытаний : межгосударственный стандарт : дата введения 2019-05-01. — Текст : электронный // Меганорм : [сайт]. — URL: https://meganorm.ru/Index2/1/4293734/4293734318.htm (дата обращения: 15.06.2026).
6. ГОСТ Р 56930-2016 (ИСО 6873:2013). Стоматология. Гипсовые материалы : национальный стандарт Российской Федерации : дата введения 2017-01-01. — Текст : электронный // Меганорм : [сайт]. — URL: https://meganorm.ru/Data2/1/4293719/4293719462.pdf (дата обращения: 15.06.2026).