Статья опубликована в рамках: XXVI Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 18 ноября 2014 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Архитектура, Строительство

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Богдокумова С.В. КОМПОЗИЦИОННЫЕ ГИПСОВЫЕ ВЯЖУЩИЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГОРЕЛЫХ ПОРОД ДЛЯ ПЕНОБЕТОНОВ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XXVI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 11(25). URL: http://sibac.info/archive/technic/11(25).pdf (дата обращения: 17.10.2019)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

КОМПОЗИЦИОННЫЕ  ГИПСОВЫЕ  ВЯЖУЩИЕ  С  ПРИМЕНЕНИЕМ  ГОРЕЛЫХ  ПОРОД  ДЛЯ  ПЕНОБЕТОНОВ

Богдокумова  Светлана  Валериевна

студент  5  курса  инженерно-технического  института,  РФ,  г.  Якутск

Email Sveta_Bogd92@mail.ru

Егорова  Анастасия  Дмитриевна

научный  руководитель,  канд.  тех.  наук,  доцент  кафедры  ПСМиК,  ИТИ,  СВФУ,  РФ,  г.  Якутск

 

В  практику  малоэтажного  строительства  в  настоящее  время  активно  внедряются  низкомарочные  бетоны  и  материалы,  основу  которых  составляет  композиционное  гипсовое  вяжущее  вещество  (КГВ).  Такие  материалы  по  теплозащитным,  звукоизолирующим  свойствам  и  огнестойкости  превосходят  аналогичные  бетоны  и  материалы  на  портландцементе,  а  по  декоративным  и  экологическим  показателям  они  не  имеют  себе  равных  в  строительстве  [1].

Актуальность :  В  условиях  республики  Саха  (Якутия)  актуальным  является  разработка  экологически  чистых  энергоэффективных  стеновых  материалов,  получаемых  по  энерго-  и  ресурсосберегающим  технологиям.

Этим  требованиям  отвечают  легкие  бетоны  на  основе  гипсового  вяжущего  вещества,  в  которое  для  повышения  долговечности  вводят  гидравлические  добавки.

Цели  и  задачи:

1.  Оптимизация  состава  КГВ  с  применением  горелых  пород  Кильдямского  месторождения.

2.  Разработка  технологии  производства  неавтоклавного  ячеистого  бетона  по  плотности  D500  и  класса  по  прочности  B1,5  на  основе  разработанного  КГВ. 

3.  Получение  зависимостей  свойств  пенобетона  от  его  состава.

Пенобетон   —  это  искусственный  пористый  камень  получаемый  в  результате  твердения  рационально  подобранной  смеси,  состоящей  из:  композиционного  гипсового  вяжущего  (портландцемента,  горелой  породы,  суперпластификатора)  воды  и  пенообразователя,  регулирующего  плотность. 

Необходимо  применение  специальных  модифицирующих  добавок,  замедляющих  схватывание,  повышающих  прочность  и  водостойкость.  Подобные  составы  вяжущих  на  основе  модифицированного  гипса  известны  давно  и  носят  названия  ГЦПВ  (гипсоцементно-пуццолановое  вяжущее)  и  КГВ  (композиционное  гипсовое  вяжущее).

Исследование  свойств  сырьевых  компонентов  для  производства  композиционного  гипсового  вяжущего  (КГВ):

1.  Определялся  химический  состав  исходных  материалов.

2.  Отрабатывалась  технология  получения  гипсового  вяжущего  вещества.

3.    Исследовалась  возможность  применения  местного  сырья  для  производства  гипсового  вяжущего.

Гипс  —  быстротвердеющее  воздушное  вяжущее,  состоящее  из  полуводного  сульфата  кальция  CaSO4  •  0,5Н2О,  получаемого  низкотемпературной  (<200°С)  обработкой  гипсового  сырья.

Сырьем  для  гипса  служит  в  основном  природный  гипсовый  камень,  состоящий  из  двуводного  сульфата  кальция  (CaSO4•2Н2О)  и  различных  механических  примесей  (глины  и  др.).  В  качестве  сырья  могут  использоваться  также  гипс  содержащие  промышленные  отходы,  например,  фосфогипс,  а  также  сульфат  кальция,  образующийся  при  химической  очистке  дымовых  газов  от  оксидов  серы  с  помощью  известняка.  Все  это  указывает  на  то,  что  проблем  с  сырьем  для  гипсовых  вяжущих  нет.

Получение  гипса  включает  две  операции:

·     термообработку  гипсового  камня  на  воздухе  при  150...  160  °С;  при  этом  он  теряет  часть  химически  связанной  воды,  превращаясь  в  полуводный  сульфат  кальция  β-  модификации: 

 

CaSO4  •  2Н2О  →  CaSO4  •  0,5Н2О  +  1,5Н2О

 

·     тонкий  размол  продукта,  который  можно  производить  как  до,  так  и  после  термообработки;  гипс  —  мягкий  минерал  (твердость  по  шкале  Мооса  —  2),  поэтому  размалывается  он  очень  легко.

Таким  способом  производится  основное  количество  гипса;  обычно  для  этого  используют  гипсоварочные  котлы.  Доступность  сырья,  простота  технологии  и  низкая  энергоёмкость  производства  (в  4...5  раз  меньше,  чем  для  получения  портландцемента)  делают  гипс  дешевым  и  привлекательным  вяжущим.

Горелые  породы  представляют  собой  метаморфизованные  угленосные  породы,  подвергнутые  обжигу  при  подземных  пожарах.  Необходимые  фракции  этого  материала  получают  его  дроблением  с  последующей  сортировкой. 

Горелые  породы   представляют  собой  продукты  обжига  песчаников  и  сланцев  угленосной  толщи.

Главной  составной  частью  горелых  пород  является  обожженная  глина.  Качество  этих  пород  как  гидравлических  добавок  определяется  их  составом  и  условиями  обжига.  В  зависимости  от  вида  преобладающих  примесей  различают  несколько  подгрупп  горелых  шахтных  пород;  чисто-глинистые  белого,  розового  и  светло-желтого  цветов,  железисто-глинистые  темно-красного  и  ярко-красного  цветов  и  песчанистые  кирпичного  цвета.

Были  проведены  исследования  при  кафедре  «Производство  строительных  материалов,  изделий  и  конструкций»  ИТИ  СВФУ  по  разработке  технологии  производства  ГВВ  на  базе  сырья  данного  месторождения.  Для  этого  был  определен  минералогический  и  химический  составы  гипсового  камня. 

Рентгенодифракционный  анализ  на  дифрактометре  D8  Discover  with  GADDS  показал,  что  исследуемый  материал  состоит  из  гипса  и  доломита  (рис.  1).  Красные  линии  —  линии  гипса  CaSO4·2H2O,  синие  —  доломита  CaMg(CO3)2.

 

Рисунок  1.  Рентгенодифракционная  диаграмма  гипсового  камня  Даппарайского  месторождения

 

Химические  составы  исследуемого  гипсового  камня  и  горелой  породы  определяли  рентгеноспектральным  анализом  на  спектромтере  SRS-3400.  Результаты  приведены  в  табл.  1  и  2.

Таблица  1.

Химический  состав  гипсового  камня  Даппарайского  месторождения

Содержание  компонентов,  %  от  общей  массы

CaO

SO3

MgO

SiO2

Cl

Al2O3

K2O

п.п.п.

34,21

56,5

5,37

3,4

0,27

0,095

0,023

0,132

 

Таблица  2.

Химический  состав  горелой  породы  Кильдямского  месторождения

Содержание  компонентов,  %  от  общей  массы

CaO

K2O

Na2O

Fe2O3

MgO

Al2O3

SiO2

P2O5

Cl

TiO2

0,544

3,37

1,27

3,261

0,096

9,61

81

0,32

0,16

0,162

 

В  дальнейшем  гипсовый  камень  был  подвержен  измельчению  и  термической  обработке  в  сушильном  шкафу  СНОЛ  300  при  температуре  150  ºС.  Так  как  гипсовое  сырье,  отобранное  для  эксперимента  содержало  большое  количество  примеси  доломита,  было  решено  провести  селекционный  отбор  с  целью  уменьшения  его  содержания.  После  термической  обработки  гипсовое  вяжущее  получили  измельчением  на  лабораторной  планетарной  мельнице,  а  затем  определили  его  основные  свойства.  Результаты  эксперимента  приведены  в  табл.  3.

Таблица  3.

Результаты  испытания  режима  тепловой  обработки

Режим  тепловой  обработки  гипсового  камня

Свойства

Тонкость  помола,  %

Нормальная  густота,  %

Сроки  схватывания

Предел  прочности  при  изгибе,  МПа

Предел  прочности  при  сжатии,  МПа

Начало,  мин

Конец,  мин

t=150°

19,06

55,4

6—30

8—45

2,55

3,1

t=140º

23,00

58,0

1—00

5—30

1,43

1,2

t=160º

9,66

58,0

2—00

8—00

2,43

2,6

На  растворе  солей  (NaCl,  NaHCO3)  при  t=90º

19,96

43,0

5—30

7-00

3,19

4,2

 

Анализ  полученных  данных  показывает,  что  уменьшение  количества  примесей  доломита  положительно  влияет  на  марочную  прочность.  При  этом  сокращение  его  содержания  на  15  %  дает  повышение  предела  прочности  при  сжатии  в  возрасте  2  часа  на  2  МПа.  Это  позволяет  предположить,  что  на  чистом  гипсовом  сырье  можно  будет  получить  вяжущее  марки  Г5-Г6.

Были  также  определены  свойства  разных  гипсовых  вяжущих.  Свойства  показаны  в  табл.  4.

Таблица  4.

Результаты  определения  основных  свойств  разных  ГВВ

ГВВ

Свойства

Тонкость  помола,  %

Нормальная  густота,  %

Сроки  схватывания,

Предел  прочности

Начало  мин  -  сек

Конец

мин  -  сек

при  изгибе,  МПа

при  сжатии,  МПа

Алебастр

12,66

56

5—30

7—30

4,03

Сунтарское  сырье

20,76

52

3—00

6—00

8,14

Даппарайское  сырье

20

19,1

55,4

6—30

8—45

0,69

 

Для  данного  исследование  был  использован  органический  пенообразователь  французского  происхождения  марки  FoamCem.

Были  изготовлены  образцы  пеногипсовых  кубов  с  размерами  ребра  10х10х10  см.  Составы  которых  приведены  в  таблице  5  и  6.

Таблица  5.

Результаты  испытания  при  плотности  D 500

Наименование

Масса  гипса,  грамм

Объем  пены,  литр

Кол-во  воды

Масса  образца,  грамм

Плотность,  гр/см3

Прочность,  МПа

1

Состав  1

500

0,5

280

480,52

0,490

0,729

2

Состав  9

500

0,5

280

530,58

0,541

0,675

3

Состав  11

500

0,5

280

549,09

0,560

1,206

4

Состав  13

500

0,5

280

559,73

0,583

0,775

5

Состав  7

500

0,6

280

513,81

0,513

0,443

6

Состав  8

500

0,6

280

489,65

0,525

0,216

 

Таблица  6.

Результаты  испытания  при  плотности  D 600

Наименование

Масса  гипса,  грамм

Объем  пены,  литр

Кол-во  воды

Масса  образца,  грамм

Плотность,  гр/см3

Прочность,  МПа

1

Состав  3

600

0,4

336

672,93

0,731

1,738

2

Состав  4

600

0,4

336

626,3

0,632

1,806

3

Состав  10

600

0,5

336

594,38

0,600

0,938

4

Состав  12

600

0,5

336

656,69

0,684

2,224

5

Состав  2

600

0,5

336

514,22

0,514

0,858

6

Состав  14

600

0,5

336

592,92

0,581

0,920

7

Состав  6

600

0,5

336

625,48

0,651

1,114

8

Состав  5

600

0,5

336

641,1

0,654

0,678

 

Результаты  показывают,  что  при  плотности  D500  образцы  пеногипсовых  кубов  не  дают  достаточно  высокую  прочность.  Увеличение  содержания  пены  отрицательно  влияет  на  прочность,  а  ее  уменьшения  приводит  к  снижению  объема  пеногипсового  теста.

При  плотности  D600  и  при  количестве  пены  0,4  л  образцы  показывают  достаточно  высокую  прочность.  В  целях  экономии  гипсового  вяжущего  и  пены  планируется  ввести  добавку  горелой  породы  Кильдямского  месторождения.

В  дальнейшем  будет  проведена  исследование  свойства  горелой  породы  и  ее  влияние  на  свойства  пеногипса.

 

Список  литературы:

1.Волженский  А.В.  Вяжущие  вещества.  М.,  1989.

2.Объяснительная  записка  к  обзорной  карте  месторождений  строительных  материалов  ЯАССР.Т.  1,  Т.  2.  М.,  1988.

3.Ферронская  А.В.  Долговечность  гипсовых  материалов,  изделий  и  конструкций.  М.,  1984

Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий