Бетоны на основе гипса и композиционного гипсового вяжущего
Бетоны на основе гипса и композиционного гипсового вяжущего отличаются хорошим внешним видом, экологической чистотой, малой энергоемкостью, капиталоемкостью, сравнительно малой средней плотностью (500…1500 кг/м3) и теплопроводностью, несгораемостью, достаточной несущей способностью и долговечностью, удовлетворительными звукоизоляционными качествами. Материал легко режется, сверлится, гвоздится. Гипсобетон быстро твердеет без тепловой обработки.
На западе гипсобетонные изделия находят широкое применение в строительстве. Например, в США объем их производства и применения в 25 раз больше, чем в России.
Гипсобетон можно с успехом применять для изготовления внутренних стеновых панелей и блоков, перегородок, отделочных плит, гипсокартонных листов, архитектурных изделий, стяжек, сухих смесей, шпаклевки и других внутренних изделий, эксплуатирующихся в сухих условиях.
Бетоны на основе композиционного гипсового вяжущего может использоваться для производства наружных стен, перегородок, легких перекрытий, сантехкабин, венблоков, полов, гипсоволокнистых плит, отделочных работ, для изготовления монолитных изделий в построечных условиях с распалубкой через 0,5…1,5 часа и т. д.
Применение бетона на композиционном гипсовом вяжущем вместо портландцемента позволяет отказаться от тепловой обработки, что экономит 200 кг условного топлива на 1 м3 изделий, снижает потребность в производственных площадях в 2…3 раза за счет быстрой оборачиваемости форм, металлоемкость производства в 2…2,5 раза, сокращает расход электрической энергии в 2 раза, повышает производительность труда в 1,8…2,5 раза.
Для производства гипсобетона можно применять гипс марок Г2…Г25 и выше (ГОСТ 125) a и b - модификации и другие виды гипсового вяжущего (ангидритовое вяжущее и высокообжиговый гипс), получаемые как из природного сырья, так и отходов различных химических производств (фосфо, боро, серо, цитро, витаминный гипс). Гипсобетон быстросхватывающийся и быстротвердеющий неводостойкий материал, Кразм=0,3…0,45. Для повышения его водостойкости необходимо в состав материала вводить КОЖ 136 – 41, суперпластификаторы С – 3, 10 – 03 и другие, водорастворимые полимеры (смола №89, фенольные, карбамидные, эпоксидные и другие смолы, поливинилацетатные, поливинилхлоридные эмульсии, различные латексы, кремнийорганическую жидкость КОЖ 136 – 41 и другие), молотый гранулированный шлак и другие добавки.
Для активизации твердения ангидритового вяжущего в состав смеси необходимо вводить Na2SO4, K2SO4, FeSO4, Al2(SO4)3, известь, основные доменные гранулированные шлаки, золы от сжигания горючих сланцев и другие.
Строительный гипс схватывается через 5…15 минут. Замедлителями схватывания гипсовых вяжущих могут служить ПАВ (СДБ), декстрин, клеи, отход производства лимонной кислоты – упаренный фильтрат, кератиновый замедлитель и т. д.
В качестве заполнителей следует использовать естественный песок, пористые заполнители, органические заполнители (макулатура, древесные опилки, измельченная солома, камыш и т. д.).
Волокнистые материалы: асбест и заменители асбеста, стеклянные, полимерные, химические и органические волокна.
Композиционное гипсовое вяжущее (КГВ) (ТУ 21 – 53 – 110 – 91), отличающееся большей водостойкостью (Кразм=0,75). В его состав входят гипс ( ~ 70%), до 12,5% портландцемента и до 12,5% золы шлака, микрокремнезема, белой сажи, поташа, кальцинированной соды и т. д.
Высокопрочное гипсовое вяжущее повышенной водостойкости, получаемое из природного гипса и отходов различных производств (фосфо, боро, серогипс и др.) путем совместной тепловой обработки суспензии сырья и портландцемента, шлаков, зол, пуццолановых цементов. Прочность до 40 МПа, сроки схватывания 5…45 минут, коэффициент размягчения более 0,6.
Высокопрочный гипс с прочностью до 63 МПа можно получить, если продукт после гидротермальной обработки гипсового сырья при давлении 0,5 0,7 МПа в течение 4…6 ч., предварительно высушенный и измельченный до порошкообразного состояния, прогреть при температуре 120…140оС и атмосферном давлении с целью разложения остаточного двугидрата сульфата кальция.
Гипсошлаковые вяжущее с добавкой КОЖ 136 – 41 для обеспечения водостойкости материала. В качестве кремнеземистой составляющей можно использовать также трепел, золу-унос (10…30%). Хорошие результаты получаются, если в гипс вводить цементно-пуцциолановые добавки или взамен их портландцемент или известь (3…5%) совместно с КОЖ 136 – 41 (до 0,5%). Прочность до 60 МПа.
Высокопрочное ангидритовое вяжущее, получаемое при совместном помоле природного ангидрита и модифицирующих добавок (катализаторов и пластификаторов). Прочность 25…35 МПа, сроки схватывания 30…90 минут. Скорость набора прочности: через 3ч – 30…35% через сутки – 40…50%, а через 7 суток – 100%.
В качестве схватывания высокообжигового гипса можно применять квасцы, NaHSO4 и другие вещества.
Для армирования гипсобетона лучше использовать деревянную и любую неметаллическую арматуру (органические и минеральные волокна, сетки и холсты из минеральных волокон), и т. д. Поскольку гипсобетон не защищает сталь от корровли.
Высокопористая структура гипсобетона формируется за счет введения в состав смеси газо или пенообразующих добавок (см. гл. ).
Твердение гипсобетона и материала на основе композиционного гипсового вяжущего.
В основе процесса твердения гипсобетона лежит химическая реакция
CaSO4*0.5H2O+1.5H2O=CaSO4*2H2O+133кДж/кг
Параллельно протекают сложные физические процессы формирования структуры материала. Известны несколько теорий, объясняющих твердение вяжущих веществ, включая гипс (см. гл. ).
При твердении гипсобетона образуется до 80% кристаллической фазы, а его объем при этом увеличивается на 0,15…0,2%. Процесс твердения протекает очень быстро (до 40…50 минут). К этому моменту гипсобетон приобретает наибольшую прочность. Но по мере удаления влаги из гипсобетона (например при сушке) его прочность дополнительно возрастает, что связано с упрочнением контактов между кристаллами гипса. Прочность достигает максимального значения при полном высушивании материала.
Поскольку составляющими КГВ являются цемент, известь и активные минеральные добавки, то при твердении такого вяжущего естественно твердеет наряду с гипсовым и цементный камень (см. гл. ). В результате в составе бетона на основе КТВ находятся наряду с CaSO4*2H2O и минералы цементного камня, которые повышают водостойкость, прочность и долговечность материала.
Состав гипсобетона подбирается экспериментальным путем. Варьируются В/Г отношение, количество наполнителей и замедлителей или ускорителей схватывания. При этом В/Г может приниматься равным от 0,35…0,45 для гипса a - модификации до 0,6…0,7 – для гипса b - модификации. Дозировка замедлителей схватывания: СДБ, ССБ, клеи – 0,1…0,2% от массы вяжущего;
Кератиновый замедлитель – 0,1…0,5%, упаренный фильтрат – до 1,5% от массы гипса.
Для производства внутренних стеновых панелей можно использовать гипсобетон состава Г:П:опилки=1:1:1 (по объему).
Состав гипсобетона для производства внеблоков: гипс – 700, ппц – 100, зола – унос – 200, песок – 300 кг/м3, опилки – 3% от массы вяжущего.
Состав гапсобетона для изготовления сантехкабин:
Гипс – 50…75%,
Ппц (пц) – 15…25%,
Активная минеральная добавка – 10…25%.
Для изготовления гипсоволокнистых перегородок на вакуумформировочных машинах используется состав : 84…94% гипса, 4…14% волокнистой массы (растительные волокна) и до 2% проклеивающих веществ (жидкое стекло) и замедлителя схватывания смеси.
Для активизации твердения ангидритового вяжущего при его помоле или в состав формировочной смеси вводятся активизаторы в количестве 0,5…15% от массы вяжущего. Чаще применяется известь (3…5%). Можно использовать сульфат или бисульфат натрия с железным или медным купоросом (0,5…1% каждого от массы вяжущего), основной доменный гранулированный шлак (10…15%), обоженный при температуре 800…900оС доломит 3…8% от массы вяжущего.
