СМЕШАННЫЕ ГИПСЫ

ТОНКОМОЛОТЫЕ ДОБАВКИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПРОЧНОСТЬ ТИГРОВЫХ отливок

Добавление тонкомолотых минеральных веществ к гипсу при затворении его с водой (а также в гипсовых бетонах и. растворах) вызывает:

1) изменение' активности вяжущего с получением так на­зываемого смешанного гипса;

2) изменение гидравлических свойств гипса с образованием так называемого смешанного гидравлического гипса.

В настоящем разделе рассматриваются только1 свойства сме­шанного гипса, т. е. тот случай, когда гидравлические свойст­ва полуводного шпса не изменяются, а получаемое вяжущее относится к разделу твердеющих только в воздушно-сухих ус­ловиях. Смешанный гидравлический гипс и его свойства опи­сываются в специальной главе (стр. 83).

В практике применения полуводного гипса установилось пра­вило, что при изготовлении гипсобетонных (или растворных) отливок не следует допускать в качестве заполнителя тонких минеральных веществ; поэтому все тонкие фракции заполни­теля тщательно отсеивались. Причиной этому установившему­ся правилу, очевидно, являлись небольшая активность полу­водного гипса и незнание действительных строительных его свойств, так как не было сколько-либо разработанной теории прочности отливок из полуводного гипса.

Автором в ЦНИПС (1944—1947 гг.) были проведены ис­следования влияния тонкомолотых добавок на прочность гип­сового камня [10, 11, 121

Исследовались следующие тонкомолотые добавки: 1) мо­лотый известняк, 2) молотый котельный шлак, 3) молотый агломерат, полученный от спекания зол ТЭЦ, 4) зола ТЭЦ, 5) молотый кирпичный бой, 6) молотая глина.

Все исследования проведены на высокопрочном гипсе, по­лученном по методу саімозапаривания.

Приготовление смеси различного - состава производилось путем смешивания двух сухих порошков (гипс+добавка) в заданных соотношениях по весу.

Образцы-кубики размерам 7,07X7,07X7,07 см, предназна­ченные для испытания на сжатие, готовились из смеси одина­ковой пластичности, устанавливаемой вискозиметром-цилинд­ром по расплыву лепешки с rf=12 см.

Количество близнецов принималось по 6, из которых 3 ис - пытывались через 3 часа после их изготовления, а остальные 3 перед испытанием высушивались до постоянного веса при t= = + 40°.

Испытание растяжению производилось на восьмерках стан­дартного образца. Отформованные образцы освобождались из форм через 30 мин. и затем взвешивались.

Применяемые добавки и гипс по тонкости помола соответ­ствовали требованиям ТУ 33-44 (остаток на сите № 200 не более 10%).

Смешивание порошков производилось не путем совместного помола, а посредством перемешивания и двойного. просева через сито с отверстиями в 1 мм.

Добавка полученной из известняка каменной муки к полу­водному гипсу практически не меняет цвета и удельного веса •смеси, так как эти характеристики у обоих материалов по боль­шей части мало разнятся между собой ( кг=2,7, а =2,64). Поэтому этот смешанный. гипс является по существу замени­телем строительного гипса и гипса, предназначенного для целей архитектурно-декоративных.

Свойства этого вяжущего можно видеть из эксперименталь­ных данных, приведенных в табл. 9.

Из данных этой таблицы прежде всего следует отметить весьма важный факт: при постоянной консистенции наблю­дается постоянство расхода воды для смеси, где добавка ка­менной муки составляет от 75% и более от веса; гипса. При постоянном расходе воды изменение расхода гипса меняет и, водогипсовое отношение, что влечет за собой изменение актив­ности. гипса. В таблице приведен подсчет прочности на сжа­тие по формуле (7), где В/Г—отношение принято то, которое указано в табл. 9.

Сравнивая полученные экспериментальные прочности на сжатие с теоретическими (тч по формуле), следует отметить исключительное их совпадение; следовательно, этот вид сме­шанного гипса меняет свою прочность как и чистый полувод­ный в зависимости от количества воды, принятой при затворе - нии. Необходимо при этом отметить некоторые особенности этого смешанного гипса, которые. могут быть с успехом исполь­зованы в промышленности. Во-первых, с изменением прочно­сти отливки объемный вес последней практически не изменяет­ся, что не имеет места при отливках из чистого полуводного гипса. Во-вторых, водовяжущее отношение при добавке камен­ной муки более 50% практически стабильно и составляет во всех случаях 0,30, а это дает расход воды при затворении сме­си с уменьшением на 25% в сравнении с полуводным гипсом той же активности. Этот вид вяжущего имеет удлиненные сроки схватывания. Но при этом следует всегда учитывать, что удлинение сроков схватывания вызывается не чем иным, как увеличением водогипсового отношения при затворении смеси. Поэтому при применении смешанного гипса в качестве вяжу­щего в бетонах и растворах «следует учитывать каждый раз водогипсовое отношение.

В табл. 10 демонстрируется изменение сроков схватывания чистого полуводного гипса в зависимости от изменения водо­гипсового отношения и дается сравнение со сроками схваты­вания смешанного гипса.

Строители часто применяют для удлинения сроков схваты­вания гипса увеличение воды в гипсовых растворах (особенно штукатурных). Из табл. 9 и 10 нетрудно видеть, как катастро­фически сказывается на прочности раствора такой способ уд­линения сроков схватывания.

Добавка каменной муки к полуводному гипсу весьма по­лезна при производстве изделий из гипса, а также при произ­водстве гипсобетонных изделий средних и низких марок ПРИ нецелесообразном использовании высокой активности полувод­ного гипса, а также при необходимости получать жирные гипсо­вые смеси.

Добавка молотого котельного шлака, полученного от сжи­гания антрацитовых углей с остатком несгоревших частиц уг­ля до 10%, является весьма эффективной. В качестве иллюст­рации приводятся экспериментальные данные в табл. 11.

При сравнении расходов полуводного гипса из табл. 9 с расходами, приведенными в табл. 11 для одинаковых проч - ностей, можно установить близкое их сходство, но количест­во добавки из молотого шлака требуется меньше и объемные веса изделий соответственно получаются также меньше; та­ким образом, оказывается, что добавку молотых котельных шлаков вводить в изделия выгоднее, чем добавку каменной муки.

Смешанное хранение образцов проводилось в следующем по­рядке. Изготовленные образцы на следующий день погружались в ванну с водой, где они находились 2 недели. После двухне­дельного пребывания в воде кулики вытаскивались из ванны и хранились в воздушно-сухих условиях, а за сутки до испытания помещались в сушильный шкаф, где поддерживалась темпера­тура от +40 до + 50°. Это высушивание преследовало цель вы - равнить влажность образцов с образцами, хранившимися 28 су­ток в воздушно-сухих условиях, что, как видно из табл. 11, бы­ло достигнуто.

Расчет прочности по формулам для этого вида добаївки так­же вполне возможен. Расхождения, имеющиеся между теорети­чески подсчитанными и полученными экспериментально, нич­тожны для составов до 1:2, т. е. составов, имеющих практиче­ское значение. Расход воды для получения смеси одинаковой консистенции также постоянен и в среднем составляет 520 л/м

Смешанное хранение образцов, т. е. воздушно-сухое и вод­ное, приводит в конечном счете к незначительному снижению

Прочности, после того как образцы были подвергнуты высуши­ванию.

Добавка молотого агломерата, полученного путем спекания зол ТЭЦ, проверялась также на образцах, хранившихся 28 су­ток в воздушно-сухих условиях и на образцах, прошедших, как и в предыдущем случае, смешанное хранение. Полученные экс­периментальные данные представлены в табл. 12.

Анализируя данные табл. 12, необходимо прежде всего кон­статировать, что эта добавка агломерата к гипсу не придает гидравлических свойств вяжущему.

Эта добавка, как и добавка каменной муки, довольно быст­ро стабилизирует водогипсовое отношение; при соотношении 1:0,5 оно уже равно 0,34 при постоянном В/Г=0,33.

При постоянной пластичности смеси для различных составов расход воды постоянен и составляет примерно 475 лім3. Можно считать, что изменение прочности соответствует изменению во­догипсового отношения, как это было принято для расчета сме­шанных гипсов. Сроки схватывания гипса повышены. Образцы, прошедшие смешанное хранение, т. е. высушенные после пол­ного увлажнения, показали _ сохранение прочности для составов до 1:1,5 и незначительное снижение для смесей с большим со­держанием добавки - Из данных табл. 12 видно, что молотый агломерат следует считать выгодной добавкой, особенно в том •случае, если и їв качестве крупного заполнителя будет приме­няться агломерированный шлак, получаемый от спекания зол и шлаков.

Таблица 12

Отношение при затворе-

Предел прочности при сжатии в кгсм2

Расход материала в кг на 1 л3

Вес 1 л3 бетона в кг

Добавка золы ТЭЦ также представляет несомненный инте­рес; поэтому был исследован и этот вид смешанного гипса. Для

Экспериментальных исследований была взята зола, полученная от сжигания антрацитовых углей. Потеря при прокаливании со­ставила 26%. Остаток при просеве на сите 4 900 отвісм2 соста­вил 16,8%. Объемный вес золы был определен в 550 кг/м'1.

Смешивание высокопрочного гипса с золой производилось в сухом виде. Порошок и отливки имеют серый цвет. Анализируя полученные экспериментальные данные, приведенные в табл. 13, необходимо прежде всего отметить, что и этот смешанный гипс іможет быть запроектирован в соответствии с требованиями за­данной прочности. Можно отметить также постоянство сроков схватывания и несомненный экономический эффект, получаю­щийся от применения смешанного гипса с добавкой золы ТЭЦ; так, например, гипс марки 90 может быть получен в этом слу­чае всего лишь при расходе 672 кг гипса вместо обычного рас­хода гипса 1 ООО—1 100 кг при получении той же марки. Раз­ница в расходе гипса возмещается золой, являющейся, как из­вестно, дешевым отходом электростанций. Особенно эффективно это вяжущее при изготовлении перегородочных плит, включая и производство этих плит на карусельной машине; в этом случае расход гипса составит всего лишь 500—550 кг на 1 м3, т. е. поч­ти вдвое меньше против существующего расхода. Испытание образцов на растяжение показывает, что и в этом случае мате­риал не имеет отклонений, от свойств обычного строительного' гипса.

Добавка сухой молотой глины к высокопрочному гипсу так­же представляет значительный интерес для приготовления сме­шанного гипсового вяжущего. Для экспериментов была взята глина Лианозовского кирпичного завода. Тонкость помола ха­рактеризовалась остатком в 12,5% на сите 900 отв/см2- Объем­ный вес глины—900 кг/ж3. Порошки смешивались в сухом ви - де до затворения их водой. Анализируя помещенные в табл. 14 данные, как и в предыдущем случае, можно отметить законо­мерность изменения активности вяжущего в зависимости от из­менения водогипсового отношения. Экономический эффект и в данном случае несомненен. Следует отметить, что этот смешан­ный гипс отличается хорошей пластичностью. При составах вы­ше, чем 1 : 2 отмечаются усадочные явления. Проведенные иссле­дования составов 1:2; 1:3; 1:4 показали, что прочность в сухих образцах находится в пределах 40—50 кг/см5 во всех случаях, но имеющиеся явления усадки не позволяют рекомендовать эти составы к применению в строительных изделиях.

Добавка молотого кирпичного боя к полуводному высокопроч­ному гипсу представляет собой довольно заманчивую добавку, так как получается материал приятного розового цвета, светло­го или темного тона.

Проведенные исследования, представленные в табл. 15, пока­зали, что и в данном случае расход воды на 1 ж3 отливки при постоянной консистенции теста постоянен и составляет пример­но 485 л. Изменение прочности также происходит пропорцио­нально изменению водогипсового отношения, и формулы, пред­ложенные выше для расчета прочности и подсчета расхода гипса, также пригодны и в данном случае. Изменение сроков схва­тывания незначительно'. Объемный вес отливки от изменения состава смеси почти не изменяется. Прочность отливки при длительном насыщении водой образцов, погруженных после из­готовления в воду, не увеличивается, что свидетельствует о на­личии воздушного вяжущего, по своим свойствам полностью совпадающего оо свойствами строительного гипса.

Экономические предпосылки также благоприятны для этого смешанного гипса, так как при расходе всего лишь 500 кг гип­са на 1 мл отливки получается прочность, эквивалентная для гипса I сорта (по ГОСТ 125-41).

Проведенные исследования трех компонентных составов — пиле, молотый кирпичный бой и известь—также не обнаружи­ли гидр авличности этого вяжущего.

Заканчивая обзор смешанных (негидравлических) гипсов, следует еще раз отметить их прогрессивность, так как эти гип­совые вяжущие, изготовляющиеся из местных материалов, при­водят к снижению стоимости и изменяют свойства гипса в луч­шую для /Строительных целей сторону-

Все изложенное позволяет рекомендовать строительной про­мышленности этот новый материал к широкому применению.