Строительніе статьи 1996

Гипсобетон на термоактивированном гипсовом щебне

Факторами, ограничивающими возможность Применения заполни­телей в гипсовых материалах, явля­ется невысокая прочность строи­тельного гипса и низкая адгезия гипсовых вяжущих к традиционным заполнителям: кварцевому песку,

Гравию и щебню из плотных извер­женных и карбонатных пород. В то же время известно, что применение в качестве заполнителя в гипсобе­тонах ангидритового или термоак­тивированного гипсового щебня позволяет благодаря структурному соответствию между вяжущим и заполнителем получить прочные и долговечные изделия [1, 2].

Вместе с тем известный способ термоактивации гипсового щебня [3] предполагает дегидратацию его до полугидрата с последующим выдер­живанием в водном растворе до достижения содержания в нем 13—17 % кристаллогидратной воды, что сложно и трудноосуществимо на практике ввиду низкой прочно­сти обожженного до полугидрата гипсового щебня.

Авторы предлагают термоактиви - ровать гипсовый щебень путем кратковременного обжига, приводя­щего к образованию на его повер­хности реакционноспособного слоя полугидрата.

Активная оболочка гипсового щебня взаимодействует с избытком воды затворения в гипсовом тесте, способствуя увеличению адгезии за­полнителя к вяжущему, повышению плотности и прочности гипсобетона при сжатии и изгибе.

В настоящей работе поставлена задача изучения влияния режима термоактивации гипсового щебня, применяемого в качестве заполни­теля, на физико-механические по­казатели гипсобетона. В работе ис­пользовали высокопрочное и быст - ротвердеющее композиционное ан­гидритовое вяжущее марки 300 (раствор с нормальным песком 1:3), разработанное в КГАСА [4]. В каче­стве заполнителя применяли гипсо­вый щебень фракции 5—10 мм, полученный дроблением гипсового камня Камско-Устьинского место­рождения. Обжиг гипсового камня осуществляли В лабораторной му­фельной печи.

Для нахождения оптимальных па­раметров режима термоактивации и состава гипсобетона был применен метод ротабельного композицион­ного планирования эксперимента. В качестве переменных факторов, влияющих на прочность гипсобето­на при сжатии и изгибе были приняты Х1 — температура обжига гипсового щебня, Хг — продолжи­тельность обжига гипсового щебня, Хз — массовая доля заполнителя в гипсобетоне.

Для каждой серии опытов из бетонной смеси (осадка конуса 4 см) изготовляли по три балочки

4- 4-16 см с применением кратко­временной вибрации. После распа­лубки образцы хранили в течение 28 сут в камере нормального хранения, а затем испытывали на изгиб и сжатие.

В качестве оптимизируемых фун­кций приняты предел прочности гипсобетона при сжатии (У1) и изгибе (У2).

В результате проведенных иссле­дований были получены следующие уравнения регрессий:

У) = 44,56 - 0,7X2 - 2,93Х3 -

- 3,2X1X2 - 4,48X1 " 3,74X1 -

- 1,07x1 ; (1)

У2 = 10,12 - 0,3X2 - 1ДЗХ3 -

- 0,78X1X2 - 2,48X1 - 2,33X1 -

- 1,64X1 . (2)

Полученные зависимости адек­ватно описывают результаты экспе­риментов. Значение критерия Фи­шера для уравнения (1) 2,43 при табличном 5,5; для уравнения (2)

1,4 При табличном 5,5.

Анализируя (1) и (2), можно отметить следующее. Оптимальные значения параметров режима обжи­га, позволяющие получить гипсобе­тон с максимальными значениями предела прочности при сжатии и изгибе для рассматриваемого ин­тервала значений количества запол­нителя в гипсобетоне (25— 50 мае. %), составляют: температу­ра обжига — 144—156 °С, продол­жительность обжига — 4—5,6 мин. Увеличение содержания заполните­ля в гипсобетоне от 25 до 50 мае. % Приводит к незначительному сниже­нию прочности материала.

Для сравнения свойств гипсобе­тона на основе композиционного ангидритового вяжущего с исполь­зованием заполнителя различной природы изготовляли гипсобетон­ные образцы. В качестве заполни­теля применяли щебень фракции

5— 10 мм: гипсовый, термоактиви­рованный по оптимальному режиму; гипсовый нетермоактивированный; ангидритовый Камско-Устьинского месторождения; доломитовый Кин - дерского карьера; сиенитовый Че­лябинского карьера.

Результаты испытаний прочности при сжатии и изгибе образцов в возрасте 28 сут при отношении вяжущего к заполнителю 1:1 при­ведены в таблице.

Как видно из приведенных дан­ных, по этим показателям образцы с использованием термоактивиро­ванного гипсового щебня превос­ходят образцы с нетермоактивиро­ванным гипсовым щебнем, доломи­товым и сиенитовым щебнем в качестве заполнителя. Их прочность при изгибе соответствует прочности гипсобетона с ангидритовым щебнем в качестве заполнителя.

Испытания на морозостойкость по ГОСТ 7025—87 показали, что образцы гипсобетона с термоакти­вированным по оптимальному ре­жиму гипсовым щебнем выдержали

50 циклов замораживания — отта­ивания, образцы на нетермоактиви­рованном гипсовом щебне — 35 циклов. Коэффициент размягче­ния гипсобетона на термоактивиро­ванном шебне составляет 0,7.

По данным оптико-микроско - нического анализа, для образцов гипсобетона с применением в каче­стве заполнителя термоактивиро­ванного щебня наблюдается мень­шая трещиноватость на границах вяжущее — заполнитель по сравне­нию с образцами, где применялся нетермоактивированный гипсовый щебень, что является одним из факторов, обеспечивающих значи­тельно луч шую сцепляемость запол­нителя с цементирующей массой.

Полученные оптимальные значе­ния параметров режима термоакти­вации гипсового щебня справедли­вы и в случае его применения в гипсобетонах на основе строитель­ного гипса, что подтверждается экспериментально. При этом в ка­честве вяжущего применяли строи­тельный гипс марки Г-4 Аракчин - ского гипсового завода. Предел прочности при сжатии гипсобетона с использованием термоактивиро­ванного гипсового щебня по срав­нению с гипсобетоном на нетермо­активированном щебне увеличива­ется с 6,1 до 9 МПа, предел прочности при изгибе — с 3,7 до

6 МПа.

Итак, применение термоактиви­рованного при оптимальном режи­ме гипсового щебня в гипсобетонах на ангидритовом вяжущем позволя­ет получить материал, который по прочностным показателям, морозо­стойкости и значению коэффициен­та размягчения соответствует требо­ваниям, предъявляемым к облицо­вочным пиленым плитам из мрамо­ра по ГОСТ 9480-89. Материал предназначен для изготовления де- коративно-облицовочных плит, ими­тирующих мрамор, для облицовки стен зданий и сооружений. Расход вяжущего в изделиях может быть снижен до 50 мае. %.

Список литературы

1. Будников П. П., Морова А. А. Адгези­онные свойства ангидритовых вяжу­щих // Строит, матер. 1969. № 10.

С. 20-22.

2. Будников П. П., Зорин С. П. Ангид­ритовый цемент. М.: Стройиздат. 1954. 92 с.

3. Ас. 1186601 (СССР). МКИС04В28/14.

4. Алтыкис М. Г., Рашчов Р. 3.. Булка Г. Р. и др. О механизме струк­турных преобразований гипса при тер­мической обработке // Изв. вузов. Строительство. 1994. № 12. С. 59—64.