Диссертация (Безобжиговые гипсовые композиты с повышенными эксплуатационными свойствами), страница 9

Это шлаки и золы [77, 75, 77,78, 79, 80, 191].Многообразие физико-химических подходов к теории твердениякомпозиционных вяжущих на основе гипса и цемента, его деструкции впроцессе структурообразования и до настоящего времени не позволяетсформировать однозначной точки зрения, что объясняется недостаточнойстепенью изученности.Этот вопрос уже на протяжении многихдесятилетий остается дискуссионным [7].ИсследованияшколыА.В.Волженского,посвященныегипсоцементно-пуццолановым вяжущим, показали, что система «гипс –цемент – минеральная добавка» обладает достаточно высоко прочностьюи водостойкостью. Но – в ранние сроки твердения.

В отдаленные сроки –в системе возникают деформации, которые могут приводить к потерепрочности.Причемразные исследователиполучалирезультаты,53противоречащие друг другу. Так, одни из них получали высокиепоказатели коэффициента размягчения ираннейпрочностипридобавлении 3 – 10 % пуццолановой добавки. По мнению других авторов,такое содержание добавки не может оказать какого-либо влияния натвердение системы и свойства композиционного вяжущего. Если гипсоваясистема имеет в своем составе более 20 % портландцемента, то добавка непредотвращает, а лишь отсрочивает деструктивный процесс.

Даже, когдав начальные сроки система характеризовалась высокими физикомеханическими показателями прочности и водостойкости, спустя 30 иболеесутоквсистемепроисходилиизменения,приводящиекдеформации, образованию трещин и разрушению камня [123]. Характердеструкции зависел от параметров среды,состава портландцемента имногих других причин [124].Известно, что потеря прочности и полное разрушение, преждевсего, может служить результатом развитиякристаллов эттрингита.

В случае превышениягидросульфоалюминатаобъемапоргипсовогов структуре камнярастущего объемакамня,начинаетсякремнеземистойдобавкидеструктивный процесс.Добавлениеспособствуетвсоставпереходугидросульфоалюминатасистемыопаснойкальциявысокоосновнойв низкоосновную,формыпоскольку онсвязывает выделяющийся в процессе твердения портландцементаСа(ОН) 2, тем самым предотвращая развитие коррозионных процессов.Исследователями[123,125]подтверждаетсяобразованиемоносульфатного гидросульфоалюмината.Исследователями установлено, что немаловажным фактором,способным ускорить развитие эттрингита, является внешняя среда.Повышенная влажность илиприсутствующая водная среда [22]способны вызвать разрушительные процессы в композициях на основе54гипсас добавкой портландцемента.

Присутствие определенного объемаминеральных гидравлических добавок природного или техногенногопроисхождения, которые содержатпозволяетстабилизироватьактивную форму кремнезема,систему,причем,помнениюА.В.Волженского и др. [22], кинетика набора прочности идентична кинетикитвердения гипсового вяжущего.В.Б.

Ратиновым была высказана иная точка зрения. По его мнению,деструкция ГЦПВ может быть определена не количеством эттрингита,образующегося в порах гипсового камня.Определяют коррозионныйпроцесс место его кристаллизации, а также сроки твердения и скоростьроста кристаллов эттрингита.образованиегидроксидаКогда в системе «гипс-цемент» идеткальция,тоскоростькристаллизациигидросульфоалюмината может быть снижена за счет образования на егооснове «фазо разделяющей пленки». Она может затормаживать процессгидратациииразвитиекристаллизациивысокоосновнойформыгидросульфоалюмината кальция.Современные исследователи подтверждают отсутствие в отдаленныесроки твердения высокосульфатных формгидросульфоалюминатавслучае использования и нормирования веществ, способных вступать вовзаимодействие с гипсом с образованием водостойких соединений или засчет их гидратации.К ним относят, прежде всего, металлургическиеотходы в виде шлаков [65], а также золу-унос, отходы керамическогопроизводства, базальтовые отходы, топливные шлаки и др.

добавки. Вработах [7, 12, 24, 27, 48, 71] отражены результаты исследованийприведены оптимальные составыис такими добавками на основеприродного и техногенного сырья.Эффективность введения добавок – отходов промышленности(доменногошлака,топливногошлака,золТЭЦ)вводостойкиекомпозиционные вяжущие на основе гипса определяется различными55исследователями по-разному.

Так, подчеркивалось влияние АМД напроцесс структурообразования КГВ,на участие в физико-химическихпревращениях, на их модифицирующую роль в различных условияхтвердения [39].Исследования посвящены получению композицийоснове гипсового вяжущего, но ине только наего заменяющих гипсосодержащихотходов.

Так, в работе [12] приведены результаты исследования свойствсмешанного вяжущего, полученного на основе отхода промышленности –борогипса. Особенность его состава– наличие кремнезема. В составсмешанного водостойкого вяжущего наряду с борогипсом вводилсяпортландцемент, как добавка, сталеплавильный шлак, а также гидроксидкальция в количестве5 %.Известна также гипсоцементная композиция, получаемая на основедругого гипсосодержащего отхода – витаминного гипса. В составводостойких композиций входили также природные минеральные добавки– трепел, опока, или техногенные- зола ТЭЦ, пыль керамзитовогопроизводства.

Однако последние не показали положительных результатовв композиционных вяжущих на основе гипсоцементной композиции.Исследователи объясняли их невысокую эффективность – материал на ихоснове имел низкие водостойкость и прочность – ненадлежащимколичеством кремнезема в их составе [7] .Еще одним отходом, на основе которого получен водостойкийкомпозиционный материал является фосфогипс-дигидрат.добавокв композиционное вяжущееВ качествена основе фосфогипсаиглиноземистого цемента вводили микрокремнезем и негашеную известь.Причем содержание самого фосфогипса-дигидрата составляло не менее70 %.

Вяжущее характеризовалось быстрым структурообразованием – ктрем суткам прочность камня составляла половину от величиныегоконечной прочности. Бетон на основе данного техногенного вяжущего56имел прочностьв двадцати восьмисуточномКоэффициент размягчения бетона колебался ввозрасте– 13 МПа.диапазоне 0,7  0,8 .Включение в состав композиции известкового вяжущего объяснялосьисследователями необходимостью нейтрализации примесей, находящихсяв составе фосфогипса.Водостойкость гипсовых материалов, получаемых из фосфогипсадигидрата или двуводного гипса может быть повышена за счетиспользованиядобавкиполугидратаОдновременнополугидратсоздаетсульфатакальциянеобходимоев[27].системепересыщение [8, 23, 24, 52].Водостойкость и высокую прочность может обеспечить введениесоединений на основе кальция – Ca(NO3)2, CaCl2, CaHPO4, CaCO3.

Или наоснове сульфатов - кобальта, кальция или калия. Они могут быть электролитами,или неэлектролитами, как в случае использования оксидов – CdO или MgO. Врезультате взаимодействия с гипсом соединения переходят в мало- илинерастворимые компоненты.Материалы, получаемые с обработкой поверхности расплавленнойсерной пропиткой отличаются не только повышенной водостойкостью, ноиморозостойкостью(коэффициентморозостойкости-0,85 ),водостойкость, характеризуемая коэффициентом размягчения составляла –0,92 [48].Для снижения пористости гипсового камня, получения подвижнойсмеси и предотвращения расслоения широко используют пластификаторы.Некоторыми исследователями установлено их отрицательное воздействиена твердение и свойства гипса, прежде всего – на его прочность [82].Отмечается, что регуляторы схватывания [51] снижают конечныепрочностные характеристики гипсового камня.57Другими исследователями установлено, что при использованиисовременных пластификаторов (супер-игиперпластификаторов) воптимальном количестве прочность камня повышается, что обусловленосокращением пор вследствие уменьшения водосодержания в смеси, еепластификации, а также – адсорбционным модифицирующим эффектом.Дополнительно предлагается вводить в состав сырьевых смесейполимеры, стабилизаторы и другие компоненты, замедляющие срокисхватывания и способствующие полимеризации.

Повышение прочноститаких модифицированных структур объясняется и дополнительным, такназываемым «сетчатым армированием» гипсового камня в результатеполимеризации.Однако, комплексы неорганических добавок с точки зренияповышения структурных характеристик возможно имеют преимущества,потому, что могут положительно сказываться на характере пористостигипсового камня, так, минеральный комплекс, рассмотренный в работе[83], способен сократить в два и более раз размер пор в гипсовом камне.Использование органо-минеральных добавок в составе материала наоснове двуводного гипса: например, полимера в количестве 22 % вкомпозиции с 10 % кислой золы, обеспечивает повышение водостойкости(коэффициент размягчения модифицированного камня увеличивается до0,7) [48].Таким образом, модификация гипсового камня минеральнымидобавками, в отличие от органических, повышает физические имеханические свойства материалов на основе двуводного гипса, в томчисле – их водостойкость, ввидукристаллизации.Выводы по главе 1участия добавоквпроцессах58Обеспечение высокой прочности гипсового камня возможно путемформирования условий для образования кристаллической структурыкомпозита на основе двуводного гипса.Предлагаемые в источникахинформации способы формирования подобных условий основаны наусложнении технологического процесса и использовании предельныхтехнологических параметров, а, следовательно, – дополнительных затрат.Длярешенияпоставленнойэкспериментальных исследованийзадачинеобходимопроведениепо разработке основ безобжиговогоспособа получения гипсовых изделий непосредственно из двуводногогипса различной природы.Проведенный литературный обзор и анализ источников информациипо получения высокопрочного гипсового материала на основе двуводногогипса различного происхождения показывает:–отходыхимическойгипсосодержащимсырьем,промышленностиимеющимвысокиеявляютсяценнымперспективыдляполучения строительной продукции;–гипсосодержащие отходы промышленности, в первую очередь –фосфогипсовых производств, отличаются многообразием примесных соединений.Подобное многообразие, как в количественном отношении, так и в качественном,сдерживает широкое распространение ресурсосберегающих технологий на ихоснове, поскольку большинство из них требуют учета особенностей их состава ввиде проектирования индивидуальных траекторий их утилизации с учетомдополнительных затрат на перевод гипсосодержащих отходов в требуемоепо технологии состояниепутемихнейтрализации, промывки,последующей сушки, грануляции и т.д.;– использование гипсового камня в его естественном состоянии внастоящее время имеет наибольшие перспективы с точки зрениярешенияпроблемэнергосбережения;охраныокружающейсреды,ресурсо-и59–возможность формирования прессованной гипсовой структурына основе гипсосодержащих отходов установлена, но технически необеспечена соответствующими эффективными подходами;–ориентация на вовлечение в производство гипсовых игипсосодержащих отходов позволит восполнить отсутствие природныхсырьевых запасовгипса в регионах, которые не имеют собственныхместорождений;– формирование структуры систем на основе гипсосодержащихотходов или отходов гипсового камня, так или иначе, основано наиспользовании процессов гидратации, а, следовательно, фазе полугидрата,посколькурассмотренныегипсового камнявыше способы получения прессованногоиз двуводного гипса (техногенногои природногопроисхождения) опираются на использование следующих условий:применениепорошковдвуводногогипсавысокойдисперсности;применениеступени частичной дегидратации гипсовогокамня;–добавление гипсового вяжущего.применение дополнительной стадии – перевода дигидрата вполугидрат с последующей гидратацией – технологически усложняетпроцесс получениястроительных композитов, снижает их качество иудорожает производство.