Диссертация (1141516), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Минимальная средняя плотность притребуемой прочности необходима потолочным лепным украшениям. Чащевсего,онинаходятсянанесущихдеревянныхконструкциях(балках,перекрытиях). Такие конструкции со временем ослабляются и снижают своюнесущую способность. Традиционныегипсовые составы для реставрациилепнины имеют высокую среднюю плотность камня во влажном состоянии - до1850 кг/м3.
Следовательно, на ослабленных деревянных конструкцияхприменение традиционных гипсовых составов приведёт к увеличению прогибовили даже к разрушению лепнины и самих исторических конструкций.4.Проанализированоиспользованиегипсоцементно-пуццолановоговяжущего вещества. В них в качестве наполнителя для повышения прочности иводостойкости использовались цемент, диатомит, трепел, опока, золы,аморфный кремнезём, кварц и техногенные отходы. Для улучшения свойствгипсового камня вводили суперпластификатор, углеродные нанотрубки исиликатные наночастицы. Для облегчения вводили в гипсовые смеси древесныеопилки, гранулы из пеностекла, пенообразователи, керамзит и др.
Разработантакже способ получения пеногипсовой массы путём вакуумирования вкавитационномактиваторе-дезинтегратореиматериаланаосновеалюмосиликатных микросфер. Вместо гипса применялся также ангидрит ифосфогипс.5. Проанализировано использование полых стеклянных микросфер (ПСМС) вцементных растворах для кладочных и штукатурных работ, а также дляцементирования нефтяных и газовых скважин. Доказано, что полые стеклянныемикросферы имеют белый цвет и являются лучшим облегчающим наполнителемвцементныесистемыпосравнениюсалюмосиликатными(керамическими, серого цвета) полыми микросферами, а также традиционными27наполнителями (древесными опилками, вспученным перлитом и вермикулитом).6. На основании анализа научно-технической литературы была предложенанаучная гипотеза.Введение в гетерогенный гипсовый материал с полыми стекляннымимикросферами (ПСМС) поверхностно и химически активных метакаолина игидрофобно-пластифицирующей добавки позволит получить эффективныйгипсовый материал с пониженной плотностью для реставрационных работ засчет уплотнения и упрочнения структуры гипсового камня.282.
КОМПОНЕНТЫ СОСТАВА, ОБОРУДОВАНИЕ, АНАЛИЗКОМПОНЕНТОВ, РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И НАЧАЛЬНОГОСОСТАВА ГИПСОВОГО МАТЕРИАЛАИзготовление образцов и дальнейшие научные исследования былипроведены на лабораторной базе кафедры «Строительные материалы иматериаловедение» ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московскийгосударственный строительный университет» (НИУ МГСУ).2.1 Характеристики исходных материаловПолые стеклянные микросферы (ПСМС)Полые стеклянные микросферы серийно выпускаются промышленностьюРФ, США, Франции, Бельгии, Китая и др. стран.
Микросферы имеют наружныйдиаметр от 3...5 до 60 мкм, а средний размер - от 20 до 30 мкм, толщину стенки– 1...3 мкм, истинную плотность полой микросферы: 0,18...0,35 г/см3, насыпнуюплотность: 100...150 кг/м3, коэффициент заполнения объема: 0,62...0,65,коэффициент теплопроводности: 0,055...0,065 Вт/(м∙оС), прочность при 10 %-омразрушении: от 5 до 25 МПа. Химический состав ПСМС приведён в таблице2.1.
Промышленностью выпускаются простые или неаппретированные полыестеклянные микросферы (ПСМС) и аппретированные полые стеклянныемикросферы (АПСМС).В качестве аппрета используется кремнийорганическая жидкость-аминопропилтриэтоксисилан с формулой NH2 (CH2)3.Si(OC2H5)3. Расходаппрета обычно составляет 0,25...0,3 % от массы полых микросфер.Таблица 2.1 – Химический состав ПСМСОксидыSiO2Al2O3Fe2O3MgOSO2/SO3Количество,мас. %60-854-100-150-5ОксидыCaONa2OMnO2B2O3P2O5Количество,мас.
%8-200-102-100-429Микроструктура ПСМС представлена на рисунке 2.1.В экспериментах использовались полые стеклянные микросферы маркиМСО-«0» класса Б1, выпускаемые ОАО «Новгородский завод стекловолокна» поТУ-6-11-156-79 с изм.Рисунок 2.1 – Микроструктура ПСМСОни имеют следующие показатели:-истинная плотность – 0,3 г/см3;-прочность на гидростатическое сжатие при 10%-ом разрушении –11,3 МПа;- коэффициент заполнения объема – 0,65; толщину стенки 2...3 мкм.Рентгенограмма полых стеклянных микросфер представлена нарисунке 2.2.30Рисунок 2.2 – Рентгенограмма полых стеклянных микросферПредставленные показатели дают основание предположить, что лучшимнаполнителем в гипсовые системы для снижения их средней плотности, могутявлятся белые полые стеклянные микросферы с высокой прочностью икислотостойкостью.Именно такие свойства небходимы при ремонтных иреставрационных работах гипсовых элементов.
Это требуется для высокогокачестваработ.Дляпримененияоблегчённыхгипсовыхсистемприреставрационных работах необходима разработка ТУ, где будет определенсостав материала и свойства.Высокопрочный гипс для художественной лепниныВ экспериментах использовался высокопрочный гипс для художественнойлепнины марки Г16 БIII (α-модификации CaSO4∙0,5H2O). Он представляетсобой тонкомолотый порошок белого цвета, экологически безопасный материал.Его производит ЗАО «Самарский гипсовый комбинат» по ТУ 21- РСФСР-15390, изм. 1-5. Гипс получается путём дробления природного гипсового камня,термической обработкой в автоклаве, помолом и сепарацией.31Микроструктура гипсового порошка представлена на рисунке 2.3.Химический анализ гипсового порошка указан в таблице 2.2.Таблица 2.2 – Химический анализ гипсового порошкаОксидСодержание,%CaO57,1-58,1SO341,98-42,01ОксидСодержание,%SiO2-0,45-0,47-Были определены свойства высокопрочного гипса для художественной лепнины.Определение стандартной консистенциигипсового теста проводилось навискозиметре Суттарда по стандартной методике.
Стандартная консистенциигипсового теста была достигнута при В/Г=0,4. Расплыв лепёшки составил 180 мм.Определение сроков схватывания гипсового теста проводилось на приборе Вика.Рисунок 2.3 – Микроструктура гипсового порошка32Рентгенограмма гипсового порошка приведена на рисунке 2.4.Рисунок 2.4 – Рентгенограмма гипсового порошкаНа рентгенограмме гипсового порошка (рисунок 2.4) присутствуют пикиполуводного α -гипса и ангидрита.Микроструктура гипсового камня представлена на рисунке 2.5.Рисунок 2.5– Микростуктура гипсового камня33Рентгенограмма гипсового камня приведена на рисунке 2.6.На рентгенограмме гипсового камня (рисунок 2.6) видна высокаяинтенсивность пиков двуводного гипса.Рисунок 2.6 – Рентгенограмма гипсового камня без добавокБыли определены свойства высокопрочного гипса для художественнойлепнины, представленные в таблице 2.3.№образца123СредниезначенияТаблица 2.3 – Определение свойств гипсового камняСредняяПрочность, МПа, наВлажность, %,плотность, г/см3влажного сухогоизгибСжатие1,891,476,2818,318,428,61,91,486,2817,417,528,41,851,4456,642020,127,91,881,4656,4618,6228,334Таким образом, в работе в дальнейших исследованиях использовалсявысокопрочный гипс α-модификации для художественной лепнины, имеющийследующие показатели:- удельная поверхность порошка гипса: Sуд.
= 4088 см2/г;- стандартная консистенция гипсового теста: при В/Г = 0,4;- начало схватывания: Н.с.= 12 мин.;- конец схватывания: К.с.= 15,5 мин.;- влажность по массе – 28,3 %;- прочность при изгибе - 6,46 МПа;- прочность при сжатии - 18,62 МПа. Гипс имеет марку по прочности Г16 иприближается по значениям прочности к марке Г19.Суперпластификатор Peramin SWF-10Суперпластификатор Peramin SMF-10 производится фирмой «Perstorp»(Швеция) и представляет собой белый порошок с насыпной плотностью 765кг/м3, хорошо растворимый в воде, сульфированный меламин, имеет рН = 8,8.Peramin SMF-10 снижает количество воды затворения и повышает прочность до20 %.
Дозировка Peramin SMF-10, по данным производителя, может быть впределах от 0,3 до 1,5 % от массы вяжущего. Суперпластификатор вводится сводой затворения.Был определён элементный состав порошка суперпластификатора PeraminSMF-10. Результаты анализа представлены в таблице 2.4. Одновременнопроведены микроструктурные исследования (рисунок 2.7).Таблица 2.4 – Средний элементный состав Peramin SMF-10ЭлементNaSCКоличествоэлементов, мас.%8,8913,1930,54ЭлементNОКоличествоэлементов, мас.%26,0221,3535Рисунок 2.7 – Микроструктура суперпластификатора Peramin SMF-10Известно, что производитель добавок обычно скрывает их состав.
Наосновании элементного и микроструктурного анализов было установлено, чтоPeramin SMF-10 относится к I группе суперпластификаторов. Он имеетмеламинформальдегиднуюосновуивкачествеактивногорадикалаиспользуется SO3Na.Редиспергируемый полимерный порошок Vinnapas 8031 HРедиспергируемый полимерный порошок Vinnapas 8031 H с насыпнойплотностью 475 кг/м3 и размерами частиц от 0,3 до 9 мкм, производитсяГруппой компаний «Динко» в России, имеет белый цвет, в воде создаётустойчивую дисперсию. Vinnapas 8031 H состоит из тройного сополимераэтилена,виниллаурата,винилхлорида,атакжесодержитот11до3615 % ультрадисперсного минерального наполнителя.
В его составе нетрастворителей, пластификаторов и т.п.Порошок Vinnapas 8031 H применяется в виде клея и гидрофобизаторавместе с цементом, известью, жидким стеклом, гипсом. Его используют дляприготовления штукатурных смесей, замазок, шпатлевок, кладочных клеев,красок.Vinnapas 8031 H улучшает адгезию приготовленных растворов кподложкам, повышает прочность на растяжение при изгибе и сцепления соснованием,морозостойкость,удобоукладываемость,снижаетгигроскопичность, водопоглощение.При модификации гипсовых и ангидритовых смесей, по мнениюпроизводителя, добавка Vinnapas 8031 H улучшает те же свойства, что и дляцементных систем. При этом, по мнению производителя, рекомендуемоеколичество добавки Vinnapas 8031 H должно состовлять 2 ...
6 % от массы гипсаили ангидрита. В данной работе её вводили совместно с суперпластификаторомPeramin SMF-10. Количество добавки Vinnapas 8031 H требует оптимизации вуказанном диапазоне.Были проведены микроструктурные исследования (рисунок 2.8) иопределен элементный состав порошка Vinnapas 8031 H.Результаты анализа представлены в таблмце 2.5.Таблица 2.5 – Средний элементный состав Vinnapas 8031 HКоличествоЭлементэлементов, мас.КоличествоЭлемент%элементов, мас.%Al3,22Ca7,49Si3С37,61Cl21,39О27,2937Рисунок 2.8 – Микроструктура порошка Vinnapas 8031 HНа основании элементного и микроструктурного анализов можнопредположить, что в состав редиспергируемого полимерного порошка Vinnapas8031 H входят: поливинилхлорид, поливинилацетат - ПВА, тонкодисперсныйизвестняк или мел и метакаолин.МетакаолинС учётом того, что в состав Vinnapas 8031 H входит метакаолин, поэтомудля повышения прочности гипсового камня в диссертации был применёнвысокоактивныйметакаолинмаркиВМК-45(далееметакаолинили,сокращённо, ВМК).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
