Адгезионные свойства гипсового вяжущего в присутствии калийсиликатного цемента - Гипсовые вяжущие вещества и их применение в строительстве

Рассмотрена возможность повышения адгезионных свойств гипсовых вяжущих систем при применении калийсиликатного цемента в сочетании с органическими веществами-модификаторами. Определено влияние каждого из выбранных компонентов на основные свойства гипсовых отделочных смесей. Добавка калийсиликатного цемента повышает щелочность среды гипсового раствора, интенсифицирует процессы растворения и коллоидации полуводного сульфата кальция, ускоряет сроки схватывания массы и снижает ее водоудерживающую способность. Гипсовое вяжущее с добавкой калийсиликатного цемента обладает высокой прочностью сцепления с керамическим основанием. Подобраны порошкообразные органические вещества-модификаторы, позволяющие регулировать процессы схватывания и твердения гипсовых растворов с добавкой калийсиликатного цемента. Высокая адгезионная прочность к керамическому основанию растворов с органоминеральным модификатором обеспечивает значительную экономию гипсового вяжущего в составе отделочных смесей.

Сухие гипсовые смеси для отделочных работ находят широкое применение в современном строительстве, но их состав и свойства постоянно совершенствуются, улучшаются, модифицируются. Необходимостью изменения состава является либо повышение вяжущих и адгезионных свойств смесей, либо экономия вяжущего вещества при сохранении адгезионных свойств смесей на необходимом уровне.

Целью проводимого исследования является определение возможности повышения адгезионной прочности к пористому основанию гипсовых вяжущих и сухих смесей на их основе при использовании органоминерального модификатора.

В составе гипсовых штукатурных и шпаклевочных смесей, как правило, присутствуют порошкообразные наполнители, которые позволяют уменьшить количество вяжущего вещества.

Известно, что тонкодисперсный карбонатный наполнитель (известняковая мука) обладает повышенной реакционной способностью за счет активации его частиц при измельчении. Он заполняет полости между кристаллами дигидрата сульфата кальция, что способствует увеличению прочности контактов между кристаллами, повышению плостности, и как следствие, увеличению прочности и долговечности затвердевших отделочных составов. Степень наполнения и удельная поверхность карбонатных наполнителей оказывает влияние и на водопотребность смесей. Она снижается на 10-15 % при введении 5-20% тонкомолотого известняка. Однако при использовании добавки тонкомолотого известняка в сухой смеси на гипсовых вяжущих наблюдается повышение жесткости раствора и склонность к образованию трещин.

При изготовлении сухих гипсовых смесей, особенно предназначенных для производства штукатурных работ, большое значение имеет правильный выбор добавок, регулирующих начало и конец схватывания. В этом случае необходимо учитывать не только вид гипсового вяжущего, но и рН-среды приготовленного гипсового раствора.

Для замедления сроков схватывания и повышения адгезионных свойств растворов на основе гипсовых вяжущих, а так же для улучшения удобноукладываемости в их состав вводят органические вещества-адгезивы.

Для нейтральной среды гипсового раствора эффективными замедлителями схватывания могут быть желатины - KMЦ, смесь лигносульфатов, лимонная кислота.

Для гипсовых растворов с щелочной средой эффективными замедлителями схватывания являются винная кислота, а так же замедлитель на основе винной кислоты и пластертада (смесь лимонной кислоты с полифосфатами и желатином).

Роль пластифицирующей добавки и замедлителя сроков схватывания гипсового вяжущего выполняют так же полимеры марки Vinnapaas R1 551 Z, RE 510 Z (0,3-1,5 % от массы гипсового вяжущего) и др. вещества. Их введение значительно замедляет сроки схватывания смесей, но снижает их огнестойкость.

Ранее показано, что для повышения адгезионных свойств в составе сухих смесей можно можно использовать минеральный модификатор, композиция которого бывает представлена различными составляющими.

В качестве минерального модификатора, повышающего прочность сцепления гипсовых смесей с основанием, может быть предложен калийселикатный цемент (КСЦ), обладающей обладающий значительной адгезией к металлу, бетону, керамике, стеклу.

Одновременно при взаимодействии данного цемента с водой возникает щелочная среда (рН-12,2) как за счет высокой растворимости дисиликата калия, образующегося при синтезе на равнее с тетрасиликатом калия, так и за счет гидролиза К2СО3 исходные шихты и образования бикарбоната калия (КНСО3). Щелочность среды способствует образованию в продуктах твердения большого количества геля кремниевой кислоты, что обеспецивает цементу высокое значение адгезионной прочности. Для изучения влияния добавки калийселикатного цемента на свойства гипсовой смеси проведены исследования зависимости сроков схватывания и водоудерживающей способности гипсового теста от содержания компонентов. Величина водотвердого отношения для всех составов была принята равной 0,55 . Результаты исследований были представлены в таблице 1.

Таблица 1

Соотношение компонентов,%

В/Т

Сроки схватывания, мин

Водоудерживающая способность

Гипсовая смесь

КСЦ

Начало

Конец

%

100

-

0,55

10

12

99,45

98

2

0,55

9

11

99,03

95

5

0,55

3,5

6

98,56

90

10

0,55

Мгновенное

Схватывание

98,12

При испытании гипсовых смесей, содержащих добавку калийсиликатного цемента в количестве от 2-10 %, выявлено, что она ускоряет схватывание гипсовой смеси и снижает ее водоудерживающую способность.

Результаты свидетельствуют о том, что введение калийсиликатного цемента интенсифицирует процессы растворения и коллоидации полуводного сульфата кальция за счет повышенной щелочности среды, что приводит к сокращению сроков схватывания массы. При этом в результате протекающего активного взаимодействия гипса с водой затворения и образования в большом объеме кристаллического сростка в ранние сроки повышается объем свободно выделяющейся воды, т. е снижается величина водоудерживающей способности. Проведенный эксперимент позволяет квалифицировать калийсиликатный цемент как минеральный модификатор свойст гипсовых вяжущих.

Определение влияния минерального модификатора в составе смеси в количестве 2,2 и 10 % на адгезионные свойства гипса к керамическому полнотелому кирпичу в возрасте 3 и 5 суток воздушного твердения проводилось с использованием гипсового вяжущего Гипс Г-5 Ергачевского месторождения при величине водотвердого отошения 0,55.

Состав композиций на основе гипса и минерального модификатора и прочность на отрыв к керамическому кирпичу приведена в Таблице 2.

Таблица 2

Состав композиции

Прочность на отрыв (МПа), в возрасте, сут

Гипс Г-5

КСЦ

3

5

100

-

0,05

0,51

98

2

0,61

0,74

95

5

1,3

1,66

90

10

0,59

1,3

Результаты определения адегезионных свойств гипсового вяжущего в присутсвии минерального модификатора показывают, что величина прочности наотрыв к керамическому кирпичу исследуемых композиций в возрасте 5 сут и выше, чем у чистого гипса 2-5 раз. Наилучшие результаты получены при содержании минерального модификатора 5%, когда прочность на отрыв в восрасте 3-5 сут составила 1,33-1,66 МПа соответсвенно. Увеличение содержания добавки модификатора до 10% приводит к снижению прочности на отрыв до 0,59 Мпа в 3 сут и 1,3 МПа в возрасте 5 сут. Это можно объяснить резкой потерей подвижной массы за счет коротких сроков схватывания, когда структура еще недостаточно сформировалась в результате быстрого взаимодействия гипсовой составляющей с водой затворения. Повышение адгезионной прочности гипс. вяж. в присутствии КСЦ обеспечивается так же за счет продуктов твердения самого калийселикатного цемента, а именно геля кремниевой кислоты.

Известно, что сухие гипсовые смеси изготовляют с применением органических добавок, повышающих их прочность сцепления с основанием, а так же обеспечивающих смесям пластифицирующий эффект. В то же время добавки пластификаторы могут выполнять роль замедлителей схватывания гипс. вяж. Оказалось необходимом определить какой вид органической добавки - пластификатора возможно использовать в составе таких композиций. При проведении исследований были выбраны пластификатор и замедлители схватывания : пластификатор №1;(порошок) винная кислота; Retardan (50%) (жидкий). Добавки вводились в количестве 0,1% от массы смеси. Зависимость срока схватывания гипс. Вяж. От вида органического модификатора прелставлены в Табллице 3.

Таблица 3

Содержание компонентов,%

Сроки схватывания, мин

Гипс

Г-5

Органический модификатор

Начало

Конец

Пластификатор№1

Retardan

(50%)

Винная кислота

100

-

-

-

7

13

99,9

0,1

-

-

5

13

99,8

0,2

-

-

8

13

99,9

-

0,1

-

Отсутствие схватывания >90

99,9

-

-

0,1

11

17

Установлено, что на из проведенных органических модификаторов сильнодействующим эффектом обладает жидкий замедлитель схватывания Retardan (50%), но для сухой смеси желательно иметь порошкообразный замедлитель схватывания.. Высокий эффект замедления гипсов показала винная кислота ( замедление на 50 % после начала схватывания и на 30% до конца схватывания). Она является эффективным замедлителем, если присутствует щелочная среда. Калийсиликатный цемент увеличил адгезионные свойства гипс. вяж в 3-4 раза. Отмечено, что такое увеличение прочности на отрыв гипс. вяж. с добавкой модификатора (КСЦ ) обеспечивается за счет щелочной среды, создаваемой им в гипсовом тесте и активизирующей взаимодействие сульфатов кальция с водой, и присутствия кремниевой кислоты..Однако выявлено, что введение только калийсиликатного цемента приводит к сокращению сроков схватывания гипса в2-2,5 раз. Зависимость физико-механических и адгезионных свойств гипсового вяжущего от содержания органоминерального модификатора (ОММ) приведена в Таблице 4

Таблице 4

Состав композиции,%

Сроки схватывания, мин

Прочность на отрыв к кирпичу, МПа, в возрасте 3 сут

Гипс

Г-5

ОММ

Начало

Конец

КСЦ

Винная кслота(порошок)

100

-

-

7

13

0,05

99,9

-

0,1

11

17

0,005

95

5

-

3,5

6

1,31

94,9

5

0,1

30

45

0,59

89,9

10

0,1

43

53

0,57

Из результатов следует, что винная кислота почти полностью нейтрализует щелочную среду в гипсовом тесте, создаваемую калийсиликатным цементом и обеспечивающую высокие адгезионные свойства гипсовому вяжущему. Прочность на отрыв меньше величины прочности на отрыв чистого гипса в 10 раз. Прочность на отрыв гипсового вяжущего с калий силикатным цементом в той же дозировке была выше прочности гипса в раз.[6]

Похожие статьи




Адгезионные свойства гипсового вяжущего в присутствии калийсиликатного цемента - Гипсовые вяжущие вещества и их применение в строительстве

Предыдущая | Следующая