Повишаване на водоустойчивостта на гипсовите изделия
Използването на гипс в производството на строителни материали и продукти винаги ще бъде оправдано от свойството на този материал бързо да придобие сила без термична обработка. Основният проблем пред още по-широкото използване на гипса е неговата недостатъчна водоустойчивост. Когато се навлажнят, гипсовите продукти значително намаляват здравината си, следователно, въпреки всичките си положителни качества, гипсовите материали почти никога не се използват в конструкции, изложени на значителна влага.
Наскоро местни производители и изследователи разработиха няколко начина за подобряване на водоустойчивостта на гипсовите материали.
Един от методите е въвеждането на портланд цимент в количество от 15–30% (или повече) в полуводен гипс заедно с активни хидравлични добавки. Получените смесени трикомпонентни (гипс + портланд цимент + хидравлична добавка) свързващи вещества се отличават с бързо втвърдяване и първоначално втвърдяване на полуводния гипс, както и способността за хидравлично втвърдяване (като циментите) във влажна и дори водна среда. Възможността за контролиране на процесите на взаимодействие между гипса и портландцимента с помощта на хидравлични добавки е доказана чрез проучвания. Хидравличните добавки намаляват концентрацията на калциев хидроксид във водни разтвори, което благоприятно влияе върху образуването на калциев хидросулфоалуминат и издръжливостта на продуктите върху тези свързващи вещества във времето. Въпреки това, не всички региони на страната разполагат със суровини, подходящи за производството на GCPV (гипсово-циментово-пуцоланови свързващи вещества). По този начин използването на използван силикагел ще реши не само проблема със суровините, но и екологичния проблем чрез рециклиране на многотонни производствени отпадъци.
По време на експериментите е изследвановлиянието на различни фактори върху свойствата на пробите на базата на GCPV и се определя количеството на CaO в сместа. Преди това проучванията, проведени в MISI им. V. V. Kuibyshev, показа възможността за повишаване на водоустойчивостта на гипсовите свързващи вещества чрез смесването им с портланд цимент и активни хидравлични добавки. Последните изпълняват две основни функции. Първият от тях се свежда до намаляване на концентрацията на калциев хидроксид във воден разтвор до такива граници, когато поради увеличаване на разтворимостта на алуминиевия оксид етрингитът започва да се появява предимно във водната среда, а не на повърхността на циментовите частици, и тогава вече допринася не за разрушаване, а за укрепване на съществуващата структура на циментовия камък. В този случай положителна роля играят всички компоненти на хидравличните добавки, които са способни да взаимодействат с хидрат на калциев оксид с образуването на слабо разтворими вещества. Втората функция на хидравличните добавки е да свързват калциевите сулфати и алуминати в комплексни съединения, които са по-малко разтворими в сравнение с оригиналните вещества.
По този начин HCPV се характеризира с непрекъснато увеличаване на якостта при продължително излагане на мокри условия, докато якостта на продуктите, изработени от чист гипс, намалява и намалява с 2,5–3,0 пъти на възраст от един месец.
Смесите, съдържащи 50–70% гипс, 20–25% цимент и 15–30% хидравлични добавки, имат достатъчна водоустойчивост. Такива смесени свързващи вещества се характеризират със значителна якост (след 1–7 дни) и способност за хидравлично втвърдяване за дълги периоди (до 1–2 години или повече).
Използването на по-активни триполи или други хидравлични добавки също има положителен ефект върху свойствата на свързващото вещество. По-специално, водоустойчивостта на свързващото вещество, характеризираща се със съотношението на якост на натискна наситени с вода проби до силата на изсушени (K3), нараства от 0,60–0,65 до 0,80 и по-висока.
Количеството на хидравличната добавка трябва да се предпише по такъв начин, че концентрацията на калциев оксид в разтвора да продължи 7 дни. от началото на втвърдяването не надвишава 0,9 g/l, а през първите 3 дни. - 1 g / l. При по-ниска концентрация свойствата на HCPV се подобряват. В този случай свързващите вещества, съдържащи нискоалуминатен цимент, ще имат най-добра производителност.
Най-типичната добавка е триполи. Проучванията обаче показват, че въвеждането му в гипсо-циментови състави не е достатъчно ефективен технологичен метод, който осигурява оптимални условия за образуване на камък. За разлика от триполите, белите сажди (аморфен силициев диоксид) са по-реактивни. Така че, с намаляване на съдържанието на полуводен гипс в системата, няма намаляване на пластичната якост на кристализационната структура на материала, какъвто е случаят с използването на триполи. Напротив, установено е бързо нарастване на тази якост, достигайки максимални стойности при съдържание на полуводен гипс в количество 60–70% от масата на дисперсната фаза. При същото съдържание на полуводен гипс в системата, с увеличаване на количеството бял въглен до 10%, пластичната якост на структурата на материала се увеличава. Максималната интензивност на растеж се наблюдава при оптимално съдържание на полуводен гипс.
По отношение на триполи няма такава закономерност в промяната на пластичната якост. Напротив, както с намаляване на съдържанието на гипсово свързващо вещество, така и с увеличаване на съдържанието на триполи, пластичната якост на кристализационната структура намалява.
Въвеждането на аморфен силициев диоксид в гипсо-циментови състави несъмнено е по-ефективно от използването на активни минерални добавки като триполи.За да се постигне оптимална структура на камъка с максимална здравина, консумацията на бяла сажда трябва да бъде 10%, а за необходимата стабилност на тази структура - 15% от масата на портландцимента. Може да се приеме, че добавянето на силикагел, който е аморфен силициев диоксид, ще има същия ефект върху гипсо-циментово-пуцоланови системи като белия въглен.
Също така, както показват проучванията, силикагелът може да се използва като добавка - като отпадъчен продукт, който се използва за пречистване на газове от нефтопродукти. Използването на силикагел позволява да се увеличи водоустойчивостта на материала, независимо дали се използва чист или обработен силикагел. С помощта на тази технология е възможно да се получи коефициент на водоустойчивост на състава над 0,8 и след това материалът може да се използва не само за въздух, но и за мокри условия, както и когато е изложен на вода.
Когато се използва портланд цимент за повишаване на водоустойчивостта на гипса, се препоръчва да се въведат електролити в съставите на гипсовия цимент, които могат да неутрализират калциевия хидроксид. Това е ефективен технологичен инструмент, който подобрява условията за образуване на изкуствен камък. Електролитите позволяват да се предотврати включването в кристализационната рамка на структурата на нехидратирани частици от портланд цимент, което намалява неговата стабилност. Освен това карбонатите на алкалните метали засилват процесите на хидратация на портландцимента, поради което скоростта на втвърдяване на гипсоциментовите състави се увеличава значително. По количество те трябва да съответстват на стехиометричното съотношение към свободния калциев оксид, присъстващ в портландцимента.
Препоръчва се и краткотрайно пропарване на гипсоциментови строителни продукти преди изсушаване, което осигурява значително подобряване на качеството на произведенитепродукти: при равни други условия се постига увеличение на якостта с повече от 20%. Установено е, че оптималният температурен режим за приготвяне и втвърдяване на гипсови циментови състави е 35–40 ° C. Положителният ефект от краткотрайното пропарване или използването на топли смеси при такава температура се дължи на подобряването на условията за хидратационно втвърдяване на циментовия компонент на състава.
В резултат на оптимизиране на условията за образуване на гипсо-циментов камък изглежда възможно да се получат материали, които по физико-механични свойства и издръжливост са сравними със стенните материали на базата на портландцимент. Използването на комплексно свързващо вещество от портландцимент и гипсово свързващо вещество несъмнено има големи предимства. Поради бързия набор от якост, няма нужда от топлинна обработка на продуктите, което спестява голямо количество топлина, отиваща за тази операция. Има значителна икономическа полза от замяната на част от цимента с гипс, поради относително ниската му цена. Екологичният проблем с рециклирането на отпадъчния силикагел също се решава.