Delist.ru

 Повышение эффективности стеновых изделий путем использования модифицированного фосфогипса-дигидрата (18.05.2010)

Автор: Тарасов Александр Сергеевич

Рис. 4. Электронные микрофотографии: А) фосфогипсового композита; Б) гипсового камня.

В твердеющей системе в результате гидратации глиноземистого цемента в первые сутки образуются гидроалюминаты кальция САН10 и С2АН8. Увеличение щелочности среды вводом извести и воздействие тепловой обработки способствуют их перекристаллизации в С3АН6, который более интенсивно взаимодействует с дигидратом сульфата кальция с образованием эттрингита. Повышенное содержание гидроалюминатов кальция позволяет задействовать большее количество дигидрата в этих реакциях.

На дифрактограммах это подтверждается увеличенной площадью и интенсивностью пиков эттрингита в ранние сроки твердения при сравнении с составами с портландцементом.

Анализ факторов, оказывающих влияние на гидратационные процессы и стабильность новообразований фосфогипсового композита, его физико-механические свойства показывает, что применение портландцемента в сравнении с глиноземистым цементом является более простым, как технологически, так и экономически. Наличие С3А уже в составе клинкера не требует создания специальных условий (повышение температуры и щелочности) для перекристаллизации алюминатов и образования повышенного количества эттрингита. Свойства композита с портландцементом более стабильны и прогнозируемы, чем с глиноземистым цементом при более высокой стоимости последнего.

Изготовление, подготовку и испытание образцов для исследования физико-механических свойств фосфогипсового композита проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 6133-84 «Камни бетонные стеновые. Технические условия».

Исследованы зависимости прочности, плотности и величины коэффициента размягчения, как показателя водостойкости фосфогипсового композита, от величины водотвердого отношения, расхода и состава комплекса минеральных добавок и вида примененного в нем кремнеземистого компонента - природного (трепела) и техногенного (микрокремнезем, кремнегель, кек).

В интервале значений В/Т от 0,5 до 0,7 прочность композита убывает криволинейно, снижаясь в 1,4/1,7 раза в возрасте 28 сут. Уменьшение В/Т на 0,05 приводит к увеличению прочности на сжатие на 6/15% (рис.5).

Рис.5. Зависимость прочности фосфогипсового композита от водотвердого отношения смеси: 1 – 30% КМД (состав 5); 2 - 40% КМД (состав 2, табл.4).

Вместе с величиной В/Т на прочность, плотность и коэффициент размягчения фосфогипсового композита оказывают влияние количество и состав КМД (табл. 4).

Влияние расхода и состава КМД на плотность, прочность и коэффициент размягчения фосфогипсового композита

№ состава Содержание ФГД, % Содержание КМД, % Состав КМД, % по массе В/Т Плотность, кг/м3 Предел прочности на сжатие МПа в возрасте, сут Кр в возрасте 28 сут.

Известь МБ-50-10-С ПЦ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1 60 40 10 10 20 0,58 1355 10,4 15,5 0,82

2 60 40 15 10 15 0,60 1340 10,2 13,6 0,78

3 60 40 20 10 10 0,63 1325 9,6 12,7 0,75

4 70 30 10 5 15 0,51 1290 6,7 9,7 0,72

5 70 30 10 10 10 0,51 1270 6,2 9,0 0,69

6 70 30 15 10 5 0,53 1265 6,0 8,1 0,64

7 80 20 10 5 5 0,47 1250 5,0 6,6 0,61

Изменение расхода КМД в смеси с 20 % до 40% и содержания портландцемента в ней с 5 до 20% позволяет улучшить показатели основных свойств фосфогипсового композита: прочности в 28 сут. в 2,3 раза с 6,6 до 15,5 МПа, коэффициента размягчения с 0,61 до 0,82 при увеличение плотности с 1250 до 1355 кг/м3. Содержание в фосфогипсовом композите 30/40% КМД наиболее целесообразно и обеспечивает требуемые физико-механические показатели стеновых изделий для малоэтажного строительства.

Изменение водосодержания смеси от 500 до 700 л/м3 позволяет регулировать ее консистенцию по диаметру расплыва теста на вискозиметре Суттарда от 100 до 230 мм в зависимости от расхода КМД и технологических требований формования изделий. Увеличение содержания КМД с 30% до 40% в смеси приводит к повышению ее дисперсности, снижению подвижности и увеличению водопотребности на 50 л/м3 (рис. 6).

Рис. 6. Зависимость консистенции фосфогипсовой смеси от водосодержания: 1 – 30% КМД; 2 - 40% КМД.

Различные кремнеземистые компоненты, отличающиеся гидравлической активностью и удельной поверхностью, также оказывают существенное влияние на свойства фосфогипсового композита (табл.5).

Влияние вида кремнеземистого компонента на физико-механические характеристики фосфогипсового композита

Состав, % ФГД:КМД Вид добавки Sуд, м2/кг В/Т Плотность кг/м3 Предел прочности на сжатие МПа в возрасте, сут. Кр в возрасте 28 сут.

1 2 3 4 5 6 7 8

60:40 МКУ-85 2000/2500 0,7 1300 12,1 15,1 0,78

МБ-50-10-С 1200/1600 0,60 1340 10,2 13,6 0,79

Кремнегель 1800/2200 0,65 1355 7,6 11,2 0,75

Трепел 300/500 0,63 1280 6,6 9,8 0,72

Кек 900/1100 0,66 1290 4,2 7,2 0,66

Наиболее эффективны МКУ-85 и МБ-10-50-С, но последний предпочтительнее, т.к. является готовым органоминеральным модификатором с пластификатором, обеспечивающим улучшенные технологические свойства смеси и физико-механические показатели композита.

Твердение в условиях относительной влажности среды 60/70% сопровождается усадочными деформациями, составляющими 0,21/0,23%. При относительной влажности воздуха 98% и при твердении в воде развиваются деформации набухания в пределах 0,03/0,04% и 0,30/0,32% соответственно.

Исследования поровой структуры образцов по кинетики их водонасыщения, показали, что образцы имеют меньший объем открытых капиллярных пор 19,8% и увеличенный объем условно-замкнутых пор 18,6% по сравнению с образцами из гипсового вяжущего марки Г-4 (соответственно 41,2 и 2,2 %). По показателю среднего размера пор фосфогипсовый композит характеризуется как среднепористый с ?2 = 1,6 (1 ? ? ? 3) с высокой однородностью пор по размерам ? =0,62, тогда как поры гипсового камня в основном крупные ?2 = 4,5 при средней однородности ? = 0,5. Такая структура пор фосфогипсового композита объясняет улучшенные его свойства по сравнению с гипсовым

Твердение фосфогипсового композита в течение 1 года при относительной влажности среды 60/70%, 98% и в воде сопровождается стабильным ростом прочности во времени.

Фосфогипсовый композит выдерживает 50 циклов переменного замораживания и оттаивания и 40 циклов переменного водонасыщения и высушивания.

Изучены технологические факторы, влияющие на физико-механические свойства фосфогипсового композита: способы приготовления и активации сырьевой смеси, режимы тепловой обработки.

Сырьевая смесь фосфогипсового композита, состоящая из скомковавшегося фосфогипса-дигидрата с влажностью 18-26% и тонкодисперсного комплекса минеральных добавок, готовилась в смесителе принудительного действия, в бегунковой мешалке и в бегунах (рис. 7).

Рис. 7. Влияние способа приготовления формовочной смеси на прочность фосфогипсового композита: 1.- в смесителе принудительного действия; 2. - в бегунковой мешалке в течение 15 мин.; 3. - в бегунах в течение 10 мин. при подаче воды при загрузке смеси; 4. - в бегунах в течение 15 мин. при подаче воды при загрузке смеси; 5. - в бегунах в течение 10 мин. при подаче воды после перемешивания смеси с исходной влажностью компонентов; 6. - в бегунах в течение 15 мин. при подаче воды после перемешивания смеси с исходной влажностью компонентов.

загрузка...