Файл: Волженский А.В. Гипсовые вяжущие и изделия (технология, свойства, применение).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 105
Скачиваний: 2
дрп достижении системой максимальной удельной по верхности частичек новообразований должна быть полу чена наибольшая ее прочность.
А. В. Волженский, однако, ‘Считает, что на связую щую способность частичек новообразований должны оказывать влияние не только их дисперсность, но и форма, а также специфические свойства когезии. Высо кая дисперсность частичек гидратных новообразований может обусловить повышенную способность затвердев ших систем к пластическим деформациям ползучести, в особенности вследствие более выраженной склонности высокодисперсных частичек к адсорбции воды.
В целом, по гипотезе А. В. Волженского, механизм возникновения цементирующих веществ и, как следст вие, достижение той или иной прочности представляется следующим образом. На начальном этапе твердения вя жущего образуются гидратные соединения в виде части чек высокой дисперсности со свойствами гелей. При этом прочность системы растет в первую очередь за счет уве личения концентрации высокодисперсных частичек. Од новременно идет и процесс укрупнения ранее образовав шихся частичек, сопровождаемый уменьшением их удель ной поверхности и связующей способности. Во время твердения общая поверхность частичек новообразований увеличивается лишь до известного максимума. В даль нейшем она может стабилизироваться или даже начать уменьшаться в результате затухания процесса взаимо действия вяжущего с водой из-за возникновения экрани рующих пленок и уменьшения в системе содержания ис ходных компонентов, а также продолжающегося при благоприятных условиях процесса укрупнения частичек. Этот процесс должен отрицательно отражаться на проч ности системы, которая на конечных этапах твердения, как и удельная поверхность частичек новообразований, должна проходить через максимум. Время его наступле ния определяется и свойствами вяжущих веществ, и ус ловиями твердения.
Исследованием влияния удельной поверхности ново
образований на процесс твердения гипса занимался ряд. ученых.
Швитте и Кнауф [157] были проведены измерения удельной поверхности новообразований при взаимодей ствии полугидрата с водой с помощью метода ВЕТ (из мерением адсорбции азота). При этом реакция между
24
гипсом и водой прекращалась в назначенное время об работкой проб метанолом. По полученным ими данным (рис. I. 2) максимальная величина удельной поверхно сти (12—17 м2/г) пробы гипса была зафиксирована че рез 3—8 мин с момента затворения. Примерно через 10 мин наступала стабилизация показателей удельной поверхности у одной пробы на уровне около 7—7,5 м2/г,
Рис. 1.2. Изменение во времени удельной поверхности частичек ново образований при гидратации двух проб а-полуводногогипса {А и Б).
а у другой — 6—7 м2/г. Параллельные опыты по опреде лению содержания в указанных пробах присоединив шейся гидратной воды обнаружили плавное нарастание ее количества в течение 8—15 мин до предельного со держания без каких-либо скачков.
Установлению связи между дисперсностью продуктов гидратации и прочностью на сжатие гипсовых образцов посвящены работы, проводимые на кафедре технологии вяжущих веществ и бетонов МИ'СИ им. В. В. Куйбыше ва под руководством А. В. Волженского. Было уста новлено, что по мере твердения полуводного гипса раз мер кристаллов новообразований увеличивается, что отрицательно сказывается на их связующей -способно сти. Однако за счет появления дополнительных коли честв высокодисперсных новообразований прочность вначале продолжает расти. Но наступает момент, когда отрицательное влияние роста кристаллов начинает пре
25
обладать над ростом количества продуктов гидратации, что сопровождается падением прочности системы в ре зультате уменьшения числа контактов и снижения по тенциала поверхностной энергии.
Таким образом, прочность затвердевшего гипса при прочих равных условиях зависит от дисперсности но вообразований.
1.4. ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК НА ТВЕРДЕНИЕ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ
По характеру твердения различают быстротвердеющие гипсовые вяжущие (строительный, высокопрочный, формовочный и медицинский гипсы) и медленнотвердеющие (ангидритовый цемент и высокообжиговый гипс).
Сроки схватывания и твердения гипса зависят от свойств сырья, условий его изготовления,, длительности и условий хранения, количества вводимой воды (В/Г), температуры вяжущего вещества и воды, условий пере мешивания и наличия в них тех или иных добавок.
Исследованием действия добавок (ускорителей и за медлителей) на твердение гипсовых вяжущих занима лись П. П. Будников, А. В. Волженский, В. В. Помазков, В. Б. Ратинов, Ландрин, Роланд, Вельш, Шассевен, Рид дель и др.
По Роланду [155], присутствие в гипсе веществ, ко торые способствуют повышению или понижению раст воримости его, создает условия для ускорения или за медления гидратации. Он указывает, что скорость гид ратации зависит как от природы растворенного вещест ва, так и от концентрации его в растворе. Вещества, повышающие растворимость гипса (полугидрата), яв ляются ускорителями, а вещества, понижающие раство римость,— замедлителями.
К аналогичному выводу пришел Риддель, исследовав ший влияние добавок неорганических и органических соединений на растворимость, сроки схватывания и прочность строительного гипса [160].
В табл. I. 4 и I. 5 приведена классификация доба вок по их влиянию на сроки схватывания по данным различных авторов.
26
Т а б л и ц а 1.4. Действие добавок на скорость гидратации полуводного гипса, ангидрита и эстрих-гинса (по Роланду)
|
|
Действие на |
|
Добавки |
полуводный |
ЭСТрИХ-ГИПс |
ангидрит |
|
гипс |
||
NaCl |
Ускоритель |
Ускоритель |
Не действует |
СаС!2 |
Не действует |
Замедлитель |
Замедлитель |
MgCl2 |
Ускоритель |
» |
» |
NH4CI |
» |
» |
» |
AICI3 |
» |
Не исследовано |
|
А12 (S 0 4) 3 |
» |
Ускоритель |
Ускоритель |
К2СГ207 |
» |
Замедлитель |
» |
K2S04 |
» |
Ускоритель |
» |
Na2S 0 4 |
» |
» |
» |
KNO3 |
|
» |
|
N2PR4O7• |
|
Замедлитель |
|
• ЮН2О |
Замедлитель |
Замедлитель |
|
Следует |
отметить, что |
замедлители |
и ускорители |
схватывания отрицательно влияют на конечную проч ность гипсовых изделий. Однако введение некоторых поверхностно-активных веществ (ПАВ) в умеренном количестве (до 0,1—0,3%) способствует увеличению
'прочности изделий не только за счет их пластифицирую щего эффекта и уменьшения водогипсового отношения, но и адсорбционного модифицирования образующихся
кристаллов двугидрата. С по.мощью поверхностно-актив ных добавок можно также, оставляя постоянным рас ход гипса, повысить подвижность бетонной смеси.
Для регулирования процесса |
твердения |
во времени |
в последнее время используют |
различные |
полимеры, |
иногда совместно с ПАВ и стабилизаторами. Например, Ж- П. Докукина [55] рекомендует для замедления ско
рости схватывания полугидрата применение сополиме ров дикарбоновых кислот. Являясь поверхностно-актив
ными веществами, они не только замедляют сроки схва тывания, но и способствуют после полимеризации обра зованию сетчатой структуры, благотворно влияющей на физико-механические свойства затвердевшего гипса.
Многие добавки, например сульфитно-спиртовая бар да, и особенно абиетат натрия, относятся к числу воздухововлекающих: с введением их увеличивается коли-
27
Т а б л и ц а |
1.5 |
Классификация добавок по |
механизму их |
действия |
||||||||||
|
|
|
|
на гипсовые растворы (по В. Б. Ратинову и |
|
|||||||||
|
|
|
|
Т. И. Розенберг) |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Класс добавок и их |
|
Добавки |
|
Действие на гипсовые |
|||||||||
|
характеристика |
|
|
|
|
растворы |
|
|||||||
|
|
1-й |
класс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сильные ;и слабые элек |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
тролиты |
и неэлектро |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
литы, изменяющие ра |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
створимость |
гипса |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
не |
взаимодействующие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
с |
ним с |
образованием |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
труд-норастворимых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
пленок: |
|
|
|
|
NaCl, КС1, |
В зависимости от кон |
||||||||
|
а) сильные электро |
|||||||||||||
|
литы, не содержа |
KBr, KN03 |
|
центрации |
могут |
слу |
||||||||
|
щие одноименных |
с |
NaN03 |
и др. |
жить |
как |
ускорителями, |
|||||||
|
гипсом |
-ионов |
|
|
|
|
|
так |
и |
замедлителями |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
схватывания |
гипса. |
В |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
производстве |
применя |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ются в небольших дози |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ровках, при которых они |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
являются |
хорошими |
ус |
||
б) |
сильные |
электро |
Na2S 0 4, |
|
корителями схватывания |
|||||||||
|
Ускорители |
схватыва |
||||||||||||
|
литы, |
содержащие |
K2SO4 и др. |
ния, |
несколько |
снижают |
||||||||
одноименные с гип |
|
|
|
|
прочность |
|
|
|
||||||
|
сом |
ионы |
|
|
|
Аммиак, |
эти |
Вызывают |
некоторое |
|||||
в) слабые электроли |
||||||||||||||
|
ты |
и неэлектролиты, |
ловый |
спирт |
замедление |
процессов |
||||||||
|
уменьшающие |
раст |
и д-р. |
|
|
твердения |
|
|
|
|||||
|
воримость |
гипсовых |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
г) |
вяжущих |
взаимо |
NaF |
|
|
Активный |
ускоритель |
|||||||
вещества, |
|
|
||||||||||||
|
действующие с |
гип |
|
|
|
схватывания |
гипса |
|||||||
|
сом |
в |
растворе |
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
образованием |
труд |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
норастворимых |
со |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
лей, |
не |
образующих |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
пленок на |
поверхно |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
сти |
вяжущих |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2-й |
класс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Вещества, |
являющиеся |
CaS04-2H20 |
Активные |
ускорители |
||||||||||
центрами |
кристаллиза |
(молотый |
при |
схватывания |
|
|
||||||||
ции гипса |
|
|
|
родный гипсо |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
вый |
камень |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
или |
«вторич |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ный» |
двугид- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рат), СаНР03- |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
•2Н20 |
и др. |
|
|
|
|
|
28
П родолжение табл. 1.5
Класс добавок и их |
Добавки |
Действие на гипсовые |
||||||
характеристика |
растворы |
|||||||
|
|
|
||||||
|
3-й |
класс |
|
|
|
|
|
|
ПАВ, |
адсорбирующиеся |
Известково |
Замедлители |
схватыва- |
||||
на полуводном и дву |
клеевой |
замед |
ния гипса |
|
||||
водном гипсе и умень |
литель, |
керати |
|
|
||||
шающие скорость об |
новый, |
|
ССБ, |
|
|
|||
разования |
зародышей |
СДБ, СНВ, по- |
|
|
||||
,кристаллизации |
ликозоль, |
|
|
|||||
|
|
|
гкж-ю, |
|
|
|
||
|
|
|
гкж-п, |
и др. |
|
|
||
|
|
|
ГКЖ-94 |
|
|
|||
|
4-й |
класс |
|
|
|
|
|
|
Вещества, |
реагирующие |
Фосфаты |
и бо |
«Паесиваторы» схваты |
||||
с гипсом |
с образова |
раты |
щелоч |
вания |
(замедляют |
|||
нием |
труднораствори |
ных |
|
метал |
процесс), |
позволяют |
||
мых |
фазовых пленок |
лов, |
|
бура, |
стабилизировать 'Сроки |
|||
|
|
|
•борная |
кис |
твердения |
|
||
|
|
|
лота |
и др. |
|
|
5-й класс
Комплексные двух- и CaS04-2H20-f-
трехкомпонентные до -f NaCI+CCB бавки, содержащие ве и др.
щества, принадлежа щие к различным клас сам
Совместное действие до бавок 1-го и 2-го клас
са при определенных концентрациях обеспе чивает .гипсу короткие
•сроки твердения. Сов местное действие до бавок 1-го и 3-го клас
са создает возмож ность регулировать сроки схватывания и твердения гипса. Сов местное действие до бавок 1, 2 и 3-го клас
са является результи рующим эффектом не зависимого действия каждой составляющей комплексной добавки на скорость твердения.
Совместное действие до бавок 2-го и 4-го, а также 1-го и 4-го клас са:
29
/7родолжение табл. 1.5
Класс добавок и их |
Действие на гипсовые |
||||
характеристика |
Добавки Г, |
растворы |
|
||
|
а) в присутствии пас- |
||||
|
сиваторов |
добавка |
|||
|
CaS04 -2H20 практи |
||||
|
чески |
не |
изменяет |
||
|
сроки твердения гип |
||||
|
са; |
|
|
|
|
|
■б) при совместном вве |
||||
|
дении |
добавок |
1-го |
||
|
и 4-го класса дейст |
||||
|
вие |
электролита |
по |
||
|
•своему эффекту ана |
||||
|
логично уменьшению |
концентрации пассиватора.
Совместное действие до бавок 3-го и 4-го клас са зависит от их кон центрации
чество вовлеченных бетонной смесью равномерно рас пределенных пузырьков воздуха. Введение указанных добавок способствует повышению морозостойкости бе тона.
Необходимо также отметить следующее явление. В начальный период, когда тесто обладает пластичностью и не имеет жесткого структурного каркаса, наблюдается его усадка, главным образом за счет контракции и се диментации. В последующий период лавинной кристал лизации образующегося двугидрата твердеющая система начинает расширяться. Органические замедлители обыч но вызывают усадку, гипса при твердении; наоборот, ускорители, приводящие к раннему образованию жестко го структурного каркаса, способствуют расширению.
Применение в качестве добавок к гипсу смесей за медлителей и ускорителей позволяет использовать свой ства каждого из компонентов. Таким образом, зная ха рактер действия добавок, можно в требуемом направле нии регулировать величину объемных деформаций твер деющего гипса.
30