Композиционные ангидритовые вяжущие и бетоны из фосфогипса (стр. 2 )

Количество добавки полимерных волокон, %

1 - Ricem MC 2,5/6; 2- Ricem MC 2,5/8; 3 - Ricem MC 2,5/12; 4 - Fibrin 6; 5- Fibrin 8; 6- Fibrin 12 мм

Рисунок 4 - Зависимость изменения предела прочности при изгибе от количества, длины полимерных волокон

Установлено влияние карбонатных наполнителей различных месторождений на свойства ангидритового вяжущего и гипсового камня на его основе. По результатам исследований с учетом наибольшей степени наполнения ангидритового вяжущего при повышении или сохранении его прочностных показателей карбонатные наполнители – кальцитовый (известняковый) и доломитовый, при удельной поверхности 300 м2/кг показано, что они являются более эффективными по сравнению с гипсовыми или кварцевыми наполнителями. На основании проведенных исследований установлено, что при введении в состав ангидритового вяжущего известнякового или доломитового наполнителей с содержанием СаО более 28,63%, нерастворимого остатка до 11,7%, в количестве 1% от массы вяжущего прочность образцов гипсового камня повышается соответственно на 13-20 и 5-15% без снижения прочности по сравнению с исходным незаполненным вяжущим. Допустимо введение известнякового или доломитового наполнителя с содержанием СаО более 28,63%, нерастворимого остатка 7,35% в количестве 20% от массы вяжущего.

а - добавка извести - 3; б - добавка извести – 5; в - добавка извести – 7%

Рисунок 5 – Влияние добавок на прочность при сжатии ангидритового

вяжущего (количество добавки керамзитовой пыли – 5%)

Многокомпонентный состав композиционного ангидритового вяжущего оптимизировали с применением метода математического планирования эксперимента. При проведении эксперимента использован наполнитель, размолотый до удельной поверхности 300 м2/кг. Установлены оптимальные составы КАВ повышенной и средней водостойкости.

Анализ полученных результатов показывает, что оптимальная тонкость помола композиционного ангидритового вяжущего, соответствующая максимальным значениям его прочностных показателей и отсутствию значительного снижения активности при длительном хранении, характеризуется остатком на сите N %. Гарантированная марка 500 при величине допустимого отклонения по прочности 5% сохраняется при хранении вяжущего, упакованного в полиэтиленовые мешки в течение 30 сут.

Изучались особенности спекания ангидритной сырьевой смеси с щелочесодержащими добавками с целью использования минерализующих добавок для повышения физико-механических свойств и ускорения процессов формирования клинкерных фаз. Для этого использовали метод неизотермической кинетики. В качестве минерализующих добавок были использованы щелочесодержащие отходы – стеклобой, пыль электрофильтров цементных производств, природная соль Сарысуского месторождения. Анализ полученных данных свидетельствует, что введение изученных минерализаторов в состав ангидритового вяжущего значительно изменяет кинетические параметры обжига. Например, введение щелочных добавок приводит к снижению энергии активации процесса Еср с 315,4 до 210,3 КДж/моль, при этом на 38-40% повышается прочность образцов. Минерализующее действие низковязких добавок приводит к существенному изменению модификации относительно кремнезема в составе фосфогипса, препятствуя его кристаллизации и одновременно повышая степень конденсации силикат - аниона.

Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о положительной роли щелочных добавок позволяющих снизить температуру обжига, интенсифицировать процесс обжига, активизируют формирование ангидрита и цементных клинкерных фаз.

4 Исследование свойств гипсобетонов на основе ангидритового

вяжущего

Для оценки возможности применения декоративно-облицовочных плит из бетона, на основе композиционного ангидритового вяжущего с заполнителем для облицовки наружных стен в условиях, предполагающих неблагоприятные воздействия влаги и температуры, проведены исследования стойкости образцов гипсобетона при длительном хранении в воде, изучена их воздухостойкость и морозостойкость. Исследования проводили на образцах гипсобетона при соотношении вяжущее: заполнитель, равном 1:1. В качестве крупного заполнителя были использованы кварцит, сланец, мрамор, гранит и доломит.

Результаты испытаний бетона на стойкость при длительном хранении в воде показывают, что гипсобетон на основе композиционного ангидритового вяжущего повышенной водостойкости выдерживает без появления дефектов поверхности образцов 360 сут хранения в воде, при этом потери прочности составляют 4-5%, коэффициент размягчения 0,64-0,70. Образцы бетона на основе композиционного ангидритового вяжущего повышенной водостойкости, для которых предельно допустимое значение коэффициента воздухостойкости выше 0,75, выдерживают 100 циклов попеременного увлажнения - высушивания и являются воздухостойкими (таблица 1).

Образцы бетона на основе мрамора, доломита, сланца без появления дефектов внешнего вида выдерживают 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания, а бетоны на основе кварцита и гранита – 25 циклов. Повышенная водо - и морозостойкость образцов бетона на основе композиционного ангидритового вяжущего обеспечивается модифицирующим действием комплекса вводимых добавок, способствующих снижению общей и открытой пористости материала, смещению основного размера пор в сторону более тонкой пористости.

Результаты проведенных исследований позволяют рекомендовать бетон на основе композиционного ангидритового вяжущего повышенной водостойкости с заполнителем для производства декоративно-облицовочных плит для внутренней и наружной облицовок стен зданий при условии их конструктивной защиты от длительного воздействия влаги.

Таблица 1 - Основные физико-механические свойства бетона на основе композиционного ангидритового вяжущего

Номер состава вяжущего	Водовяжущее отношение	Предел прочности, МПа в возрасте 28 сут	Средняя плотность кг/м3	Коэффициент размягчения	Водопо- глощение по массе, %
при сжатии	при изгибе
1-кварцит	0,30	20,1	5,6	2023	0,69	4,6
2-сланец	0,30	21,4	5,9	2015	0,66	4,7
3-мрамор	0,30	28,1	7,1	2080	0,71	4,3
4-гранит	0,30	18,8	5,2	1995	0,63	5,1
5-доломит	0,30	23,6	7,3	2063	0,71	5,7

Таким образом, проведенные исследования прочностных, деформационных свойств и долговечности гипсобетонов на основе ангидритового вяжущего из фосфогипса, показали возможность получения бетонов повышенной прочности, из местного сырья и отходов промышленности.

Таблица 2 - Составы легких бетонов

Марка бетона по ГОСТ	Средняя плотность в сухом состоянии, кг/см2	Расход материалов на 1м3 смеси, кг
ангидритовое вяжущее	известь	зола	вода
35-50		60-80	20-30	700-800	450-500
50-75		81-90	20-30	750-900	420-520
75-100		91-100	20-30		400-500

При изготовлении легких бетонов в качестве заполнителей применяли недефицитные материалы в виде опилок и золы (таблица 2). В исследовании применяли отвальные золы от сжигания бурых и каменных углей в количестве до 30%, удельной поверхностью не ниже 1500 см2/г и содержанием несгоревшего топлива (п. п.п.) не более 15%, а серного ангидрида не более 3,5 %.

Для получения легких бетонов со средней плотностью кг/м3 и ниже в составы вводили комплексные добавки, состоящие из казеинового клея 0,03-0,08%, абгестата натрия – 0,02-0,04 и хлористого кальция – 0,5% от массы сухих компонентов композиции. При этом получили бетоны с повышенными

физико-механическими показателями (таблица 3). Определено, что применение отвальных зол упрощает технологию приготовления бетона.

Таблица 3 - Результаты кратковременных испытаний камней, раствора, кладки

Механические свойства	Объем выборки, шт.	R, МПа	S, МПа	V, %	∆, %
прочность камня прочность раствора прочность кладки Ru	7 7 5	7,00 0,52 1,50	0,20 0,30 0,08	5,70 1,70 4,30	5,20 1,50 4,80

По результатам исследований получены легкие бетоны с необходимой высокой жесткостью, что позволяет создавать долговечные стеновые конструкции.