Результат интеллектуальной деятельности: СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ГИПСОВЫХ КОМПОЗИТОВ

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов и может найти применение в области строительства в качестве стенового композиционного материала на основе гипса.

Известна сырьевая смесь для получения строительного материала, содержащая двуводный гипс из группы: молотый природный гипс, фосфогипс, борогипс, цитрогипс, криогипс, гипсовое вяжущее и известковую суспензию до получения композиции, содержащей, масс.%:

(RU №1132485, кл. C04B 28/14, 07.04.1988).

Недостатками данного изобретения являются низкие физико-механические показатели изделий, сложность процесса изготовления, значительные энергозатраты на их производство и, как следствие, высокая стоимость готовой продукции.

Наиболее близким по технической сущности является сырьевая смесь для изготовления гипсовых изделий, содержащая измельченный техногенный двуводный гипс в виде отработанных форм фаянсового производства, в качестве извести и воды - насыщенный раствор гашеной извести, а в качестве техногенного двуводного гипса используют порошки с удельными поверхностями 300 м²/кг и 900 м²/кг при следующем соотношении компонентов, масс.%:

(RU №2278841, кл. C04B 28/14, 27.06.2006).

Недостатками данного изобретения являются невысокие прочность и коэффициент размягчения, характеризующий водостойкость получаемых изделий.

Задачей изобретения является разработка сырьевой смеси для получения модифицированных гипсовых композитов.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности и водостойкости композиционного материала, а также снижение энергозатрат при его производстве.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что сырьевая смесь для получения модифицированных гипсовых композитов включает измельченный техногенный двуводный гипс в виде отработанных форм фаянсового производства, в качестве извести и воды - насыщенный раствор гашеной извести, а в качестве техногенного двуводного гипса используется бинарная смесь порошков с удельными поверхностями 200-300 м²/кг и 800-900 м²/кг. Согласно изобретению сырьевая смесь дополнительно включает комплексную модифицирующую добавку в составе микрокальцита с удельной поверхностью 2100-2200 м²/кг, поликарбоксилата и шлакопортландцемента при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Повышение прочности гипсового композита достигается за счет введения в состав сырьевой смеси комплексной модифицирующей добавки в составе микрокальцита, поликарбоксилата и шлакопортландцемента.

Микрокальцит обеспечивает систему негидратационного твердения дополнительными ионами кальция, что благоприятным образом влияет на структурообразование системы и позволяет повысить прочность готового изделия. Введение микрокальцита в состав сырьевой смеси позволяет снизить плотность прессованного материала за счет наличия сил трения между частицами в дисперсной системе, а суммарная площадь контактов в таких системах увеличивается с повышением дисперсности частиц, что и приводит к уменьшению средней плотности получаемых композитов. С другой стороны, увеличение количества контактов между частицами в единице объема способствует повышению прочности структуры композита. Варьирование обоих факторов позволяет получить оптимальный состав прессованного композита. При введении микрокальцита в состав сырьевой смеси по масс.% менее 3,8 структурно-фазовое состояние композиционного материала не достигает оптимальных параметров, поэтому прочность и плотность не дают оптимальных значений. Введение микрокальцита по масс.% более 10,5 приводит к повышению прочности структуры за счет увеличения количества контактов, однако мелкокристаллическая структура склонна к повышенной ползучести прессованного композита.

При содержании добавки поликарбоксилата по масс.% менее 3,5 не достигается электростерический эффект. Содержание добавки по масс.% более 3,8 ухудшает процесс структурообразования двуводного гипса, т.к. добавка начинает препятствовать физико-химическому взаимодействию частиц дигидрата сульфата кальция. Наиболее эффективно добавка проявляет свои свойства в системе дигидрата сульфата кальция в присутствии шлакопортландцемента.

При содержании шлакопортландцемента в составе сырьевой смеси по масс.% менее 6,2 повышения прочности прессованного композита не наблюдается. При содержании шлакопортландцемента в составе сырьевой смеси по масс.% более 6,8 прочность прессованного композита повышается, однако повышается и его средняя плотность за счет увеличения содержания в составе смеси компонента с большей истинной плотностью.

Поставленная задача достигается также за счет подбора оптимального содержания комплексной модифицирующей добавки в составе сырьевой смеси, а также водотвердого отношения.

Сырьевая смесь для получения модифицированных гипсовых композитов получается следующим образом.

Пример 1

Предварительно высушенный, в течение одних суток, техногенный двуводный гипс в виде отработанных форм фаянсового производства подвергали дроблению на лабораторной щековой дробилке. Гипсовые порошки получали помолом в шаровой мельнице с мелющими телами - цельбепсами. Производили помол до удельной поверхности 300 м²/кг и 900 м²/кг. Перемешивание порошков для приготовления сырьевой смеси производили вручную.

Комовую известь подвергали дроблению на лабораторной щековой дробилке. Затем затворяли подогретой до 60°C водой в следующей пропорции - 3 л на 1 кг извести. Смесь перемешивали в течение 2 часов. Подготовленный состав выдерживали в течение 12 часов, а затем сливали отстоявшуюся часть насыщенного раствора извести, которую использовали в опытах.

Отвешивали необходимое количество молотого гипса с удельными поверхностями 300 м²/кг и 900 м²/кг соответственно, микрокальцита (в виде отходов мрамора молотого), поликарбоксилата, шлакопортландцемента и перемешивали в течение 1-1,5 минут. Полученную сухую смесь затворяли насыщенным раствором извести, перемешивали в течение 1 минуты и засыпали в подготовленную пресс-форму. Формование образцов осуществляли методом полусухого прессования на лабораторном гидравлическом прессе при давлении 30 МПа. Твердение гипсовых образцов осуществляли при нормальной температуре в эксикаторе с влажностью среды более 95% в течение 14 суток.

Сырьевая смесь для получения модифицированных гипсовых композитов поясняется следующими примерами.

Пример 2 (по составу)

Смесь приготовляли аналогично примеру 1, но использовали следующее соотношение компонентов, масс.%:

В ходе эксперимента сырьевой смеси для получения модифицированных гипсовых композитов получены следующие результаты: прочность - 32,9 МПа и коэффициент размягчения - 0,5.

Пример 3 (по составу)

Смесь приготовляли аналогично приведенному выше примеру, но использовали следующее соотношение компонентов, масс.%:

В ходе эксперимента сырьевой смеси для получения модифицированных гипсовых композитов получены следующие результаты: прочность - 40 МПа и коэффициент размягчения - 0,75.

Пример 4 (по составу)

Смесь приготовляли аналогично приведенному выше примеру, но использовали следующее соотношение компонентов, масс.%:

В ходе эксперимента сырьевой смеси для получения модифицированных гипсовых композитов получены следующие результаты: прочность - 38,6 МПа и коэффициент размягчения - 0,45.

Опытно-лабораторные испытания проводились в лаборатории кафедры «Производство строительных изделий и конструкций» Тверского государственного технического университета. Были получены следующие положительные результаты: при содержании в составе сырьевой смеси комплексной модифицирующей добавки, в состав которой входит, масс.%: микрокальцит с удельной поверхностью 2100-2200 м²/кг - 7,3, поликарбоксилат - 3,6 и шлакопортландцемент - 6,5, прочность на 14 сутки твердения достигает 40 МПа, что на 30% выше по сравнению с прототипом; коэффициент размягчения составляет 0,75, что соответствует повышению водостойкости композиционного материала на 20%. При производстве композиционного материала имеет место снижение себестоимости за счет экономии энергозатрат на помол техногенного двуводного гипса.