Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГИПСОЦЕМЕНТНО-ПУЦЦОЛАНОВОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к области промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве смешанных вяжущих веществ на основе гипса и портландцемента.

Известен способ приготовления сырьевой смеси для строительных изделий, включающий механическую активацию гипсоцементного вяжущего с добавками и водой (RU 2044714 C1, МПК C04B 28/14, опубл. 27.09.1995).

Недостатком данного изобретения является отсутствие в его составе пуццоланового компонента (активной минеральной добавки), за исключением части, содержащейся в портландцементе. Это, в зависимости от вида цемента и гипсоцементного соотношения, может привести к образованию эттрингита, создающего внутренние напряжения в структуре затвердевшего камня, что приводит к снижению пределов прочности изделий при длительном твердении. Кроме того, короткие сроки схватывания смеси сокращают время ее жизнеспособности, что затрудняет технологический процесс изготовления изделий.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения вяжущего, включающий гидроактивацию портландцемента в присутствии поверхностно-активного вещества (ПАВ) в течение 2-8 мин в активаторе с добавлением в полученную смесь полуводного гипса и отработанного силикагеля и перемешивание в смесителе (RU 2368580 C2, МПК C04B 11/30, опубл. 27.09.2009).

Недостатками этого способа являются сложная технология осуществления, заключающаяся в активации портландцемента в гидроактиваторе и перемешивании гипсоцементно-пуццолановой композиции в смесителе. Изделия, получаемые по данному способу, обладают низкой морозостойкостью. Высокая стоимость силикагеля, а также нестабильность его характеристик, которые влияют на однородность реологических, физико-механических и других свойств гипсоцементно-пуццолановой композиции. Использование в составе высокомарочного портландцемента (М600) значительно повышает стоимость готовой продукции. Кроме того, в описании вышеуказанного способа не показаны результаты испытания образцов на изгиб, водопоглощение, не указаны сроки схватывания смеси.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение времени жизнеспособности готовой смеси, увеличение прочностных свойств на изгиб и сжатие, морозостойкости и водостойкости затвердевшей гипсоцементно-пуццолановой смеси на основе низкомарочного полуводного гипса и портландцемента общестроительного назначения марки М400 с одновременным упрощением технологии изготовления.

Техническим результатом предлагаемого решения является увеличение морозостойкости, удлинение сроков схватывания смеси, придание ей самоуплотняющейся способности, повышение пределов прочности на изгиб и сжатие, повышение водостойкости и снижение водопоглощения затвердевшей гипсоцементно-пуццолановой смеси.

Результат достигается тем, что в способе получения гипсоцементно-пуццолановой смеси, включающем гидроактивацию портландцемента в присутствии поверхностно-активного вещества (ПАВ), добавление в полученную смесь полуводного гипса и пуццоланового компонента и перемешивание до однородной массы, согласно изобретению гидроактивацию осуществляют в роторно-пульсационном аппарате со скоростью вращения вала не менее 5000 об/мин, при этом гидроактивацию портландцемента с ПАВ производят в течение 1 мин, затем добавляют гипс и пуццолановый компонент и производят повторную гидроактивацию в течение 2 мин, в качестве ПАВ используют смесь полимерного поликарбоксилатного эфира «Glenium® 115», регулятора сроков схватывания и твердения «БЕСТ-ТБ» и кремнийорганического соединения «N-октилтриэтоксисилан» в соотношении 1:0,3:0,07, в качестве пуццоланового компонента используют метакаолин с гидравлической активностью не менее 1000 мг/г, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Применение в составе ПАВ полимерного поликарбоксилатного эфира «Glenium® 115» снижает водопотребность смеси и повышает прочностные характеристики изделий, применение регулятора сроков схватывания и твердения «БЕСТ-ТБ» увеличивает время жизнеспособности готовой смеси, что выражается в удлинении сроков схватывания. Сочетание указанных водного раствора поликарбоксилатного эфира с регулятором сроков схватывания и твердения придает гипсоцементно-пуццолановой смеси самоуплотняющуюся способность. Применение в составе ПАВ кремнийорганического соединения «N-октилтриэтоксисилан» способствует формированию оптимальной поровой структуры затвердевшего камня, снижает водопоглощение и повышает водостойкость готового изделия.

Применение в составе ПАВ указанных выше компонентов в указанном соотношении приводит к синергетическому эффекту и позволяет достичь требуемый технический результат.

Для изготовления гипсоцементно-пуццолановой смеси использовали следующие материалы:

Полуводный гипс марки Г6БII производства ООО «Аракчинский гипс» (ГОСТ 125-79);

Портландцемент ПЦ 400 Д0 Н Вольского завода;

В качестве пуццолановой добавки - метакаолин с гидравлической активностью не менее 1000 мг/г (ТУ 5729-098-12615988-2013). Для приготовления образцов использовали метакаолин с гидравлической активностью 1238 мг/г;

Водопроводная питьевая вода, удовлетворяющая требованиям ГОСТ 23732.

В составе ПАВ использовали:

- полимерный поликарбоксилатный эфир «Glenium® 115» производства ООО «BASF Строительные системы»;

- регулятор сроков схватывания и твердения - «БЕСТ-ТБ», производства ООО «Инновационные Технологии». «БЕСТ-ТБ» относится к суперпластификаторам первой группы и представляет собой сополимер на основе эфиров карбоновых кислот с добавлением фосфатного компонента темно-коричневого цвета с плотностью (при 20°C) 1,24 г/см³, массовая доля сухого вещества 20-30%;

- кремнийорганическое соединение «N-октилтриэтоксисилан» производства компании «Dow Corning» - прозрачная жидкость; относительная плотность при 250°C - 0,875; чистота - 98%; плотность - 7,3 кг/м³; содержание летучих органических составляющих - 329 г/л.

ПАВ готовят путем перемешивания указанных компонентов в указанных соотношениях.

Предлагаемое изобретение осуществляется следующим образом.

Количество воды затворения подбиралось из условия обеспечения нормальной густоты гипсоцементно-пуццолановой смеси по ГОСТ 23789-79. Для получения образцов использовали ПАВ следующего состава, мас.%: полимерный поликарбоксилатный эфир «Glenium® 115» - 71,4; регулятор сроков схватывания и твердения «БЕСТ-ТБ» - 23,8; кремнийорганическое соединение «N-октилтриэтоксисилан» - 4,8.

В работающий роторно-пульсационный аппарат заливают расчетное количество воды, в которую добавляют заранее приготовленное ПАВ. Затем производят весовую дозировку портландцемента и осуществляют его гидроактивацию в роторно-пульсационном аппарате со скоростью вращения вала не менее 5000 об/мин в течение одной минуты в присутствии ПАВ, затем в полученную смесь добавляют полуводный гипс и метакаолин и производят дальнейшую гидроактивацию в роторно-пульсационном аппарате до получения однородной массы в течение 2 мин.

Из гипсоцементно-пуццолановых смесей изготавливались образцы - балочки с размерами 4×4×16 см.

Через 28 суток нормального твердения образцы подвергались механическим испытаниям. Прочность затвердевших образцов, водопоглощение, а также сроки схватывания гипсоцементно-пуццоланового теста определяли в соответствии с ГОСТ 23789-79. Морозостойкость изделий определяли в соответствии с ГОСТ 7025-91. Водостойкость образцов определяли по их коэффициенту размягчения, равному отношению пределов прочности при сжатии сухих образцов к водонасыщенным. За критерий самоуплотняющейся способности приняли способность гипсоцементно-пуццолановой смеси занять весь объем формы с образованием ровных поверхностей под собственным весом без дополнительных внешних воздействий.

Были также изготовлены образцы по прототипу на основе портландцемента общестроительного назначения марки М400.

Составы гипсоцементно-пуццолановых смесей приведены в таблице 1, результаты механических испытаний образцов приведены в таблице 2.

Результаты испытаний образцов затвердевших гипсоцементно-пуццолановых смесей по прототипу на основе портландцемента общестроительного назначения марки М400 приведены в таблице 2.

Из приведенных данных следует, что максимальные показатели прочности на сжатие и изгиб достигаются при содержании полуводного гипса в пределах 55,8-56,5%, портландцемента 14,3-15,4%, ПАВ 1,1-1,9%, метакаолина с гидравлической активностью не менее 1000 мг/г 2,5-3,3%. При введении ПАВ в количестве менее 1,1% наблюдается снижение показателей исследуемых свойств по сравнению с заявляемыми пределами. При введении ПАВ в количестве, превышающем 1,9%, исследуемые свойства гипсоцементно-пуццолановой смеси увеличиваются незначительно.

Изделия, полученные согласно предлагаемому изобретению, обладают высокими прочностными характеристиками, водостойкостью и морозостойкостью, низким водопоглощением. Использование указанного ПАВ позволяет получить самоуплотняющуюся гипсоцементно-пуццолановую смесь и увеличить время ее жизнеспособности.

Кроме того, изготовление гипсоцементно-пуццолановой смеси в одном аппарате, а также использование низкомарочного полуводного гипса и портландцемента общестроительного назначения марки М400 позволяют упростить технологический процесс изготовления изделий и снизить их стоимость.