Результат интеллектуальной деятельности: КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИПСОВОЛОКНИСТЫХ ОБЛИЦОВОЧНЫХ ПЛИТ

Изобретение относится к области промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления облицовочных плит и других строительных изделий на основе гипса, портландцемента и целлюлозного волокна.

Известна сырьевая смесь для изготовления строительных изделий, включающая, мас.ч.: строительный гипс 9-12, асбестоцементные отходы 12-15, портландцемент 3,9-7,0, зола-унос 13,7-19,15, песок 27-37 и вода - остальное (SU 1574556 А1, С04В 11/30, опубл. 30.06.1990). Недостатком данного изобретения являются относительно невысокие показатели прочности при изгибе, а также канцерогенность асбестосодержащих компонентов сырьевой смеси.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является композиция для изготовления гипсоволокнистых плит, включающая мас. %: полуводный гипс 78,2-85,62, портландцемент 11,85-7,6, целлюлозное волокно 9,5-6,3, технические лигносульфонаты 0,45-0,48 (RU 2084419 С1, МПК С04В 28/14, опубл. 20.07.1997).

Недостатками данного изобретения являются сложный технологический процесс производства гипсоволокнистых плит, включающий процессы вакуумирования, прессования и сушки образцов, невысокие показатели физико-механических характеристик, таких как водостойкость, предел прочности при изгибе и плотности получаемых гипсоволокнистых плит. Также недостатком изобретения является отсутствие в составе композиции пуццоланового компонента, необходимого для исключения образования высокосульфатной формы гидросульфоалюмината кальция-эттрингита, в твердеющем гипсоцементном камне, что приводит к возникновению внутренних напряжений и снижению эксплуатационных характеристик готовых изделий с течением времени. Все это ограничивает область применения изделий на основе данной композиции.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение плотности, пределов прочности при изгибе и сжатии, водостойкости, морозостойкости гипсоволокнистых облицовочных плит на основе низкомарочного полуводного гипса и портландцемента, с одновременным упрощением технологического процесса путем исключения таких операций, как вакуумирование и прессование. Одной из задач является исключение образования эттрингита в процессе гидратации гипсоцементной композиции путем введения в состав гипсоволокнистых облицовочных плит пуццоланового компонента. Повышение физико-механических характеристик, таких как плотность, пределы прочности при изгибе и сжатии, водостойкость, морозостойкость, позволит изготавливать гипсоволокнистые облицовочные плиты меньшей толщины, по сравнению с изделиями по прототипу, при равных показателях прочности, что приводит к снижению материалоемкости производства, массы изделий и, как следствие, к снижению массы подоблицовочных конструкций. Это позволит значительно расширить область применения получаемых облицовочных плит как для внутренней, так и для наружной отделки зданий и сооружений.

Техническим результатом предлагаемого решения является удлинение сроков схватывания гипсоволокнистой композиции, придание ей самоуплотняющейся способности, повышение пределов прочности при изгибе и сжатии гипсоволокнистых облицовочных плит, увеличение их водостойкости и морозостойкости, при одновременном упрощении производства за счет исключения таких технологических операций, как вакуумирование и прессование.

Поставленная задача достигается тем, что композиция для изготовления гипсоволокнистых облицовочных плит, включающая полуводный гипс, портландцемент и целлюлозное волокно, отличающаяся тем, что дополнительно содержит пуццолановый компонент - метакаолин, полимерный поликарбоксилатный эфир «Glenium^®l15», регулятор сроков схватывания и твердения «Бест-ТБ», водную эмульсию октилтриэтоксисилана «Пента^®-818» и воду, при следующем содержании компонентов, мас. %:

при этом степень помола целлюлозных волокон составляет 30-35°ШР, гидравлическая активность метакаолина составляет не менее 1200 мг/г.

Применение в составе гипсоволокнистой композиции пуццоланового компонента - метакаолина с гидравлической активность 1238 мг/г, позволяет регулировать содержание высокосульфатной формы гидросульфоалюмината кальция - эттрингита (3CaO-Al₂O₄-3CaSO₄-(31-32)H₂O) в составе матрицы, что исключает возникновение внутренних напряжений в гипсоволокнистом камне и его саморазрушение. Необходимое количество пуццоланового компонента в составе гипсоволокнистой композиции определяли по концентрации оксида кальция, содержащегося в специальных препаратах, представляющих собой водные суспензии полуводного гипса, портландцемента и метакаолина, при условии, чтобы концентрация оксида кальция на пятые сутки не превышала 1,1 г/л, а на седьмые сутки была менее 0,85 г/л.

Применение в составе гипсоволокнистой композиции полимерного поликарбоксилатного эфира «Glenium^®l15» снижает водопотребность смеси и повышает прочностные характеристики изделий, применение суперпластификатора первой группы «БЕСТ-ТБ» увеличивает время жизнеспособности готовой смеси, что выражается в удлинении сроков схватывания. Сочетание указанных выше полимерного поликарбоксилатного эфира и суперпластификатора первой группы придает гипсоволокнистой композиции самоуплотняющуюся способность. Применение водной эмульсии октилтриэтоксисилана «Пента^®-818» способствует формированию более плотной поровой структуры затвердевшего камня и приводит к повышению водостойкости и морозостойкости образцов гипсоволокнистых облицовочных плит. Применение в их составе целлюлозных волокон с указанной степенью помола приводит к связыванию компонентов матрицы на микро- и макроуровне, что выражается в формировании оптимальной структуры дисперсно-армированного материала и в значительном повышении прочностных показателей готовых изделий.

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

Для изготовления гипсоволокнистой композиции использовали следующие материалы:

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

Портландцемент ПЦ 400 Д0 Η Вольского завода;

Пуццолановая добавка - метакаолин с гидравлической активностью не менее 1200 мг/г (ТУ 5729-098-12615988-2013). Для приготовления образцов использовали метакаолин с гидравлической активностью 1238 мг/г;

Целлюлозные волокна - целлюлоза хвойная сульфатная небеленая марок НСК, производства ОАО «Соломбальский ЦБК» (СТО 00279189-2-2007, ТУ 13-00279189-06-2001);

Водопроводная питьевая вода, удовлетворяющая требованиям ГОСТ 23732;

Полимерный поликарбоксилатный эфир «Glenium^®l15» производства ООО «BASF Строительные системы» представляет собой непрозрачную белую жидкость плотностью 1,07 г/см³, рН при 20°С - 6,5, максимальное содержание хлоридов ≤0,1%, максимальное содержание щелочей <1,7%;

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

Водная эмульсия октилтриэтоксисилана «Пента^®-818» производства компании «Пента An ITW Company» - вязкотекучая 50% водная эмульсия октилтриэтоксисилана, плотностью 1000 кг/м³, содержание активного вещества - 50%.

Предлагаемое изобретение осуществляется следующим образом: в работающий смеситель заливают расчетное количество воды, в которую добавляют заранее отдозированные полимерный поликарбоксилатный эфир «Glenium^®l15», суперпластификатор первой группы «Бест-ТБ», водную эмульсию октилтриэтоксисилана «Пента^®-818» и армирующие волокна. Затем производят весовую дозировку полуводного гипса, портландцемента, метакаолина и осуществляют перемешивание до получения однородной массы. Далее из полученной смеси производят формование образцов гипсоволокнистых облицовочных плит.

Количество воды затворения подбирается из условия обеспечения нормальной густоты гипсоволокнистой композиции по ГОСТ 23789-79.

Также были проведены испытания образцов по прототипу с использованием в составе вяжущего полуводного гипса марки Г6БII производства ООО «Аракчинский гипс».

Через 28 и 90 суток нормального твердения образцы подвергались механическим испытаниям. Прочность затвердевших образцов, водопоглощение, а также сроки схватывания гипсоволокнистой смеси 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 гипсоволокнистой смеси занять весь объем формы с образованием ровных поверхностей под собственным весом без дополнительных внешних воздействий.

Составы гипсоволокнистых композиций приведены в таблице 1, результаты механических испытаний изготовленных образцов и образцов по прототипу приведены в таблице 2.

Из приведенных данных следует, что максимальные показатели прочности на сжатие и изгиб достигаются при содержании в составе вяжущего полуводного гипса в пределах 49,8-52,0% от общей массы смеси, портландцемента - 12,1-13,4%, метакаолина с гидравлической активностью не менее 1200 мг/г - 1,9-2,3%. При введении суперпластификатора третьего поколения «Glenium^®115», регулятора сроков схватывания и твердения «Бест-ТБ» и водной эмульсии октилтриэтоксисилана «Пента^®-818», в количестве меньше указанных в таблице 1 (состав 2), наблюдается снижение показателей исследуемых свойств по сравнению с заявляемыми пределами. При их введении, в количестве больше указанных в таблице 1 (состав 4), исследуемые свойства гипсоволокнистой композиции увеличиваются незначительно.

Изделия, полученные согласно предлагаемому изобретению, обладают высокими прочностными характеристиками, водостойкостью и морозостойкостью, низким водопоглощением. Использование полимерного поликарбоксилатного эфира «Glenium^®115», регулятора сроков схватывания и твердения «Бест-ТБ» и водной эмульсии октилтриэтоксисилана «Пента^®-818» позволяет получить самоуплотняющуюся гипсоволокнистую смесь и увеличить время ее жизнеспособности.

Введение пуццоланового компонента - метакаолина с гидравлической активностью 1238 мг/г позволяет исключить образование эттрингита в гипсоволокнистом камне и снижение эксплуатационных характеристик гипсоволокнистых облицовочных плит с течением времени.

Кроме того, исключение сложных операций вакуумирования и прессования, а также использование низкомарочного полуводного гипса и портландцемента общестроительного назначения марки М400 позволяют упростить технологический процесс изготовления изделий и снизить их стоимость.