«Эволит-Наногипс» Модификатор»


Композиционное водостойкое гипсовое вяжущее

Сухие строительные смеси на основе гипсовых вяжущих (далее гипсовые сухие смеси) находят все большее применение при реконструкции, ремонте и строительстве зданий. И, как показала практика, это применение является очень эффективным. Наибольшее распространение получили штукатурные и шпаклевочные смеси, эффективность которых обязана ряду уникальных свойств гипсовых вяжущих. К ним относятся:

  • возможность регулирования сроков схватывания в широких диапазонах;
  • достаточная прочность и твердость затвердевшего материала и быстрота их достижения;
  • сравнительно низкая теплопроводность и хорошая звукоизолирующая способность;
  • высокая паропроницаемость;
  • высокая огнестойкость;
  • экологическая чистота.

Все эти свойства применимы и к растворам из гипсовых сухих смесей. Кроме того, как показывают исследования фирмы «Кнауф», применение гипсовых сухих смесей более эффективно, чем известково-цементных, поскольку, благодаря меньшей плотности гипсового раствора. Из одной тонны гипсовой сухой смеси получают в два раза большую площадь оштукатуренной поверхности. Очень перспективно изготовление готовых сухих гипсосодержащих смесей, которые могли бы применяться при изготовлении не только растворных и шпаклевочных смесей для внутренней отделки, но и для наружной, а также для производства различных изделий из монолитного бетонирования.

Но этому препятствовали такие отрицательные свойства гипсовых вяжущих и материалов из них, как их высокая водопотребность и низкая водостойкость. Кроме того, гипсовым бетонам присущи значительная ползучесть при увлажнении, малая морозостойкость, необходимость длительной сушки изделий при их производстве и др. Благодаря оригинальным отечественным разработкам, ряд существенных недостатков гипсовых вяжущих удалось устранить в созданных водостойких гипсовых вяжущих. Наиболее известными и изученными являются гипсоцементно-пуццолановые вяжущие (ГЦПВ) которые достаточно широко используются при производстве санитарно-технических кабин, вентилляционных блоков, стеновых камней, панелей оснований под полы, крупнопанельных и пазогребневых перегородок, растворных и шпаклевочных смесей. Однако, использование ГЦПВ и других водостойких гипсовых вяжущих (ВГВ) также далеко от их потенциальных возможностей.

Значительным прорывом в повышении эффективности ВГВ являются исследования кафедры технологии вяжущих веществ и бетонов МГСУ по созданию ГЦП вяжущих нового поколения, к которым относятся композиционные гипсовые вяжущие низкой водопотребности (КГВ).

В настоящее время в городе Куровское, Орехово-Зуевского района, Московской области на производственной базе завода сухих строительных смесей «Эволит-Пром» начато экспериментальное производство смесей на основе водостойких гипсовых вяжущих, согласно ТУ 5744-06-53743439-03.

Новые вяжущие представляют собой гомогенную ?- и ?-модификацию гипсового вяжущего с гидравлическим компонентом, предварительно получаемым с гидравлическим компонентом, предварительно получаемым совместной активацией портландцемента, кремнеземистой добавки и суперпластификатора. Этот гидравлический компонент является органоминеральным модификатором (ОММ) гипсовых вяжущих и может быть приготовлен заранее и использован по мере необходимости. Получение ОММ механо-химической активацией содействует повышению скорости и степени гидратации портландцемента в КГВ и увеличению активности кремнеземистых компонентов, повышению реакционной способности трехкальциевого алюмината и других минералов, что способствует повышению прочности и долговечности сформировавшейся структуры затвердевшего вяжущего во времени. Кроме того, необходимо вводить регуляторы схватывания и твердения, полимерные добавки, загустители и другие модификаторы свойств.

Производство КГВ включает следующие пределы: дозировка и совместный дополнительный помол портландцемента, кремнеземистой добавки и пластификатора; смешивание гипсового вяжущего с полученным ОММ.

Вяжущие, получаемые по данной технологии, бетоны и растворы на их основе характеризуются новым уровнем технологических и технических свойств по сравнению с ранее известными водостойкими гипсовыми вяжущими и отличаются повышенными эксплуатационными свойствами.

Структура затвердевшего камня из этого вяжущего представляет собой следующую модель. Кристаллы дигидрата сульфата кальция, образующие каркас первоначальной структуры сразу после затворения водой вяжущего, и эттрингит, который также образуется на ранней стадии твердения, будут в разной степени, в зависимости от состава, защищены стабильными новообразованиями, полученными в результате гидратации активированного портландцемента и реакций между продуктами его гидратации и тонкодисперсным кремнеземом. Одновременно со снижением концентрации гидроксида кальция постепенно исчезают условия образования высокоосновных гидроалюминатов кальция и эттрингита.

Полости между кристаллами дигидрата сульфата кальция заполняются мельчайшими частицами новообразований и ультрадиспесными частицами, входящими в состав ОММ. Это способствует увеличению контактов между кристаллами и повышению плотности. Плотность упаковки новообразований обеспечивается высокой степенью гидратации портландцемента и их высокой дисперсностью, низким водосодержанием за счет пластификатора, адсорбированного на поверхности активированных частиц, коллоидно-химическими явлениями, обеспечивающими максимум кон-тактов кристаллов дигидрата сульфата кальция, достигаемых правильным выбором компонентов. Все это способствует повышению прочности и долговечности затвердевшего вяжущего. Получение такой структуры может достигаться оптимальной дисперсностью и активностью компонентов благодаря их механо-химической активации на стадии приготовления композиций. Это обеспечивает долговечность затвердевшего камня и повышает эффективность использования клинкерной составляющей; предопределяет низкую пористость, высокую прочность и водостойкость бетонов на их основе. Механо-химическая активация приводит к механической деструкции компонентов и элементов их структуры, частично диспергирует зерна цемента и кремнезема по слабым связям. Это способствует существенному увеличению количества активных центров в единице объема материала.

При этом высвобождается значительное количество энергии, которое способствует повышению активности минералов цементного клинкера, особенно трехкальциевого алюмината, и поверхностной активности зерен кремнезема компонентов и адсорбцией молекул органического пластификатора на их поверхности. Все это как бы готовит поверхность твердой диспесной фазы к взаимодействию с жидкой дисперсионной средой, то есть водой.

Полученный в результате механо-химической активации смеси портландцемента, кремнеземистой добавки и суперпластификатора органоминеральный модификатор (ОММ) является гидравлическим компонентом для композиционного гипсового вяжущего (КГВ). Благодаря его дисперсности и высокой активности частиц, после затворения вяжущего водой обеспечивается достаточно быстрая гидратация минералов цементного клинкера и постепенное связывание выделяющегося гидроксида кальция активированным кремнеземом, образование эттрингита происходит в начальные сроки твердения. Диспергирующее действие пластификатора препятствует флокуляции зерен цемента, что также способствует достаточно быстрой и полной гидратации цементной составляющей вяжущего, способствуя повышению водостойкости.

Таким образом, области применения композиционных гипсовых вяжущих и сухих смесей, в том числе цветных на их основе, могут быть достаточно широки:

  • производство штукатурных и других отделочных работ;
  • строительство зданий методом торкретирования;
  • монолитное бетонирование несущих и ненесущих конструкций малоэтажных зданий (стен, перекрытий, перемычек и др.), в том числе, в зимнее время;
  • изготовление мелкоштучных стеновых материалов (кирпича, камней, блоков, элементов декора), причем, без тепловой обработки;
  • при устройстве саморазравнивающихся стяжек под полы;
  • взамен обычного гипсового вяжущего при производстве гипсокартонных листов, гипсоволокнистых плит, перегородочных плит и др. для повышения их водостойкости и расширения областей применения.

Строительные растворы из сухих смесей классифицируют по:

  • основному назначению; 
  • применяемому вяжущему; 
  • средней плотности.

По основному назначению растворы подразделяют на:

  • кладочные (в том числе и для монтажных работ); 
  • облицовочные; 
  • штукатурные.

По применяемым вяжущим растворы подразделяют на:

  • гипсовые (на гипсовом вяжущем );
  • сложные (на смешанных водостойких гипсовых вяжущих).

По средней плотности растворы подразделяют на:

  • тяжелые;
  • легкие.
Среднесуточная температура наружного воздуха, 0°С Температура растворной смеси, 0 °С, не менее
Кладочный материал
кирпич  камни
При скорости ветра, м/с
До 6 Св. 6 До 6  Св. 6
До минус 10 10 10 10 15
От минус 10 до 20 10 15 15 20
Ниже минус 20 15 20 20 25

Основные характеристики КГВ: - водопотребность 28-38%; - Коэффициент размягчения 0,75-0,85; - Сроки схватывания (см.табл.).

Вид вяжущего по срокам схватывания Условное обозначение Сроки схватывания, мин 
 Начало, не ранее  Конец, не позднее
Быстросхватывающиеся БС 2 15
Нормальносхватывающиеся НС 4 20
Медленносхватывающиеся МС 20 120
Особомедленносхватывающиеся ОМС 20 180

Производство и дальнейшее использование данного вяжущего позволит изменить технологии "мокрых” процессов в строительстве, существенно сократить сроки строительства, снизить трудозатраты, энергозатраты (отказаться от сушки или иных тепловых процессов даже в зимних условиях) как при производстве сборных изделий и конструкций в заводских условиях, так и в условиях строительной площадки. Работы могут производиться без тепловой обработки. Преимущества использования бетонов на КГВ вместо аналогичных бетонов на портландцементе:

  • экономия до 200 кг портландцемента на 1 куб.м. бетона;
  • немедленная распалубка, увеличение оборачиваемости форм или оснастки в 8-10 раз, сокращение парка форм;
  • достижение отпускной влажности стеновых изделий без сушки;
  • повышение производительности труда в два и более раза;
  • соответствие требованиям строительных норм и правил по сорбционным характеристикам и влажности;
  • теплопроводность несколько ниже, чем бетонов на портландцементе.
Марка вяжущего Предел прочности образцов-балочек, размерами 40х40х160 мм, не менее МПа  
При изгибе  При сжатии
150 4,0 15,0
200 5,0 20,0
250 6,0 25,0

Применение легких заполнителей, технологий поризации и пенообразования при производстве материалов данного вида, позволяет производить теплоизоляционные (300-500 кг/куб.м), теплоизоляционно-конструкционные (500-1500 кг/куб.м) изделия, а также выполнять монолитные работы на строительной площадке.

Модификатор ОММ (модификатор гипсовых вяжущих и бетонов) представляет собой порошкообразный продукт на органо-минеральной основе, содержащий в своем составе портландцемент, микрокремнезем конденсированный (ТУ 5743-048-02495332-96) или другой кремнеземистый компонент необходимой активности по поглощению извести и суперпластификатор С-3 (ТУ 6-35-020-4229-625-90**). Модификатор ОММ может поставляться в мягких контейнерах типа МКР («Биг-Бэги»), многослойных бумажных мешках или насыпью в крытых железнодорожных вагонах, приспособленных для перевозки цемента. Применение модификатора ОММ не требует дополнительного использования суперпластификатора С-З при производстве гипсобетонных изделий. Модификатор ОММГ предназначен для получения водостойких быстротвердеющих гипсовых вяжущих и бетонов на их основе на базе гипсовых и ангидритовых вяжущих. Производство изделий из бетонов на основе гипсового или ангидритового вяжущего, модифицированного ОММ существенно упрощает технологию, т.к. не требуется тепловая обработка изделий, что существенно снижает энергозатратность продукции, а также увеличивает коэффициент использования формооснастки, благодаря быстроте набора распалубочной прочности (15…30 мин.). На модифицированном вяжущем изготовляют различные бетоны (тяжелые, легкие, ячеистые, на органических заполнителях, фибробетоны и др.) которые могут применяться для производства стеновых изделий (кирпич, камни, блоки), для монолитного возведения стен и элементов перекрытий, для изготовления отделочных и декоративных изделий, в том числе для наружного применения.

Гипсовые вяжущие, модифицированные ОММ,  называются композиционными водостойкими гипсовыми вяжущими низкой водопотребности (КВГВ) и имеют следующие свойства:

  • марки по прочности на сжатие (кгс/см2) 150; 200; 250; 300; 350; 400;
  • водопотребность вяжущего (нормальная густота) – 0,38…0,22;
  • коэффициент размягчения 0, 65…0,9;
  • коэффициент водостойкости (отношение прочности образцов, твердевших в воде, к прочности образцов, твердевших в комнатных условиях, не менее 0,9