Модификаторы гипса и бетона

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 дисперсной 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;
• потолочных панелей

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.