Використання глиняного порошку як мінерального мікронаповнювача у сухих будівельних сумішах

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 691.327.33:691.322

Використання глиняного порошку як мінерального мікронаповнювача у сухих будівельних сумішах

Ковальський В.П.,

Очеретний В.П.,

Бондар А.В.,

Кузьмич А.С.

Вінницький національний технічний університет,

Сухі будівельні суміші, як сучасні ефективні будівельні матеріали, знайшли широке застосування в українського споживача. Однак актуальним залишається питання випуску цих сумішей з використанням місцевих сировинних матеріалів та відходів промисловості, а також розробка полегшених складів. Це дозволить отримувати теплоізоляційні штукатурки, теплі підлоги, дрібноштучні вироби і монолітних конструкцій безпосередньо на будівельному майданчику за безавтоклавною технологією виготовлення пінобетонних сумішей. Метою роботи є розгляд питання про можливість використання глин, як наповнювача, у сухих будівельних сумішах, зокрема поризоаної структури. В статті теоретично обґрунтовано доцільність введення в пінні системи тонкодисперсного глиняного порошку, як стабілізатора технічної піни. Приведені результати експерементальних досліджень підтверджують позитивний вплив високопластичних глин на структуру поризованої маси та реологічні властивості розчину, отриманого із сухих будівельних сумішей. Таким чином, доведено, що мінеральний наповнювач у вигляді порошку із тонкодисперсних вископластичних глин у складі поризованих сухих будівельних сумішей виконує роль стабілізатора, пластифікатора і водоутримуючого компоненту.

Ключові слова: сухі будівельні суміші, мінеральний наповнювач, добавка, глини високої пластичності, дисперсність, технічні властивості піни, пориста структура, легкий розчин.

Dry building mixes are in common use by ukrainian consumer as modern efficient building materials. But questions according production of this mixes with using local raw materials and industrial waste, and the development of lightweight warehouses are still relevant. It will give possibility to get insulating plaster, underfloor heating, small articles and monolithic structures directly on the building site with the manufacturing technology non-autoclave foamed concrete mixes. Main purpose of work is to examine the possibility of using clay as a filler in dry construction mixtures, including porous structure. In the Article theoretically justified advisability to adding the foam system of finely dispersed powder clay as technical foam stabilizer. The results of experimental research confirm a positive impact of clay of high plasticity on the structure porous mass and rheological properties of the solution obtained from dry mixes. Was proved that the mineral filler in powder form with fine high plasticity clay consisting of porous dry building mixes serves as a stabilizer, plasticizer and water-holding component.

Key words: dry building mixes, mineral filler, additives, clay of high plasticity, dispersion, technical properties of the foam, porous structure, light solution.

В даний час оптимальними технологічними рішеннями при виконанні ряду будівельних робіт вважається використання сухих будівельних сумішей (СБС). Питання розробки полегшеної сухої суміші з достатніми фізико-механічними та технологічними властивостями залишається відкритим. Найбільш перспективним вважається введення до складу суміші легких заповнювачів (перліт, вермикуліт, порожнисті мікросфери і т.п.). Розробка науково-обґрунтованих складів і технологічних прийомів приготування із СБС пінобетонних розчинів природного твердіння зі зниженою усадкою, високим рівнем і стабільністю параметрів якості досліджені не достатньо. У зв'язку з цим виникає необхідність дослідження впливу мінеральних добавок у складі СБС на підвищення технічних характеристик пін та піннодисперсних систем розчинів СБС. Також, введення глин у склад СБС дозволить як розширити сировинну базу мінеральних добавок для виробництва СБС, так і саму номенклатуру СБС.

Огляд літератури. глина будівельний наповнювач піна

В роботах [1-5] встановлено закономірності зміни властивостей СБС на основі карбонатних мікронаповнювачів, цеолітових порід, високодисперсного активного метакаоліну та відходів промисловості в залежності від їх хімічного складу, дисперсності, кількісного вмісту та міжзернової пустотності.

Пучков Р.Ю. розробив сухі суміші для оздоблювання стін будівель з використанням місцевих матеріалів: дегідратованої глини, меленого негашеного вапна, річного піску, кальцинованої соди [6].

Хіміч Т.С. розроблено ефективну модифіковану добавку бентонітової глини для штукатурних розчинів на основі портландцементу [7].

Акжигітовою Е.Р. [8] запропоновано застосовувати органо-мінеральну добавку на основі глини у якості тиксотропної добавки в вапняних сухих будівельних сумішах. В основу отримання добавки покладений процес адсорбції аніонних і неіоногенних ПАР на поверхні глин.

Дослідження зміни фізико-механічних та теплофізичних властивостей поризованих сухих будівельних сумішей в залежності від виду введеного мінерального мікронаповнювача представлені в роботі [9], а позитивний вплив глин на властивості розчинів, отриманих із СБС підтверджено патентом України ка корисну модель [10]. Проте введення глин, як мінеральних добавок, у склад СБС на підвищення технічних характеристик пін та піннодисперсних систем розчинів, отриманих із СБС, не досліджено.

Вхідні дані і методи.

Експериментально-теоретичні дослідження по підбору складів СБС показали, що найоптимальніші показники реологічних та технічних характеристик поризованих розчинів, отриманих із мінеральних цементних СБС, будуть при використанні аніонних піноутворювачів низької кратності. Використання таких піноутворювачів дозволяє отримувати полегшені розчини із СБС з мінімальними показниками усадки та без використання додаткового піногенеруючого обладнання. Данні проміжних досліджень не приводяться. Всі дослідження проводились у відповідності до вимог національного стандарту ДСТУ Б В.2.7-126:2011 «Суміші будівельні сухі модифіковані. Загальні технічні умови».

Для досліджень поризованих розчинів використовувався портландцемент марок ПЦ-I-500 та ПЦ-400, карбонатні відходи Джуринського родовища (Вінницька обл.) та зола-виносу Ладижинської ТЕС. Основні характеристики сировинних матеріалів приведені в таблицях 1-3.

Таблиця 1. Властивості глин Вендичанського родовища (Вінницька обл.)

Таблиця 2. Фізичні властивості заповнювачів і наповнювачів, що використовувались*

Таблиця 3. Технічні характеристики сухого піноутворювача LORI**

Для отримання технічної піни та поризованих розчинів використовувався міксер для СБС стандартного типу при кількості обертів 800-960 за хв. Властивості полегшених СБС визначались при витраті ПЦ 25-45% в залежності від виду основного заповнювача. Глиняний порошок вводився у суміш у кількості 2-25% від маси сухих компонентів у якості мікронаповнювача, який у дисперсних системах, якими являються СБС, може виконувати роль активного компонента - пластифікатора і водоутримуючого компоненту. Для цього були обрані високопластичні глини, які здатні при зволоженні утримувати на своїй поверхні найтонкіші шари адсорбованої води, зв'язані силами поверхневого натяку. Це забезпечує водночас пластичність при низьких В/Ц та В/Т і мінімальну усадку поризованих розчинів.

Результати. Обговорення і аналіз.

Результати досліджень залежності технічних параметрів піни при введені глиняного порошку приведені на рис. 1-2.

Глиняний порошок (ГП) являється найоптимальнішим стабілізатором технічної піни в порівнянні з іншими мінеральними добавками, що видно на рис. 1.

Рис. 1. Залежність технічних параметрів піни від типу мінеральної добавки

Так, кратність піни без добавки становить 150 мм, а стійкість - 210 с. При додаванні високопластичних глин стійкість піни зростає до 468 с, а кратність падає до 135 мм. Це пояснюється тим, що тонкодисперсні глинисті частки насичують пінний розчин, утворюючи піннодисперсну систему. Таким чином зростає густина рідни, а, отже, падає висота стовпа піни. Проте водні оболонки чи плівки піноутворювача, утворені навколо бульбашок повітря набувають більшої міцності за рахунок дисоціації глинистої речовини на їх поверхні, що призводить до підвищення сил поверхневого натягу і, як наслідок, стійкості піни. Одночасно навколо позитивно заряджених глинистих часток з адсорбованим рядом іонів утворюються водні оболонки хімічно зв'язаної води, які відрізняються підвищеною щільністю та орієнтацією молекул [11].

На рис. 2 приведені результати дослідження впливу кількісного вмісту глиняного порошку. При вмісті ГП від 2 до 15% відбувається зростання стійкості піни і незначне падіння її кратності. При збільшенні вмісту ГП до 18% відбувається незначне падіння показників, а при 20-25% їх різне зниження, що показує межу переходу піннодисперсної системи «ГП-піна» у глиняний розчин.

При введенні у склад СБС глиняного порошку у кількості більше 15-18% будуть утворюватися дифузні водні оболонки навколо глинистих часток з заповненням об'єму між частками вільною водою [11], що дозволяє отримати високопластичний розчин з рухливістю 12-16 см, але з незначним відсотком поризації маси за рахунок руйнування повітряних бульбашок в результаті «налипання» на них великої кількості глинистих часток.

Рис. 2. Залежність технічних параметрів піни від вмісту ГП

Вплив глиняного порошку на пористу структуру розчину, отриманого із СБС, приведено на рис. 3.

Рис. 3. Структура суміші: а - непоризований склад; б-г) - поризований склад: б) - склад на основі ВП+П; в) - склад на основі ВП+П з додаванням ЗВ; г) - склад на основі ВП+П+ЗВ з додаванням ГП

Так, введення ГП у поризовані СБС дозволяє отримати розчини з стабільною дрібнопористою структурою з рівномірним розподілом пор по всьому об'єму та мінімізувати усадки при твердненні.

Було розглянуто можливість використання високопластичних глин як мінеральної добавки до поризованих СБС. Були отримані наступні результати:

- глина, введена у технічну піну та у поризований розчин, утворює піннодисперсну систему за рахунок дисоціації та адсорбції глинистих мінералів на пінних плівках та у розчині, що дозволяє стабілізувати пористу структуру та мінімізувати усадку пооризованих розчинів при твердненні;

- глина відіграє роль пластифікатора, так як здатна зв'язувати воду затворення, яка в подальшому вступає в реакцію при твердненні розчину, а на етапі замішування дозволяє не збільшувати В/Т-відношення розчину;

- отримані поризовані розчини з вмістом глиняного порошку 10-18%, при В/Т=0,26-0,37, які характеризуються рухливістю розчинової суміші 6-14 см та водоутримуючою здатністю 95-98% і наступними параметрами затверділого розчину: сm=860-1210 кг/м3, пористість - Пзаг.=45-66%, закрита - Пз.=27-41%, Rст.=5,2 - 8,35 МПа, коефіцієнт розм'якшення kр=0,81-0,91.

Література

1. Ковальський В. П. Обґрунтування доцільності використання золошламового в'яжучого для приготування сухих будівельних сумішей /

В. П. Ковальський, В. П. Очеретний, М. С. Лемешев, А. В. Бондар. - Рівне: Видавництво НУВГіП, 2013. - Випуск 26. - С. 186 - 193.

2. Макаревич М. С. Сухие строительные смеси для штукатурных работ с тонкодисперсными минеральными добавками: автореф. дис. на соискание науч. степени канд. техн. наук / М. С. Макаревич. - Томск, 2005 г. - 22 с.

3. Дружинкин С. В. Сухие строительные смеси на основе цеолитсодержащих пород: автореф. дис. на соискание науч. степени канд. техн. наук / С. В. Дружинкин. - Красноярск, 2010. - 24 с.

4. Аубакирова Б. М. Технология и свойства эффективных модифицированных сухих строительных смесей: автореф. дис. на соискание науч. степени канд. техн. наук / Б. М. Аубакирова. - Республика Казахстан, г. Алматы, 2010. - 25 с.

5. Смирнов М. А. Сухие общестроительные смеси с улучшенными эксплуатационными свойствами: автореф. дис. на соискание науч. степени канд. техн. наук / М. А. Смирнов. - Воронеж, 2006. - 24 с.

6. Пучков Р. Ю. Сухие смеси для отделки стен зданий: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.05 / Пучков Роман Юрьевич. - Пенза, 2005. - 143 с.

7. Химич Т. С. Модифицированная добавка бентонитовой глины для штукатурных растворов на основе портландцемента: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.05 / Химич Татьяна Сергеевна. - Омск, 2006. - 170 с.

8. Акжигитова Э. Р. Сухие строительные смеси с применением добавок на основе смешанослойных глин: автореф. дис. на соискание науч. степени канд. техн. наук: 05.23.05 / Э. Р. Акжигитова. - Пенза, 2013. - 23 с.

9. Очеретний В. П. Вплив мінеральних мікронаповнювачів на властивості поризованих сухих будівельних сумішей / В. П. Очеретний,

В. П. Ковальський, А. В. Бондар // Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія: «Будівництво». - Випуск 10 (18). - 2014. - С. 44-47.

10. Пат. UA 91008 U Україна, МПК C04B 28/04, C04B 14/10, C04B 14/06, C04B 14/26, C04B. СУХА БУДІВЕЛЬНА СУМІШ / Очеретний В.П.,

Ковальський В.П., Бондар А.В.; заявник і власник Вінницький національний технічний університет. - № u 2013 06189; подано 20.05.2013; опубл. 25.06.2014, Бюл. №12.

11. Семириков И. С. Физическая химия строительных материалов: Учебное пособие / И. С. Семириков. - Екатеринбург: ГОУ УГТУ-УПИ, 2002. - 245 с. - ISBN 5-321-00162-6.

Размещено на Allbest.ru