книги / Эффективные строительные материалы на основе гипса и фосфогипса

лизне эталона (полированной поверхности молочно-белого стекла) до и после испытаний.

При проведении испытаний учитывались различные атмосферные воздей­ ствия (температура воздуха и ее колебания, влажность), периодическое увлажнение и высушивание образцов, их замораживание и оттаивание, солнеч­ ная радиация. Один цикл комплексного испытания, имитирующего воздейст­ вия в течение одного года эксплуатации материала, включал 15 циклов попере­ менного замораживания и оттаивания образцов и 12 циклов их увлажнения и высушивания при ультрафиолетовом облучении. Режимы при этом были при­ няты следующие: 1) 5 циклов замораживания в морозильной камере при температуре -2 1 ...-2 5 °С в течение 8 ч и оттаивания в гигростате при относи­ тельной влажности воздуха 95...98 % и температуре 18...22 °С в течение 16 ч; 2) следующие 10 циклов замораживания при температуре —5...—10°С в тече­ ние 1,5 ч и оттаивания в гигростате при температуре воздуха 30...36 °С и отно­ сительной влажности около 100 % в течение 0,5 ч с последующей выдержкой на воздухе при 18...20 °С в течение 0,5 ч; 3) 12 циклов увлажнения и высуши­ вания при непрерывном ультрафиолетовом облучении в аппарате искусствен­ ной погоды [119].

Прессованный гипсовый камень без добавок, как видно из табл. 3.17,

оказался весьма морозостойким: потери прочности после 25 циклов испытаний составили 8,7 %, после 35 циклов - 19,1 %.

тии и изгибе определяли для сухих и водонасыщенных образцов, а также после 5, 10, 15, 25, 35, 50 и 75 циклов их замораживания и оттаивания. Сред­ няя плотность гипсового материала, полученного по литьевой технологии, в 1,67 раза меньше плотности прессованного материала того же состава (табл. 3.18). Соответственно и влагосодержание литого материала значительно выше. Водопоглощение (по массе) после 48 ч насыщения в воде составляло 32,1 % для литых образцов и 7,5, 4,6 и 4 % для прессованных составов 2 ,3 ,4 соответственно.

Средняя плотность литых образцов в процессе испытания на морозостой­ кость снизилась после 50 циклов на 30 % вследствие деструктивных процес­ сов. Относительное уменьшение плотности прессованных композиций 2, 3, 4 составило 3,8, 4,4 и 7,4 %, что свидетельствует о более совершенной структуре этих материалов.

Табл. 3.18. Характеристики композиционных гипсовых образцов

гибе, а затем непрерывное повышение этих показателей при увеличении коли­ чества циклов испытаний. После 75 циклов испытаний предел прочности при сжатии увеличился для этих образцов на 6 й 55 % соответственно, что свиде­ тельствует о продолжающейся в них гидратации вяжущего и протекании про­ цессов образования структуры. Наличие в составе этих образцов доменного шлака и кремнийорганической жидкости ГКЖ-94, а также воздействие давле­ ния при их фильтрационном формовании приводят к образованию высоко­ прочной самоупрочняющейся во времени структуры. В процессе длительного циклического увлажнения, замораживания и оттаивания создаются условия для дополнительного контактообразования кристаллов в материале.

Табл. 3.19. Показатели образцов гипсового камня при испытании на долговечность

Ввиду того что требования по морозостойкости к гипсовым материалам стандартами не установлены, имеет смысл сравнить полученные данные с тре­ бованиями, предъявляемыми к другим строительным материалам. Так, напри­ мер, ГОСТ 4001—84 “ Камни стеновые из известняков и туфов" предусматри­ вает для последних 15 циклов замораживания и оттаивания с потерей проч­ ности не более 15 %. Согласно ГОСТ 530—80 "Кирпич и камни керамические", морозостойкость их должна быть не менее 15 циклов с потерей прочности не более 20 %. По стандартам на бетонные изделия допускаются потери ими проч­ ности после предусмотренного количества циклов испытаний в размере 25 %. Морозостойкость литого гипсового камня является неудовлетворительной, поэтому гипсовые изделия используются только в помещениях зданий. Наобо­ рот, прессованный гипсовый камень оказался весьма морозостойким. При этом гипсошлаковые образцы (составы 3, 4) после 75 циклов испытаний показали увеличение прочности при сжатии по сравнению с первоначальной.

Как следует из табл. 3.19, увеличение показателя белизны поверхности литых образцов более интенсивно вследствие высокой водопроницаемости и выпадения дисперсного гипса из раствора на поверхности образцов при их вы­ сушивании. Материал выдержал также испытания, соответствующие 15, 20 и 25 годам эксплуатации, не претерпев при этом существенных изменений! [119].

Таким образом, формование гипсовых изделий прессованием с уда­ лением из смесей избыточной воды обеспечивает значительное повышение долговечности материала по сравнению с литьевой технологией.

Одновременно были проведены исследования структуры прессованных гипсовых образцов в возрасте 1,5; 3, 4, 8 и 10 лет. На рис. 3.7 представлены результаты изучения образцов на просвечивающем микроскопе ЭВМ-100AK. В возрасте 1,5 года изменения структуры материала незначительны по сравне­ нию со структурой гипсового камня в 4-месячном возрасте (см. рис. 1.18; в ) . В возрасте 3 и 4 лет развития структуры не наблюдается. В прессованном гип­ совом камне в возрасте 8 лет и более местами обнаруживаются отдельные об­ ласти со структурой, подобной структуре природного гипсового камня.

Табл. 3.20. Физико-механические характеристики окускованных фосфогипсовых материалов на основе порошкообразного сырья

*При введении добавок цемента.

**При р =40 МПа.

Удалось существенно повысить водостойкость и морозостойкость мате* риалов, прошедших химическую активацию, при введении гидравлических добавок (пуццоланового и шлакопортландцемента). Еще лучшие результаты по морозостойкости и долговечности материалов достигнуты при механо* химической активационной обработке смеси и последующем ее прессовании при р = 40 МПа. Фосфогипсовые образцы с добавкой портландцемента (20 %) и гипсового вяжущего (10 %) имели среднюю плотность 1890 кг/м 3, истин­ ную плотность 2422 кг/м 3 -и пористость 19,3 %. При снижении давления прес­ сования до 30 МПа средняя плотность образцов составляла 1868 кг/м 3, истин­ ная плотность — 2395 кг/м 3, пористость — 21,8 %. При снижении давления до

Табл. 3.22. Теплофизические характеристики гипсовых, фосфогипсовых, природных и искусственных строительных материалов

П р и м е ч а й и е : Ф Г - фосфогипс, ПЦ — портландцемент, ПЦЦ — пуццолановьГ цемент, ГВ — гипсовое вяжущее, И — известь.

р = 10 МПа пористость материала повышалась до 22,98 %, а его средняя плот­ ность снижалась до 1815 кг/м 3. По физико-механическим показателям фосфогипсовые прессованные материалы близки к традиционным стеновым и обли­ цовочным строительным материалам [120].

Из табл. 3.22 видно, что плиты из прессованного гипсового материала лег­ че и гораздо хуже проводят теплоту, нежели мраморные плиты.

Что касается фосфогипсовых стеновых материалов, то предпочтение сле­ дует отдать группе материалов со значениями теплопроводности и средней плотности, находящимися между значениями этих показателей для керамиче­ ского и силикатного кирпича, а в отдельных случаях приближающимися к по­ казателям для пустотелого кирпича.

Фосфогипсовый полуфабрикат для цементной и гипсовой промышленнос­ ти характеризуется значительно меньшей, чем природный гипсовый камень, средней плотностью и более низкой теплопроводностью.

3.4. ДЕКОРАТИВНЫЕ КАЧЕСТВА ОБЛИЦОВОЧНЫХ ГИПСОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Как видно из табл. 3.23, применяемый в качестве облицовочного мате­ риала природный гипсовый камень характеризуется высокой плотностью, низкой пористостью, высокими прочностными показателями после водонасыщения и замораживания. Свойства ангидритового камня близки к свойст­ вам природного мрамора.

Однако гипсовый и ангидритовый камень с такими высокими физико­ механическими показателями и декоративными качествами встречается край­ не редко. В последнее десятилетие появился ряд работ по упрочнению при­ родного гипсового камня и повышению его декоративности [31, 32, 62, 72].

Путем фильтрационного прессования пластичных гипсовых смесей были получены четыре вида новых облицовочных изделий: мраморовидные облицо­ вочные плиты (гипс-декор), облицовочно-декоративные плиты со специаль­ ными свойствами (спецдекор), гипсоволокнистые композиционные панели и фосфогипсовые облицовочные плиты (фосфогипс-декор).

Технология фильтрационного прессования позволяет получать лощеную и шлифованную фактуру лицевой поверхности изделий. При поддержании вы­ сокого качества полировки лицевой поверхности пресс-формы возможно получение гладкой фактуры изделий с зеркальным блеском, дающей четкое отражение предметов. Возможна и дополнительная сухая полировка их вой­ лочными и фетровыми кругами на полировальном станке типа П-1Б.

Оценка рассматриваемых качеств полученных облицовочных материалов выполнена с использованием методики определения декоративности облицо­ вочных материалов из природного камня. За основные критерии приняты цвет, текстура и фактура получаемых изделий [71].

Цвет камня характеризуется цветовым тоном, насыщенностью и светло­ той. Все цвета разделяются на ахроматические и хроматические. К ахромати­ ческим цветам относятся черный, черно-серый, темно-серый, средне-серый, светло-серый, бело-серый и белый цвета. Хроматические цвета — желтый, синий, красный.

Текстура камня характеризует его строение и определяется тремя основ­ ными показателями — степенью развития рисунка на поверхности, степенью

проявления структуры и просвечиваемостью. Рисунок зависит от сочетания различных цветов, выразительности, четкости и т.д. Просвечиваемость харак­ теризует способность верхнего слоя камня частично пропускать свет с выявле­ нием при этом рисунка поверхности и внутренней структуры.

Фактура лицевой поверхности является параметром, определяющим характер и высоту ее рельефа. Фактура камней природного происхождения и упрочненного гипсового камня определяется способом обработки поверх­ ности (шлифование, полирование), прессованных гипсовых материалов в значительной степени — качеством изготовления лицевой плиты прессформы.

Помимо рассмотренных основных параметров декоративности изделий, дополнительно учитывается также цветовое предпочтение, однородность ос­

гипсового вяжущего путем фильтрационного прессования облицовочные материалы (гипс-декор и спецдекор) относятся по декоративности к классу II и равноценны по основным параметрам упрочненному гипсовому камню и мрамору некоторых видов. Несколько хуже декоративные качества прессо­ ванного камня из фосфогипсовых отходов, главным образом за счет более низких показателей текстуры и фактуры поверхности

4. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПРЕССОВАННЫХ ГИПСОВЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

4.1. ТЕХНОЛОГИЯ ФИЛЬТРАЦИОННОГО ПРЕССОВАНИЯ ГИПСОВЫХ ПЛИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛАСТИЧНЫХ СМЕСЕЙ

Описание технологического процесса. Технологический процесс произ­ водства плитных изделий включает следующие подготовительные операции: доставку исходных материалов и их складирование, дозирование гипсового вяжущего, приготовление известкового молока, подготовку и дозирование добавок, приготовление состава для декоративной окраски плит, дозирование воды затворения. Далее в смесителе ведут приготовление гипсовой массы, вводят окрасочный состав, заливают гипсовую смесь в пресс-форму и прессу­ ют ее с удалением избыточной влаги. После окончания фильтрационного прессования производят съем изделий, укладку их на стеллажи, окантовку и обрезку плит, а при необходимости и их полировку.

Для производства прессованных гипсовых плит используют основные (вяжущие, пигменты, клей) и вспомогательные (картон, сетка, смазка) строительные материалы, из вяжущих — быстро- и нормально-твердеющие,

ивыше.

Висследованиях (см. табл. 1.5) использовались вяжущие различных пред­ приятий марок Г-2—Г-16. Физико-механические характеристики прессованных изделий на основе этих вяжущих различаются в меньшей степени, чем литых.

Рис. 4.1. Технологическая схема производства высокопрочных декоративных облицовоч­ ных гипсовых плит