Новости, обновления на сайте

    13 апреля 2017
    В нашем блоге выложено собирательное видео о более чем годовалом процессе расширения Панфиловского проспекта в Зеленограде и тоннеля под ним.

    расширение Панфиловского проспекта - timelapse



    31 марта 2017
    В связи повышающейся активностью недобросовестностью посредников обновлена статья «Как определить нечистоплотного поставщика» и добавлена новая статья: «Как выглядит типичный сайт посредника по бетону»

    Типичное предложение посредника



    23 марта 2017
    Репортаж получился несколько скомканным, о том, почему так случилось - читайте в блоге.

    заливка мостовой конструкции



    Главная » Статьи » Гипсобетоны: состав, применимость, виды и характеристики

    Гипсобетоны: состав, применимость, виды и характеристики

    К гипсовым относят бетоны, приготовленные с использованием гипсовых вяжущих. Из гипсобетонов изготавливают стеновые камни, блоки, панели, предназначенные, в основном, для устройства внутренних стен и перегородок. Область применения таких бетонов ограничена, главным образом, из-за их недостаточной водостойкости. Номенклатура изделий из гипсобетона значительно расширяется за счет использования в качестве вяжущих композиций, содержащих портландцемент и гидравлически активные добавки. Изделия на основе таких смешанных вяжущих могут применяться также для панелей несущих стен, санитарно-технических кабин, крупноразмерных блоков, безнапорных труб и др.
    При получении гипсобетонов могут быть использованы практически все разновидности вяжущих на основе сульфата кальция. Наиболее широкое применение находит строительный гипс, представляющий собой преимущественно р-полуводный сульфат кальция.
    Главное преимущество вяжущих на основе полуводного гипса, позволяющее организовать производство изделий по конвейерной схеме и без выдерживания в формах и значительных затрат тепла, - способность их схватываться и набирать прочность в течение короткого времени. В случае необходимости сроки схватывания гипсовых вяжущих при изготовлении бетонных изделий можно регулировать с помощью замедлителей различного типа в значительных пределах (от 10-20 мин до 2-3 часов). Твердение гипсобетона на строительном гипсе в течение 1-2 ч. позволяет обеспечить 35-40% от конечной прочности, которая достигается в естественных условиях через 5-7 сут. Применение сушки ускоряет набор конечной прочности до 6-10 часов. Благодаря такой скорости твердения готовые изделия могут извлекаться из форм через 20-40 мин.
    Серьезными недостатками изделий на основе строительного гипса из него являются низкая водостойкость (К = 0,3-0,45), усадка и повышенная ползучесть (особенно во влажных условиях).
    Получение гипсобетонов с более высокой прочностью и водостойкостью возможно при применении высокопрочного гипса, эстрих-гипса, ангидритовых вяжущих. Наиболее перспективны для получения гипсобетонов, способных твердеть как в воздушно-сухих, так и воздушно-влажных условиях, гипсоце-ментнопуццолановые (ГЦПВ) и гипсошлакоцементнопуццолановые (ГШЦПВ) вяжущие.
    Эффект снижения скорости реакции полуводного гипса с водой можно достичь за счет уменьшения концентрации в растворе наиболее активных в химическом отношении составляющих и, в том числе, двуводного гипса, являющегося сильным катализатором, образующим центры кристаллизации новообразований в насыщенном растворе сульфата кальция. Практически снизить концентрацию двугидрата в гипсовом растворе можно уменьшением удельной поверхности вяжущего, т.е. использованием гипса более грубого помола. С этой же целью эффективно повысить температуру вяжущего теста до 70-90 С: из раствора, насыщенного полугидратом и пересыщенного по отношению к двугидрату, при указанных температурах кристаллизации новообразований происходить не будет, а при последующем снижении температуры смесь твердеет без понижения прочности.

    Наличие в строительном гипсе примесей растворимого ангидрита определяет его способность увеличиваться в объеме в начальный период твердения под действием теплоты, выделяющейся в результате экзотермической реакции гидратации. Это отрицательно влияет на адгезию вяжущего к заполнителю, и способствует, по некоторым данным, отслоению затвердевшего гипсового камня от поверхности заполнителя. По этой причине для обеспечения улучшенной структуры гипсобетона предпочтение отдается заполнителю с шероховатой или мелкопористой поверхностью, когда ослабление контакта на поверхности раздела частично компенсируется защемлением гипсовой матрицы в порах.
    В гипсобетонах применяют заполнители неорганического и органического происхождения. Для получения конструкционных гипсобетонных изделий предпочтительнее использовать минеральные заполнители, так как органические не способны создавать достаточно жесткий каркас для восприятия усадочных напряжений при высыхании изделий.
    Распространены гипсобетоны на легких пористых заполнителях (природных или искусственных). В качестве природных заполнителей применяют пемзу, туфы, горелые породы, известняк-ракушечник, из искусственных наиболее распространенными являются гранулированные доменные, а также топливные шлаки, используют также керамзит, аглопорит и др.
    При использовании топливных шлаков вредное влияние на качество гипсобетона оказывает наличие в составе заполнителя примесей несгоревшего топлива (угля). Эти примеси способствуют ускорению схватывания, при увлажнении увеличиваются в объеме, образуют высолы на поверхности изделий, а также снижают адгезию вяжущего. Основная часть несгоревших частиц представляет собой мелкую фракцию (<2,5 мм), поэтому их целесообразно отсеивать, возрастание прочности при этом составляет 15-25%.
    В качестве мелкого заполнителя гипсобетонов может применяться горный или дробленый песок, имеющий шероховатую поверхность и угловатые зерна. Использование кварцевого песка менее эффективно из-за окатанной формы, ухудшающей сцепление с гипсовой матрицей. Тяжелые гипсобетоны изготавливаются с применением крупного заполнителя: гранитного, известнякового, ангидритового щебня. Адгезия заполнителей, кристаллически близких к гипсу (известняк, ангидрит), значительно выше, чем других, что отражается на механических свойствах материала.
    Гипсобетоны на органических заполнителях широко используются для возведения низкоэтажных зданий. В качестве заполнителей используются макулатура, древесная фибра, льняная костра и др. Наибольшее распространение получили гипсобетоны на древесных опилках и стружке.

    Прочность бетонов при сжатии на основе ГЦПВ и ГШЦПВ в зависимости от вяжущеводного отношения в общем случае описывается формулой Боломея, коэффициенты в которой зависят от качества использованных материалов.
    Сравнительно низкие значения прочности гипсобетонов во многом обусловлены высокой водопотребностью вяжущих (для строительного гипса 50-70%, высокопрочного - 30-40%), учитывая, что для гидратации полуводного гипса теоретически необходимо лишь 18,6% воды. В результате твердения образуется структура, имеющая значительную пористость (40-60% и более). Увеличение водогипсового отношения вместе с возрастанием пористости и снижением прочности бетонных изделий требует повышенных расходов тепла на сушку изделий.
    Водогипсовое отношение зависит от вида гипсового вяжущего, температуры воды за-творения, а также метода формования изделий. Для литых гипсобетонных смесей требуемое В/Г составляет 0,55-0,75, соответственно расход вяжущего находится в пределах 800-1000 кг/м3. Эффективным для гипсобетонов является использование жестких смесей, уплотненных вибрированием или сочетанием вибрирования с прокатом, прессованием, штампованием. Такие гипсобетонные смеси получают при В/Г = 0,4-0,5, при этом расход вяжущего составляет 400-450 кг/м3.
    При использовании пластифицирующих добавок гидрофилизирующего действия - ЛСТ, УПБ и др. водопотребность гипсобе-тонной смеси снижается на 10-15%, а суперпластификаторов С-3, 10-03 и др. - на 15-25%. Применение гидрофобно-пластифицирующих добавок (окисленый петролатум, смесь пастообразных и твердых фракций синтетических жирных кислот) позволяет снизить расход воды на 27-38%, что значительно уменьшает влажность гипсобетонов и повышает их прочность.
    Интенсивность твердения гипсобетонов зависит, в основном, от скорости твердения вяжущего, она определяется также влажностью окружающей среды и интенсивностью влагоотдачи. При нормальных условиях нарастание прочности наиболее интенсивно происходит в начальный период (1-1,5 ч. от момента затворения), в течение которого изделия набирают до 35-40% конечной прочности; за последующие 20-24 ч. прочность повышается незначительно, увеличение прочности до 60% происходит после достижения влажности 2-3%. Максимальная прочность гипсобетонов наблюдается при достижении воздушно-сухого состояния, при этом наиболее эффективно применение искусственного высушивания.
    После прохождения реакции гидратации полугидрата и кристаллизации дигидрата гипсовые и гипсобетонные изделия включают кристаллический каркас из новообразований и обладают значительной пористостью. Поры заполнены водным раствором сульфата кальция. При сушке из раствора выделяются мелкие кристаллы гипса, осаждающиеся в первую очередь на точках соприкосновения отдельных кристаллов ранее образовавшегося двуводного гипса, сращивая их в плотную камневидную массу.
    Этот процесс продолжается до полного испарения из бетона избыточной воды.
    Таким образом, на первой стадии прочность бетона обусловлена механическим сцеплением беспорядочно выделившихся и хаотично расположенных кристаллов двугидрата, а на второй - испарением избыточной воды и упрочнением ранее образовавшейся структуры.
    На основе строительного гипса получают бетоны с прочностью 5-10 МПа. Использование высокопрочного гипса, ангидритового вяжущего и эстрих-гипса позволяет повысить прочность до 20 МПа. Прочность бетонов при использовании смешанных ГЦП и ГШЦП вяжущих на основе строительного гипса - 7,5-20 МПа, на основе высокопрочного гипса - 15-40 МПа.
    Значительное влияние на прочность гипсобетонов оказывают качество и природа заполнителей. Так, при увеличении крупности песка возможно повышение прочности на 20-30%. Увеличение прочности наблюдается при замене гравия и кварцевого песка заполнителями, имеющими более шероховатую и пористую поверхность - гранитным, известняковым, доломитовым, ангидритовым щебнем или кирпичным боем. Использование легких заполнителей позволяет получать быстротвердеющие бетоны с прочностью 3-12 МПа, при применении ГЦПВ - до 15 МПа. Из легких заполнителей наиболее эффективен в гипсобетоне керамзитовый гравий, использование топливных и доменных шлаков приводит к снижению прочности в 1,5-2 раза. При использовании в качестве заполнителя гипсобетонов (особенно на ГЦПВ) безобжигового зольного гравия прочность при сжатии составляет 7,5-10 МПа.
    Гипсобетоны на легких заполнителях характеризуются средней плотностью от 1200 до 1700 кг/мЗ, при использовании перлита плотность значительно ниже - 400-650 кг/м3. В зависимости от применяемого сырья гипсобетоны на органических заполнителях имеют среднюю плотность от 400-500
    (бумажное волокно, костра) до 1100-1300 кг/м3 (опилки, камыш). Прочность таких материалов 2,5-7,5 МПа при использовании строительного гипса и ангидритового вяжущего и 3,5-10 МПа - на основе ГЦПВ.
    Прочность и плотность пено- и газогипса находятся в линейной зависимости между собой, увеличить прочность ячеистых гипсобетонов без изменения средней плотности можно только повысив активность вяжущего. Значительное влияние на прочность ячеистого бетона оказывает содержание воды в смеси, получение газо- и пеногипсовых изделий заданной плотности и максимально возможной прочности требует подбора оптимального В/Г. Такие изделия характеризуются быстрым набором прочности, что в ряде случаев позволяет исключить из технологического процесса тепловую обработку.
    Ячеистые бетоны на основе ГЦПВ за первые сутки твердения набирают 35-45% 28-суточной прочности. Быстрое твердение в начальный период происходит благодаря твердению гипсовой составляющей, последующий же набор прочности обусловлен Цементом и гидравлически активной добавкой. Значительное ускорение твердения ячеистых бетонов на ГЦПВ достигается в результате применения тепловлажностной обработки при температуре 70-75 С.
    Низкая водостойкость гипса определяется комплексным действием нескольких факторов. Одним из них является относительно высокая растворимость сульфата кальция в воде. Проникая в поры изделий при гигроскопическом, конденсационном или капиллярном их увлажнении, вода растворяет гипс, нарушая связь между отдельными элементами кристаллического сростка. Обладая достаточно высокой прочностью на сдвиг в сухом состоянии, вследствие смазывающего действия водных пленок при увлажнении гипсобетоны практически теряют способность сопротивляться сдвиговым воздействиям. По П.А.Ребиндеру, низкая водостойкость гипса обусловлена расклинивающим действием водных пленок, адсорбирующихся на поверхности кристаллов, а также проникающих в микрощели между ними. Однако, главной причиной, обусловливающей возможность прохождения этих процессов и снижения прочности гипсобетонов, является их макропористая структура (около 80% пор размером более 0,1 мкм).
    Использование ангидритовых вяжущих и эстрих-гипса в гипсобетонных изделиях позволяет увеличить коэффициент размягчения до 0,5. Наибольшее значение коэффициента размягчения (0,65 и выше) достигается при применении ГЦПВ и ГШЦПВ. При этом значительная часть новообразований состоит из субмикрокристаллических низкоосновных гидросиликатов кальция и других малорастворимых соединений. Водопотребность этих вяжущих значительно ниже чем строительного гипса, но даже при одинаковых В/Г доля макропор уменьшается при увеличения количества цементно-пуццолановой добавки (при 30% добавки доля макро-пор составляет около 60%, при 50% - около 30%).
    Макропористая структура гипсобетона, определяющая высокую степень его водонасыщения, способствует пониженной морозостойкости этого материала. Гипсобетоны на строительном гипсе выдерживают без разрушения около 10-15 циклов, морозостойкость несколько повышается с применением вяжущих, способных образовать более прочную структуру - а-гипса, ангидритового вяжущего, эстрих-гипса. Использование водостойких гипсовых вяжущих (ГЦПВ, ГШЦПВ) позволяет повысить морозостойкость бетонов до 40-45 циклов. Повышения морозостойкости гипсобетонов можно также достичь снижением водопотребности смеси за счет различных технологических приемов.
    Долговечность гипсобетонов повышается при увеличении плотности и применении гидрофобизующих добавок. Повышение плотности бетонов возможно при тщательном подборе смеси заполнителей и снижении водогипсового отношения, применении минеральных наполнителей, в качестве которых могут быть использованы зола-унос, молотые песок, шлак и др. Гидрофобные добавки могут вводится в бетонную смесь, повышая плотость и модифицируя структуру гипсобетона (СНВ, ГКЖ, битумная и по-ливинилацетатная эмульсии), а также применяться в качестве защитных покрытий, препятствующих проникновению воды в поры (водные эмульсии ГКЖ).
    Повышенная ползучесть гипсобетонов, в основном, определяется теми же причинами, что и пониженная водостойкость. Пластические деформации образцов при длительном действии нагрузки проявляются и значительно возрастают при увеличении влажности (даже незначительном до 0,5-1%). По данным некоторых авторов, ползучесть гипсобетонов связана с растворением водой контактов между кристаллами новообразований в затвердевшем вяжущем и вязким течением кристаллов друг относительно друга. Замена гипсового вяжущего ГЦПВ и ГШЦПВ приводит к снижению ползучести и приближению ее к значениям, характерным для цементных бетонов. Снижению ползучести гипсобетонов способствуют также предохранение изделий от увлажнения и использование гидрофобных добавок.
    Применение стальной арматуры для армирования гипсовых изделий затруднено вследствие существенного различия коэффициентов термического расширения стали и гипса, высокой пористости гипсового камня и недостаточной его пассивирующей способности. Гипсовый камень образует при твердении среду, приближающуюся к нейтральной, что не защищает стальную арматуру от коррозии. В качестве арматуры гипсобетонных изделий перспективны минеральные и полимерные волокнистые материалы. В бетонах на ГЦПВ и ГШЦПВ арматура корродирует меньше, однако при использовании и этих вяжущих необходимо применять защитное покрытие арматурной стали.


    Авторы: Л. И. Дворкин, О. Л. Дворкин

    Напоследок:




    Бетоны: М100 (В7,5) | М150 (В12,5) | М200 (В15) | М250 (В20) | М300 (В22,5) | М350 (В25) | М400 (В30) | М450 (В35) | Тощий бетон |

    Керамзитобетон: М100 (В7,5) | М150 (В12,5) | М200 (В15) | Растворы: М100 | М150 | М200 | Известковый | Пескобетон: М250 (В20) | М300 (В22,5)

    Районы Московской области: Дмитров | Домодедово | Истра | Наро-Фоминск | Ногинск | Пушкино | Чехов |

    Бетонная тендерная система «М350» Телефон: +7 (495) 589-52-48   |   E-mail: info@m350.ru
    Дизайн-бюро «Кукумбер»