книги из ГПНТБ / Волженский А.В. Гипсовые вяжущие и изделия (технология, свойства, применение)
.pdfТ а б л и ц а IV.5. Основные физико-механические свойства гипсовых растворов
|
1 |
|
|
|
Предел проч |
|
|
|
Воло- |
Осад |
Объем |
ности при |
|
|
|
сжатии в |
||||
Вид вяжущего |
Состав раствора |
вяжу |
ка |
ная |
кгс.'см2 через |
|
щее |
кону- |
масс а |
|
|
||
|
|
отно |
са |
в кг\мл |
сут |
28 су |
|
|
шение |
в см |
1 |
||
|
|
|
|
|
ки |
ток |
Высокопрочный |
1:0 |
|
0,3 |
_ |
_ |
_ |
100% |
||
(демпфер |
|
|
|
|
|
|
|
||
ный) |
ПИП'С * |
1:1 (вяжущее: реч |
|
|
|
|
62 т |
||
|
|
ной |
песок) |
0,3 |
|
|
|
||
|
|
1:1 (вяжущее: реч |
0,5 |
|
|
|
40% |
||
|
|
ной песок) |
|
|
|
||||
|
|
1:1 (вяжущее: реч |
0,7 |
|
|
|
20% |
||
|
|
ной |
песок) |
|
|
(4 сут.) |
|||
Ангидритовый |
|
|
|
|
|
65 |
|||
1:1 (вяжущее: реч- |
0,25 |
7 |
1990 |
20 |
|||||
цемент * |
ной или шлаковый |
0,3 |
|
1670 |
39 |
90 |
|||
активностью |
песок) |
|
|
|
|
|
|||
140 кгс/см2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
1:2 (вяжущее: реч- |
0,25 |
7 |
2020 |
7 |
21 |
||
|
|
ной 'или шлаковый |
0,3 |
|
1480 |
7 |
35 |
||
|
|
песок) |
|
|
|
|
|
||
|
|
1 : 3 (вяжущее:реч- |
0,25 |
7 |
2040 |
4 |
16 |
||
|
|
ной или шлаковый |
0,3 |
|
1250 |
5 |
46 |
||
Ангидритовый |
песок) |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
цемент ** |
1:3 |
(вяжущее: |
|
|
|
(4 сут.) |
129 |
||
(90% |
ангид |
0,22 |
|
|
|||||
Вольский песок) |
|
|
106 |
|
|||||
рита |
и 10% |
|
|
|
|
|
|
|
|
граншлака) |
1:2 |
(вяжущее: реч |
|
|
|
|
|
||
Строительный |
0,7 |
10,5 |
|
25 |
|
||||
ной песок) |
2100 |
22 |
|||||||
гипс *** |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
1:3 (вяжущее: реч |
|
7 |
|
|
|
||
|
|
ной |
песок) |
0,85 |
2120 |
23 |
18 |
||
|
|
1:4 (вяжущее: реч |
0,9 |
7 |
|
22 |
25 |
||
|
|
ной |
песок) |
2140 |
|||||
Эстрих-гипс |
1:0 (вяжущее: реч |
|
|
|
|
|
|||
активностью |
ной или шлаковый |
0,3 |
6—7 |
|
7 сут.) |
ПО |
|||
110 кгс/см2*** |
песок) |
|
52 |
113
|
|
|
Продолжение |
табл. |
IV. В |
|
|
|
|
|
Предел проч |
||
|
|
Водо- |
Осад |
Объем |
ности при |
|
|
|
сжатии в |
||||
Вид вяжущего |
Состав раствора |
вяжу |
ка |
ная кгс!см2 |
через |
|
щее |
кону- |
масс а |
|
|
||
|
|
отно |
са |
в кг м3 |
сут |
28 с у |
|
|
шение |
в см |
1 |
||
|
|
|
|
|
ки |
ток ** |
|
1:1 (вяжущее: реч- |
0,44 |
6—7 |
_ |
19 |
S3 |
|
ной или шлако®ый |
0,45 |
|
|
21 |
38 |
|
песок) |
|
|
|
|
|
|
1:2 (вяжущее: реч |
0,48 |
6—7 |
|
8 |
18 |
|
ной или шлаковый |
|
||||
|
песок) |
0,7 |
|
|
12 |
23 |
|
Формование с вибрацией |
|
|
|
||
|
1 :0 (вяжущее:реч- |
|
|
|
(7 |
|
|
ной или шлаковый |
|
6—7 |
сут.) |
|
|
|
песок) |
0,25 |
|
77 |
133 |
|
|
1:1 (вяжущее: реч- |
0,33 |
6—7 |
— |
23 |
53 |
|
ной или шлаковый |
0,36 |
|
|
46 |
63 |
|
песок) |
|
|
|
|
|
|
1:2 (вяжущее: реч- |
0,5 |
6—7 |
_ |
10 |
22 |
|
ной или шлаковый |
0,52 |
|
|
25 |
40 |
|
песок) |
|
|
|
|
|
Смешанное |
1 : 1 (вяжущее:реч- |
|
|
|
|
|
вяжущее |
ной песок) |
0,34 |
|
2180 |
|
78 |
состава 1:3 |
|
|
|
|
|
|
(высоко |
1:2 (вяжущее:реч- |
|
|
|
|
|
прочный |
ной песок) |
0,38 |
|
2196 |
|
35 |
гипс, моло |
|
|
|
|
|
|
тый грану |
1:3 (вяжущее: реч |
|
|
|
|
|
лированный |
0,6 |
— |
2160 |
— |
17 |
|
шлак)**** |
ной песок) |
|||||
|
|
|
|
|
|
*По данным П. И. Боженова
**По данным П. П. Будникова
***По данным А. В. Волженского
****По данным Г. Г. Булычева
П р и м е ч а н и е . Над чертой — показатели растворов на речном песке; под чертой — на шлаковом песке.
114
сравнению с цементными и известковыми) является быстрое нарастание их прочности. Недостатком раство ров является снижение прочности при увлажнении.
По данным Б. Ф. Зайончковского [58], прочность об разцов из высокопрочного гипса после затворения с уменьшением их влажности изменяется следующим об разом (рис. IV. 3 и IV. 4). В начальный период через 1—1;б ц после затворения образцы на полуводном пипсе интенсивно набирают до 35—40% прочности; во второй
г?10 |
iwo |
|
----- |
|
|
|
*= 8 |Й0 |
|
|
|
|
|
|
а б |
/ |
|
|
|
|
|
/ |
г |
|
|
|
|
|
г-2 §-20 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
к о |
1 2 4 6 |
/2 |
' O j 1 2 3 4 5 |
10 |
2 0 |
2 5 |
|
||||||
|
В р е м я т в е р д е н и я 5 ч |
|
|
в л а ж н о с т ь 0 % |
|
|
Рис. |
Изменение |
|
Рис. IV.4. Влияние влаж |
|||
прочности гипса в зави |
|
ности на прочность гипса |
||||
симости от его влажно |
|
1 и 2—по данным |
разных |
|||
сти и продолжительности |
|
|
авторов |
|
||
1 и |
твердения |
разных |
|
|
|
|
2-~по данным |
|
|
|
|
||
|
авторов |
|
|
|
|
|
период, несмотря на высыхание образцов, прочность их примерно до 24 ч повышается незначительно, и только после достижения 2—3% влажности прочность возра стает до 60% прочности образцов в воздушно-сухом состоянии; в третий период при достижении образцами воздушно-сухого состояния прочность стабилизируется на более высоком уровне. Интенсивность нарастания прочности гипсовых образцов во времени, зависящая от скорости высыхания гипса, не является постоянной вели чиной и определяется влажностью среды и интенсивно стью влагоотдачи.
Прочность образцов, твердеющих в воде, на 3—10% ниже, чем твердеющих на воздухе. При длительном
115
пребывании в воде прочность падает. Образцы насы щенные, а затем высушенные имеют почти первона чальную прочность (если не произошло структурных изменений). Рост прочности образцов на гипсовых вяжу щих при хранении на воздухе прекращается через 28 суток, а на ангидритовых вяжущих — через 6—10 месяцев и
более.
Температурные условия твердения также^ оказывают влияние на рост прочности гипсовых изделий. Как пра вило, образцы, хранящиеся на воздухе при температуре до 20°С, обладают повышенной прочностью по сравне нию с образцами, твердеющими ниже 9°С. Это в пер вую очередь относится к образцам, изготовленным из
ангидритового цемента.
За счет использования водостойких ГЦП вяжущих можно значительно улучшить свойства гипсовых раст воров и, главное, обеспечить их твердение как во влаж ных, так и в водных условиях. По данным исследований В. И. Стамбулко и В. П. Щегловой (табл. IV. 6), раст воры на чистом гипсовом вяжущем обнаруживают в од носуточном возрасте большую прочность, чем на ГЦП вяжущем соответствующего состава. Однако в дальней шем прочность растворов на ГЦП вяжущих, непрерыв но возрастая, обгоняет прочность гипсовых и в возрасте
28 суток нормального твердения в 5—7 |
раз превыша |
ет ее. |
обеспечивают |
ГЦП растворы составов 1:2 и 1:4 |
получение марок 75—50 при расходе вяжущего соот ветственно 570 и 315 кг/м3, в том числе портландцемен
та около 150—100 /сг/ж3.
Между тем, согласно «Указаниям по подбору соста ва растворов», ориентировочный расход цемента марки 300 (ГОСТ 310—41) для указанных выше марок цемент ных растворов составляет соответственно 350 и 250 кг на 1 м3 раствора, т. е. значительно больше, чем при применении ГЦП вяжущего. Важно учесть и то, что прочность цементных растворов к трем суткам дости гает примерно 20% 28-суточной, а прочность ГЦП раст воров в возрасте 1 суток обычно превышает 25% 28-су точной прочности. Это имеет большое значение при кла дочных работах и особенно при заводском изготовле нии кирпичных блоков и панелей.
ГЦП растворы обладают хорошей водоудерживаю щей способностью и удобоукладываемоетью и могут
116
Т а б л и ц а IV. 6. Основные свойства растворов на ГЦП вяжущих
Состав |
вяжущего в |
|
|
Предел прочности |
|
|||
|
Осад |
при сжатии в кгс!смй |
Коэффи |
|||||
% по массе |
|
Состав |
||||||
Вид вя кущего |
|
|
ка |
|
через |
|
циент |
|
це |
тре |
раствора |
кону |
|
1 сут |
28 су |
размяг |
|
|
по массе |
са в |
4 ч 1 |
чения |
||||
Г И П С |
мент |
пел |
|
см |
ки |
ток |
|
ГЦПВ на основе строительного гипса * |
65 |
23 |
12 |
1:2 |
2 |
_ |
20 |
96 |
0,67 |
|
—. |
||||||||||
|
65 |
23 |
12 |
1:3 |
9 |
15 |
58 |
0,68 |
||
|
65 |
23 |
12 |
1:4 |
9 |
— |
13 |
51 |
0,69 |
|
|
65 |
23 |
12 |
1:5 |
9 |
— |
М |
44 |
— |
|
|
65 |
23 |
12 |
1:6 |
9 |
|
10 |
39 |
|
|
То же ** |
60 |
20 |
20 |
1:2,2 |
12 |
18 |
|
92 |
0,7 |
|
|
70 |
20 |
10 |
1:1,5 |
Жест |
30 |
|
99 |
0,68 |
|
|
|
|
|
|
кость |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 сек. |
|
|
|
|
|
|
60 |
20 |
20 |
1:2,2 |
9 |
14 |
_ |
94 |
0,7 |
|
|
40 |
20 |
40 |
1:1,5 |
9 |
16 |
|
92 |
0,63 |
|
|
|
|
(зо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ла) |
|
|
|
|
|
|
|
ГЦПВ на основе эстрих-гипса * |
65 |
23 |
12 |
4:3 |
— |
— |
— |
120 |
0,7 |
*По данным В. И. Стамбулко
**По данным В. П. Щегловой
применяться вместо смешанных цементных растворов как для кладки, так и для штукатурки в помещениях, относящихся к группе влажных.
Данные табл. IV. 6 показывают также, что заменой в ГЦП вяжущем строительного гипса эстрих-сипсом можно повысить марку ГЦП раствора примерно вдвое.
Исследования А. В. Фер,ронской и Г. Ф. Михайловой показали возможность получения мелкозернистых бето нов (растворов) на основе ГЦП вяжущего повышенной прочности для изготовления тонкостенных конструкций, св том числе и несущих. Замена в ГЦП вяжущем строи тельного гипса высокопрочным или ангидритом обеспе чивает получение вяжущего марки 300 и более.
Мелкозернистые бетоны на таких вяжущих имеют марки 150—300 при составах 1 : 5—1 : 1 (вяжущее : реч ной песок) по массе (табл. IV. 7 и IV. 8).
Т а б л и ц а IV.7. Составы вяжущих и марки мелкозернистого бетона на ГЦП вяжущих повышенной прочности
Состав вяжущего в % по массе |
Состав |
Прочность на |
|
|
|
мелкозер-,. |
|
|
|
нис того |
сжатие бетона |
высоко |
|
бетона—вя |
при жесткости |
трепел |
жущее : песок |
смеси 60 сек |
|
ангидрит прочный клинкер |
(по массе) |
в кгс;см* |
|
гипс |
|
|
|
|
|
|
|
1:1 |
275 |
50 |
|
30 |
20 |
1:2 |
250 |
— |
1:3 |
200 |
|||
|
|
|
|
1:5 |
125 |
|
|
|
|
1:1 |
300 |
|
50 |
|
|
1:2 |
275 |
— |
30 |
20 |
1:3 |
250 |
|
|
|
|
|
1:5 |
150 |
Важным преимуществом растворов на ГЦП вяжу щих является способность твердения их длительное вре мя без снижения прочности как в воздушных, так и в водных условиях. Гипсовые образцы при нахождении в воде размываются и теряют свою первоначальную проч ность.
не
Т а б л и ц а IV. 8. Физико-механические свойства мелкозернистых бетонов состава 1:3 (вяжущее: песок по массе) на ГЦП вяжущем при разных водовяжущих отношениях
Состав вяжущего по массе в % |
|
|
|
|
|
|
Основные свойства при жесткости в сек |
|||||||||
|
=Х |
|
|
|
30 |
(без пригруза) |
|
30 (с пригрузом) |
СО (без пригруза) |
|||||||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
< |
х |
0* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
сь |
|
|
|
|
|
1 U |
|
|
|
|
1 U |
|
•в 01 |
« и |
||
ыО |
|
|
|
|
■Д 0) |
X |
и |
|
|
|
|
X « |
|
X к |
||
ч |
о |
|
|
|
|
|
|
Н. ®И |
|
Я 2 |
|
|
||||
с |
н |
н |
к |
|
ОН Н2% |
Я s |
|
|
S |
|
н X « |
sr S |
||||
н |
о |
а, |
|
О ев <о |
X |
со |
|
|
О ев |
^ |
к 2 |
|
|
X со |
||
о> |
я |
X |
|
о> |
|
|
|
|
о |
^ |
|
|
|
|||
X |
ч |
X |
|
* N Tj |
g S . » |
' |
|
£ О*» •Э* х |
|
в * ^ |
f S . 3 |
|||||
2 о |
о О |
X |
о> |
с |
cq |
J О М |
•8 * |
s |
03 |
cq |
||||||
|
2 н |
и |
S |
0> |
° <п ^ |
m н ю |
|
о |
|
CD И X |
о “ S |
CD Н X |
||||
|
ю с- |
ев |
X |
и |
cq |
с'х X |
х |
о» х |
|
CQ |
с х « |
и а» х |
oq |
С1х п |
X <UX |
60 (с пригрузом)
eq |
§ “ * |
. |
|
ээффициразмягт1 Я1ЧИ |
|||
|
Л О) |
* |
|
|
Н X |
|
|
|
О Н |
|
|
|
О я Со |
|
|
|
S - |
X» |
|
К) |
с'я |
а |
|
50 |
|
30 |
20 |
0,55 |
88 |
0,68 |
|
|
|
0,51 |
128 |
0,69 |
|
|
|
|
59 |
|
|
|
88 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
60 |
30 |
20 |
0,37 |
210 |
0,77 |
0,34 |
230 |
0,72 |
0,33 |
242 |
0,78 |
0,31 |
290 |
0,79 |
|
162 |
177 |
188 |
229 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
50 |
|
30 |
20 |
0,36 |
230 |
0,75 |
0,34 |
252 |
0,76 |
0,33 |
201 |
0,77 |
0,3 |
3.10 |
0,77 |
|
1173 |
192 |
200 |
238 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
П р и м е ч а н и е . Над чертой — прочность воздушно-сухих |
образцов на сжатие в возрасте 28 суток; под чертой — |
|
|
||||||||||||
в том же возрасте, |
но в водонасыщенном состоянии. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
со
Рядом последователей было изучено влияние тепло вой обработки на рост прочности растворов на основе ГЦП вяжущих.
В. И. Стамбулко, А. В. Ферропекая и др. установили эффективность пропаривания бетонов на всех видах ГЦП вяжущих. Оптимальной температурой является 70°С. При более высокой температуре прочность пони жается, очевидно, в связи с частичным разложением двуводного гипса и гидросульфоалюмината кальция. Прочность растворов после пропаривания при 70°С в
Рис. IV.5. Влияние водо
гипсового |
отношения на |
||
прочность |
при |
растяже |
|
нии гипсовых |
образцов |
||
/ —по |
данным |
Е. В. Кос- |
|
тырко; |
2, |
3, 4—по данным |
Г. Д. Копелянского; 5—по данным И. Е. Гайсинского
водогипсобое птнпш.енив
течение 12 ч составляет 85% 28-суточной, а к 28 суткам превосходит ее на 10—15%. Введение в ГЦП вяжущее малоалюминатного алитового цемента способствует большему увеличению прочности образцов при пропари вании.
По данным многих исследователей, предел прочности гипсовых растворов при растяжении зависит от тех же факторов, что и предел прочности при сжатии и, в част ности, от водогипсового отношения (рис. IV. 5).
Обычно считают, что предел прочности гипса при растяжении примерно в 5 раз меньше, чем при сжатии. По данным И. Е. Гайсинского, Е. В. Костырко, Г. Д. Копелянского, М. П. Элинзона и др., отношение
—п?ж может колебаться |
от 2—3 до |
10—12, составляя • |
Кр |
|
|
4—5 для гипсов высокого качества. |
Г. Булычев [17], |
|
К этому же выводу |
пришли Г. |
|
А. В. Волженский и А. В. |
Ферронская |
[43], исследовав |
шие предел прочности при растяжении у мелкозерни стых бетонов на основе смешанного гипса и водостойко го ГЦП вяжущего.
120
Прочность при растяжении изменяется со временем
при хранении |
образцов |
в |
различных |
температурно |
|||
влажностных |
условиях |
так |
же, как |
и |
прочность |
при |
|
сжатии. Так, прочность образцов, |
изготовленных |
из |
|||||
ГЦП вяжущих, непрерывно |
растет как на воздухе, так |
||||||
и в воде; у образцов — на |
ангидритовом цементе и «с- |
||||||
трих-гипее несколько увеличивается |
(или остается в тех |
||||||
же пределах), а у образцов на строительном |
гипсе — |
||||||
снижается, особенно при твердении в воде. |
раство |
||||||
В о д о с т о й к о с т ь . |
Оценивая водостойкость |
ров на строительном и высокопрочном гипсах, ангидри товом цементе, эстрих-гипсе, а также ГЦП вяжущем по коэффициенту размягчения, можно отметить наиболее низкий его показатель для растворов на строительном и высокопрочном гипсах — 0,35—0,45. Коэффициент раз мягчения у растворов на ангидритовом цементе и эс трих-гипсе — примерно 0,5 и более. Значительно возра стает этот коэффициент у растворов на основе ГЦП вя жущего — до 0,65 и более.
На величину коэффициента размягчения большое влияние, кроме вида вяжущего, оказывает также состав раствора. Более тощие растворы характеризуются бо лее низким коэффициентом размягчения.
О г н е с т о й к о с т ь . По результатам ряда исследо ваний [13, 70, 97 и др.], растворы на строительном гип се являются достаточно огнестойкими и рекомендуются в качестве огнезащиты покрытий деревянных, металли ческих и других конструкций.
Ангидритовые растворы на речном и шлаковом песке относятся к категории полуошестойких, при длитель ном воздействии огня и последующем охлаждении во дой они разрушаются. Если же охлаждение происходит на воздухе, то разрушения не происходит.
И с т и р а е м о с т ь . По данным П. П. Переверзева, коэффициент истираемости ангидритовых образцов ко леблется в зависимости от состава раствора от 0,26 до 0,64 г!см2, что примерно соответствует показателям ис тираемости известняков. Коэффициент истираемости образцов из эстрих-гинса, по данным А. В. Волжанекого, колеблется в пределах 0,4—0,6 г/сж2, т. е. этот показа тель примерно в 3 раза больше, чем у ■метлахской плитки, что предопределило применение ангидрита и эс- трих-пипеа для устройства бесшовных полов.
121
IV.2. СВОЙСТВА ТЯЖЕЛЫХ |
БЕТОНОВ |
|
П р о ч н о с т ь на с ж а т и е тяжелых бетонов |
на ос |
|
нове гипсоангидритовых |
вяжущих определяется |
видом |
и активностью вяжущего, величиной водовяжущего от ношения, а также видом и качеством заполнителя (табл. IV. 9). Расход портландцемента на 1 м? бетона для несущих конструкций составляет 280—400 кг, тогда как в гипсобетоне расход вяжущего достигает 400— 550 кг. На основе строительного гипса можно получить тяжелый бетон марок. 50—100, а при использовании вы сокопрочного гипса, ангидритового вяжущего, а также
wo
Рис. IV.6. Зависимость прочно сти бетона из эстрих-гипса от
|
|
|
|
гиш-соводиого |
фактора |
|
|
|
|
/—на кирпичном щебне; 2—на гра |
|
|
|
|
|
нитном щебне |
и песке |
1.5 |
2,0 |
2,5 |
5,0 |
3,5 |
|
|
f ипсойодный |
фактор |
|
|
|
высокообжигавото |
гипса |
(эстрих-гипса) — марок 50— |
200. Применяя водостойкое ГЦП вяжущее на строитель ном гипсе, можно получать бетоны марок 75—200, а при замене строительного гипса высокопрочным или ангидритом — марок 150—400.' При применении крупно го песка вместо мелкого можно увеличить прочность бетона примерно на 20—30%. Бетоны на известняковом, гранитном, доломитовом щебне обладают большей проч ностью, чем бетоны на гравии. Большое влияние на проч ность гипсобетонов оказывает водогипсовое отношение, причем прочность (рис. IV. 6) сильно разнится в зависи мости от применяемых заполнителей.
Преимуществом тяжелых бетонов на основе ГЦП вя жущего является способность их твердеть на воздухе и в воде с непрекращающимся ростом прочности во вре мени, т. е. так же, как и обычных тяжелых бетонов на портландцементе.
102