книги из ГПНТБ / Волженский А.В. Гипсовые вяжущие и изделия (технология, свойства, применение)

Используя ГЦП вяжущее, лешие заполнители (ке­ рамзит, шлак 'и др.) и пенообразующие добавки (гидролизованную кровь, клееканифольный и смолоса­ пониновый пенообразователи), можно получать поризованные легкие бетоны объемной массой 800—1200 кг/м3

марок 35—100.

Изучение физико-механических свойств этих бетонов показало, что они по своим свойствам подобны поризованным бетонам на портландцементе. Использование ГЦП вяжущего значительно упрощает технологию бе­ тонных изделий, так как часто позволяет отказаться от тепловой обработки, что является важным преимущест­ вом этих бетонов по сравнению с портландцементными.

IV.6. СВОЙСТВА ГИПСОПОЛИМЕРБЕТОНОВ

Многие исследователи [55, 59, 65, 71, 73, 81 и др.] изучали влияние добавок органических соединений к гипсовым вяжущим на подвижность и водопотребноеть смесей, прочность, водостойкость изделий и другие свой­ ства.

При этом использовали различные натуральные и синтетические полимеры.

Добавки могут быть растворимыми и нерастворимы­ ми в воде, в последнем случае необходимо одновремен­ ное введение стабилизаторов и отвердителей. Введение добавок не должно вызывать значительного изменения сроков схватывания и снижения прочности гипсобето­ нов.

Результаты различных исследователей показывают, что введение смол способствует значительному росту прочности образцов на сжатие: литых до 200—350 и прессованных до 600 кгс/см2 при использовании карба­ мидной смолы (по данным М. А. Матвеева и К. М. Тка­ ченко), до 100—500 кгс/см2 при фенолформальдегидной

фенолфурфурольной смоле (по данным Н. Н. Куликова и В. Е. Полякова). При применении меламино- и мочевиноформальдегидной смол прочность возрастает до 300—400 кгс/см2 (по данным М. А. Корниенко и А. И. Полтавцева), а фуроновой—до 200 кгс/см2 (по данным А. С. Свенцицкого).

144

■Прочность гипсовых образцов без добавок при водо­ вяжущем отношении 0,5 равна примерно 150 кгс/см2.

Увеличивается прочность и при растяжении и изгибе примерно в 2 раза, а в некоторых случаях с увеличени­ ем количества вводимой смолы — в 3 и более раз. Значительно возрастает прочность и у образцов из раст­ вора и бетона (пластораствора, пластобетона), особенно при повышенном количестве вводимых смол.

Положительное влияние смол достигается только при тепловой обработке в течение 15—20 ч, причем режим определяется видом использованной смолы.

Указанное влияние смол одни исследователи объясняют химическим -взаимодействием их с гипсом с образованием новых веществ, отличных от двугидрата сульфата кальция. Другие не обнаружили каких-либо новых соединений сульфата кальция со смолой. Они указывают, что вяжущими свойствами обладают как гипс, так и полимер, заполняющий микропоры гипсовых изделий и переходящий при термической обработке в термостабильное (нерастворимое и неплавкое) состоя­ ние, обеспечивая тем самым более плотную структуру полимершпеовым изделиям. Действительно, кажущаяся пористость гипсовых образцов, изготовленных обычным способом, составляет 50—60%, а полимергипсовых—•

10— 12% .

Во до по г л о щ ен и е гипсовых образцов, изготов­

вых изделий колеблется в зависимости от вида смолы и ее количества от 0,65 до 0,9.

Из других свойств полимергипсовых материалов, по­ ложительно отличающих их от чисто гипсовых, следует назвать пониженные водопроницаемость, истираемость, диэлектрическую проницаемость.

В о д о п р о н и ц а е м о с т ь . По данным Н. А. Ивано­ ва и А. С. Коржуава, образцы из полимергипса, пласто- ра-створа и пластобетона характеризуются полной водо­

И ст ир а е м ос т ь полимергипсовых материалов при испытании по стандартной методике составляет 0,10— 0,14 г!см2.

Д и э л е к т р и ч е с к и е х а р а к т е р и с т и к и . Объ-

145

емкое сопротивление, пробивная напряженность и ди­ электрическая .проницаемость этих материалов значи­ тельно выше, чем у таких диэлектриков, как мрамор и асбестоцемент. Поэтому рассматриваемые материалы могут найти широкое применение при устройстве распре­ делительных электрощитов, панелей рубильников и пус­ кателей для установок низкого напряжения (до 380 в) и других подобных целей.

Однако эти материалы обладают и отрицательными свойствами: высокой ползучестью, они стареют во вре­ мени, технология их более сложная. Одновременно по­ лимерные органические добавки имеют и высокую стои­ мость.

IV.7. НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА БЕТОНОВ И РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ

Деформативные свойства бетонов и растворов

Описанные выше -свойства бетонов и растворов на основе гипсовых и особенно ГЦП и ГШЦП вяжущих, показывают, что по прочностным свойствам они не усту­ пают портландцементным. Ниже описываются их де­ формативные свойства, играющие важную роль при определении несущей способности и долговечности кон­ струкций.

По наблюдениям, еще в 40-х годах стало известно о -высоких пластических деформациях гипсовых изделий под постоянной нагрузкой. Одной -из первых работ, по­ священных этому вопросу, было исследование Г. И. Логгинова и М. П. Элинзона. Причину ползучести гип­ собетона авторы видели прежде все-г-о в его высокой влагоемкост-и и снижении прочности -при увлажнении в результате воздействия адсорбционной влаги, проникаю­ щей в микрощели и ослабляющей структуру затвердев­ шего гипса. При этом было показано, что основные из­ менения в механических свойствах гипсовых изделий происходят даже при незначительном увлажнении (око­ ло 1%).

Е. Е. Сегалова и В. Н. Измайлова считают, что пол­ зучесть гипсовых изделий связана в большой мере -с растворением водой контактов между кристаллами гип­

146

са. По их опытам гипсовые образцы, насыщенные спир­ том или бензином (при этом растворение контактов во­ дой исключается), характеризуются теми же показате­ лями ползучести, что и высушенные.

В более ранних исследованиях В. П. Некрасов [91] выявил возможность снижения пластических деформа­ ций гипсовых изделий с помощью добавок в гипс нега­ шеной извести (до 15%) или мазута (до 5%). В после­ дующем А. П. Васильев [21], П. И. Боженов [12], а также Г. И. Лонгинов и М. П. Эдинзон, Г. Г. Богаутдинова [10] подтвердили это положение, отметив вместе с тем относительно малую роль подобных неорганиче­ ских и органических добавок в уменьшении склонности пипса к ползучести.

Как показали исследования, проведенные в МИСИ им. В. В. Куйбышева, наиболее эффективным способом улучшения деформативных свойств гипсовых вяжущих и изделий является введение в них портландцемента со­ вместно с пуццоланами, т. ё. переход к применению ГЦП и ГШЦП вяжущих [37, 43, 45, 46 и др.].

Изучение деформативных свойств ГЦП и ГШЦП вя­ жущих и бетона на их основе осуществлялось с учетом микроструктуры материала' с целью определения ее влияния на поведение образцов при кратковременном и длительном действии нагрузки.

Учитывая, что ГЦП и ГШЦП бетоны по своим свой­ ствам занимают промежуточное положение между портландцементными и гипсовыми и ближе к первым, при изучении вопроса о деформатаеноста ГЦП и ГШЦП бе­ тонов руководствовались существующими ныне метода­ ми исследования этих свойств цементных бетонов.

При проведении исследований использовали следую­ щие основные материалы: строительный гипс комбината «Гипсобетон», Новомосковского комбината и Данилов­ ского завода; высокопрочный гипс, приготовленный в лабораторных условиях по методике МИСИ им. В. В. Куйбышева, и Куйбышевского гипсового завода, а также ангидритовый цемент, приготовленный в лабора­ торных условиях; клинкеры Красноярского, Воскресен­ ского, Магнитогорского, Еманжелинского, Себряковского и Брянского цементных заводов, а также пуццолановый портландцемент Брянского цементного завода; активные минеральные добавки — дабужекий, Вольский и-брян­ ский трепелы; гранулированные доменные шлаки и золы;

147

вались на сжатие при кратковременно действующей на­ грузке; II группа — основные образцы, подвергнутые длительному загружению на сжатие; III группа — конт­ рольные образцы для определения величины усадки.

Образцы испытывали на центральное и внецентренное сжатие с заданным эксцентриситетом в 2 см.

Показатели гибкости панелей, установленных под длительную нагрузку, составили:

где /о — расстояние между шарнирами пружинных установок; d —■толщина панелей.

Прочность и деформативность керамзитобетоиных и термолитобетонных блоков устанавливалась на образцах размером 225X120X35 см из бетона марки 50. Одни блоки испытывались на центральное, другие'—на внецентренное сжатие.

Фактическую прочность блоков после их испытания определяли на образцах-цилиндрах высотой и диамет­ ром 10 см, высверленных из блоков, в соответствии с ГОСТ 8462—62.

Прочность, жесткость и трещиностойкость изгибае­ мых элементов определяли на плитах покрытия и пере­ крытия из легкого бетона и плитах перекрытия и балках из тяжелого бетона.

Плиты покрытия размером 450Х148ХЮ см изготов­ ляли из бетона объемной массой 1200—4300 кг/м3 марки 150. Плиты армировались деревянным каркасом.

Плиты перекрытия размером 450Х148ХЮ см изго­

речное сечение) изготовляли из бетона марки 150. Армировали плиты н балки металлическими карка­

сами.

Для всех исследуемых конструктивных элементов были проведены расчеты и сделаны сравнения опытных и расчетных данных согласно СНиП и П-А. 10-71

149

Прирост прочности к 2—3 годам, т. е. к моменту окончания испытания при длительной нагрузке, состав­ лял 25—35% первоначальной прочности. Все эти дан­ ные, а также коэффициенты размягчения, численные значения которых находятся в пределах 0,7—0,85, под­ тверждают гидравличность исследуемых бетонов.

Коэффициент призменной прочности изменялся для тяжелых бетонов (па крупном и мелком заполнителях) па основе ГЦП и ГШЦП вяжущих от 0,66 до 0,9; для легких (на пористых заполнителях) — от 0,8 до 0,95. Этот коэффициент несколько выше коэффициента приз­ менной прочности для бетона на портландцементе. Чем больше в составе ГЦП и ГШЦП вяжущих гипса, тем меньше коэффициент призменной прочности.

иГШЦП бетона осевому растяжению значительно мень­ ше, чем сопротивление сжатию. Соотношение прочности при сжатии и растяжении этих бетонов, изготовленных из ГЦП и ГШЦП вяжущих на основе высокопрочного

истроительного гипсов, находится соответственно в пре­

У обычных бетонов на портландцементе это отношение принимается равным 1,7. Прочность на растяжение при изгибе у ГЦП и ГШЦП бетонов несколько выше, чем у аналогичных по прочности бетонов на портландце­ менте.

М о д у л ь у п р у г о с т и б е т о н о в. Начальный мо­ дуль упругости бетонов на ГЦП вяжущих оказался не­ сколько ниже, чем по СНиП для равнопрочных бетонов на портландцементе,— в среднем на 25%, и несколько выше, чем у таких же автоклавных силикатных бетонов. Расхождения тем больше, чем больше в составе вяжу­ щего гипса и меньше клинкерной частя с пуццоланой. На показателях отражается также влажность бетонов и вид использованного в ГЦП вяжущего гипса (строи­ тельного, высокопрочного или ангидрита).

Коэффициент Пуассона для ГЦП и ГШЦП бетонов оказался .примерно таким же, как и у бетонов на порт­ ландцементе (]ы= 0,2-т 0,18).

151

Предельная сжимаемость находится в пределах

(100—180) • 10 5; (100-: 190) - 10~5 и (120-^-200) • 10“5 со­ ответственно для тяжелых, мелкозернистых и легких ГЦП и ГШЦП бетонов, т. е. в тех же пределах, что и у аналогичных бетонов на портландцементе.

Предельная растяжимость находится соответственно в пределах (18—22) • 10~5; 15—20-Щ -5 и 18-^25-10—5,

т. е. она несколько выше, чем у аналогичных бетонов на портландцементе.

Т а б л и ц а IV. 20. Предельные величины деформаций усадки ГЦП и ГШЦП бетонов

У с а д к а б е т о н о в . Показатели деформаций усад­ ки ГЦП и ГШЦП бетонов в возрасте около 3 лет не превышают в среднем показатели для аналогичных бе­ тонов на портландцементе (табл. IV.20). Они стабилизи­ ровались, примерно, в возрасте 300—500 суток. Большое влияние на деформации усадки оказывает вид вяжу­ щего. Наименьшую усадку имеют образцы лри хранении на воздухе из гипсового вяжущего. С увеличением в составе ГЦП и ГШЦП вяжущего портландцемента с активной минеральной добавкой усадка возрастает, при этом величина ее у ГЦП и ГШЦП вяжущих, изготовлен­ ных на строительном гипсе, несколько больше, чем на высокопрочном. Указанное объясняется тем, что бетоны, изготовленные на высокопрочном гипсе, характеризуют­ ся меньшей водопотребностью.

152