Газогипс и его свойства —
Снизить плотность гипсовых изделий можно путем введения в материал легких пористых заполнителей или создания развитой пористой структуры. Наиболее перспективна поризация гипса с помощью добавок — получается однородный по структуре материал со стабильными свойствами. К нему можно отнести газогипс — конструктивно-теплоизоляционный материал с развитой ячеистой пористостью.
Теоретическая предпосылка получения газогипса состоит в следующем. В гипсовом камне месторождений Латвийской ССР содержится от 15 до 30% доломита, это практически балласт, снижающий прочностные показатели гипсового вяжущего. При введении в такое вяжущее кислоты происходит реакция взаимодействия между кислотой и карбонатами с выделением С02. Известно, что для получения газогипса можно использовать смеси карбонатов или бикарбонатов с солями сильных кислот, например, с серной кислотой.
Недостатки газогипса известных составов — низкие прочность и водостойкость (обусловленные образованием непрочных и легкорастиорнмых сульфатов щелочных и щелочноземельных металлов), неоднородность ячеистой структуры и не технологичность, обусловленные коротким по времени и интенсивным газообразованием в процессе взаимодействия серной кислоты с карбонатами При повышенных количествах серной кислоты образуется непрочный (менее 0,1 МПа) материал с неравномерно распределенными в объеме «рваными» незамкнутыми ячейками. Кроме того, применение серной кислоты связано с повышенными требованиями к промышленной санитарии и сильной коррозией металлической технологической оснастки.
При исследовании газообразующего действия кислот установлено, что наиболее эффективными являются кислоты средней силы с константами диссоциации д = 10~2—10-5, соли кальция которых малорастворимы в воде. Этим требованиям удовлетворяют щавелевая, винная, малеиновая и янтарная кислоты. Процесс поризации гипсовой массы добавками этих кислот заканчивается в основном п течение 3—10 мин и зависит от константы диссоциации кислот с большим значением Кд (например, щавелевой) процесс поризации заканчивается н течение 3 мин, а у кислот с малым значением Кд (например, янтарной) он продолжается в течение 60 мин.
Оптимальной из этого ряда оказалась кислота, образующая твердеющие в воде оксалаты кальция, растворимость которых в 4 раза ниже растворимости гипса, и позволяющая получить материал с наименьшей плотностью (300 кг/м3) при концентрации щавелевой кислоты до 12 % — Технологичность применения щавелевой для получения газогипсовых изделий состоит в том, что начало активного газообразования можно условно отнести к 30 с. Это позволяет приготовить газогипсовую массу в скоростном смесителе и уложить ее в форму до начала активного газообразования.
В исследованиях за начало газообразования принято время 15 с при расплыве газогипсовой массы (по вискозиметру— Суттарда) 18 см и температуре среды 21d;3°C. Продолжительность вспучивания зависит от концентрации щавелевой кислоты и находится в пределах 30— 150 с.
Щавелевую кислоту вводят в гипсовое вяжущее в виде водного раствора, причем, от ее концентрации зависят коэффициент вспучивания Ки, плотность Рос и предел прочности при сжатии Щавелевая кислота наиболее эффективно действует в гипсовом вяжущем, когда количество ее составляет от 0,5 до 2%, при этом коэффициент вспучивания изменяется от 1,2 до 3,1, плотность — от 960 до 300 кг/м3, а предел прочности при сжатии снижается с 10 до 0,5 МПа.
Если щавелевой кислоты ввести больше 2%, процесс вспучивания оказывается неустойчивым. В результате этого, если не согласуются сроки схватывания с временем вспучивания, то масса после максимального подъема начинает оседать.
Попытки повысить прочность газогипса, уменьшая количество воды затворения. успеха не имели. Это объясняется тем, что при превышении пластической вязкости над оптимальной (обусловливающей нормальное протекание вспучивания массы без значительного газовыделения через поверхность), газовая фаза (вследствие избыточного давления газа во время вспучивания) прорывает стенки пор, в результате чего создается повышенная дефектность межъячейковых перегородок и макроструктуры газогипса.
Чтобы снизить пластическую вязкость газогипсовой массы и создать условия для нормального протекания вспучивания, вводили добавку суперпластификатора С-3 (продукт конденсации с формальдегидом)- Оптимизация количества суперпластификатора С-3 в газогипсопой массе проведена по основным реологическим и технологическим характеристикам: предельному напряжению сдвига неразрушенной структуры то и пластической вязкости тр, которые определяли на приборе Вейлера — Ребиндера по методике Г. Я. Кунноса и В. Э. Миронова.
Газовыделение ДГ и коэффициент вспучивания К и определяли с помощью газового счетчика. Газовыделение находили как отношение
Влияние суперпластификатора С-3 на газогипсовую массу (количество щавелевой кислоты взято 0.6%, расплыв — 18 см по вискозиметру Суттарда) выражается в резком снижении: предельного напряжения сдвига и пластической вязкости массы. Как показали исследования, основные изменения ее реологических и технологических свойств происходят при концентрациях С-3 до 0.2%, причем, этот интервал имеет три ярко выраженных участка: 0—0,075%: 0.075—0,1% и 0,1-0,2%.