О ПРИЧИНАХ НИЗКОЙ ВОДОСТОЙКОСТИ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ —
Широкому использованию ГИПСОВЫХ вяжущих, как известно, препятствует низкая водостойкость изделий на их основе, выражающаяся в снижении прочности при увлажнении до 35—40%. Предложены способы, позволяющие повышать водостойкость таких изделий; наиболее эффективный— сочетание гипсовых вяжущих с портландцементом и пуццолановыми добавками для получения гипсоцементнопуццолановых (ГЦПВ) и гипсошлакоцемеитнопуццолановых (ГШЦПВ) вяжущих. Однако вопрос о причинах низкой водостойкости гипса 1 до сих пор не имеет полного освещения в литературе.
Настоящая работа показывает влияние растворимости сульфата кальция и адсорбционного эффекта понижения прочности на водостойкость гипсовых вяжущих.
В опытах использовался гипс Новомосковского завода. Образцы размером 5X5X5 см, приготовленные из гипсового теста с В/В =0,5, через 2 ч после затворения высушивали до постоянной -массы при 45°С.
Хранение образцов до испытаний производилось в водных растворах NaCl, газообразной среде (воздушно-влажной, IP7=95%, атмосфере сероводорода H2S и ацетона (СН3)2СО), в бутиловом спирте С4Н9ОН, водных растворах поверхностно-активных веществ (ПАВ), не влияющих на растворимость гипса (0.05%-ном растворе уксусной кислоты СН3СООН и 0,025%-ном растворе натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), ВТУ 596—54).
Выбор сред сделан с учетом их влияния на растворимость сульфата кальция и на величину расклинивающего действия адсорбированных молекул ПАВ.
Через 1, 3, 7 и 14 сут образцы извлекались из сред и испытывались на сжатие. Полученные данные свидетельствуют о значительном понижении прочности.
При увеличении растворимости сульфата кальция от 2,05 г/л (в чистой воде) до 5,9 г/л (в 1 N растворе NaCl) прочность образцов снижается на 40% по сравнению с прочностью образцов, находившихся в чистой воде (рис. 1). Характерно, что снижение прочности продолжается и после установления (через 1 сут) равновесной концентрации сульфата кальция в жидкой фазе (рис. 2).
Известно, что двуводный гипс имеет ионно-ковалентную природу химической связи, поэтому полярные молекулы воды с диполыным моментом = 1,84 дебая, а также сероводорода (Phs = =0,93 D), ацетона СО =0,110) и уксусной кислоты, адсорбируясь на внутренней поверхности пор и микротрещин гипсовых изделий, оказывают соответствующее полярности и величине молекулы расклинивающее давление, что сопровождается разъединением элементов структуры. Такие вещества, как бутиловый спирт и Na-КМЦ, имеющие длинные углеводородные цепочки, обладают большой адсорбционной способностью и, следовательно, значительным диспергирующим действием.
Из всех изученных газообразных сред водяные пары вызывают максимальное понижение прочности гипсовых образцов (рис. 3). Это, по-видимому, можно объяснить не только значительной адсорбционной способностью воды, но и образованием в порах конденсационной воды, растворяющей в первую очередь кристаллизационные контакты.
Значительное понижение прочности гипсовых образцов в водном растворе КМЦ происходит под влиянием воды как растворителя и КМЦ как поверхностно-активного вещества, диспергирующее действие которого усиливается в водных растворах. Адсорбируясь на внутренней поверхности пор и трещин, гидрофильные ионы КМЦ увлекают за собой полярные молекулы воды, в результате чего расклинивающее действие возрастает.
Проведенные исследования показали, что понижение прочности гипсовых изделий при контакте с позерхностноактивной средой обусловлено адсорбционным эффектом, влияние которого во влажной среде усиливается растворяющим действием воды. Оценивая с этих позиций существующие способы повышения водостойкости гипсовых материалов, следует отдать предпочтение тем, которые обеспечивают уменьшение отрицательного влияния каждого из перечисленных факторов. Так введение в гипсовые вяжущие портландцемента в сочетании с гидравлической добавкой способствует повышению плотности изделий, уменьшению дефектности кристаллов двугидрата за счет частичного растворения его при взаимодействии с алюминатами кальция и блокированию кристаллизационных контактов гипсового сростка труднорастворимыми соединениями.