Композиционные материалы на основе сульфата кальция с дисперсными модификаторами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат наук Гордина Анастасия Федоровна

• Гордина Анастасия Федоровна
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Гордина Анастасия Федоровна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА: ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНЫХ ДОБАВОК НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ

1.1. Проблемы производства композиционных материалов на основе сульфата кальция

1.2. Формирование структуры гипсовых и ангидритовых материалов

1.2.1. Гидратация гипсового вяжущего

1.2.2. Особенности формирования структуры ангидритовых материалов

1.3. Влияние нанодисперсных добавок на структуру и свойства композиционных материалов на основе сульфата кальция

1.4. Способы повышения физико-механических характеристик гипсовых и ангидритовых материалов

1.4.1. Водостойкие гипсовые композиции

1.4.2. Ангидритовые композиции с повышенными физико-механическими характеристиками

1.5. Выводы

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Характеристики исходных компонентов

2.1.1. Характеристики вяжущих веществ

2.1.2. Основные характеристики минеральных дисперсных модификаторов

2.1.3. Характеристики нанодисперсных добавок

2.2. Методы испытаний

2.2.1. Физико-механические методы исследований композиций

2.2.2. Физико-химические методы исследований составов и компонентов композиционных материалов

2.3. Выводы

ГЛАВА 3. ГИПСОВЫЕ КОМПОЗИЦИИ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ДИСПЕРСНЫМИ ДОБАВКАМИ

3.1. Физико-механические характеристики гипсовых композиций, модифицированных минеральными дисперсными добавками

3.1.1. Металлургическая пыль

3.1.2. Доменный гранулированный шлак

3.1.3. Метакаолин

3.1.4. Совместное введение метакаолина и извести

3.2. Исследование структуры и свойств гипсовых композиций, модифицированных минеральными дисперсными добавками

3.2.1. Рентгенофазовый анализ композиционных материалов

3.2.2. Дифференциально-сканирующая калориметрия образцов с дисперсными модификаторами

3.2.3. Исследование микроструктуры при введении минеральных дисперсных добавок

3.3. Оптимизация состава гипсового вяжущего от содержания нанодисперсной добавки

3.4. Физико-химические исследования гипсовых композиций, модифицированных нанодисперсными добавками

3.4.1. Рентгенофазовый анализ композиций

3.4.2. Дифференциально-сканирующая калориметрия образцов с нанодисперсными модификаторами

3.4.3. Исследование микроструктуры гипсовой матрицы, модифицированной дисперсиями углеродных нанотрубок

3.5. Исследование механических свойств гипсового вяжущего при совместном введении дисперсных добавок

3.6. Физико-химические исследования гипсовых композиций, модифицированных минеральными дисперсными добавками в сочетании с углеродными наноструктурами

3.6.1. Калориметрические исследования гипсовых композиций

3.6.2. Рентгенофазовый анализ композиционных материалов

3.6.3. Дифференциально-сканирующая калориметрия образцов при совместном введении модификаторов

3.6.4. Исследование микроструктуры модифицированной гипсовой матрицы

3.7. Определение экономической эффективности модифицирования гипсовых композиций

3.8. Основные выводы

ГЛАВА 4. АНГИДРИТОВЫЕ КОМПОЗИЦИИ С ДИСПЕРСНЫМИ МОДИФИКАТОРАМИ

4.1. Оптимизация состава ангидритовых композиций

4.2. Исследование механических свойств вяжущего, модифицированного нанодисперсной добавкой

4.3. Квантово-химический расчет компонентов композиции при введении металлургической пыли и сульфатного активатора твердения

4.4. Исследование структуры и состава композиций, модифицированных дисперсными добавками

4.4.1. ИК-спектральный анализ

4.4.2. Растровая электронная микроскопия

4.5. Влияние металлургической пыли на структуру и свойства вяжущего на основе техногенного ангидрита

4.5.1. Подбор оптимальных соотношений в композициях на основе фторангидрита

4.5.2. Микроструктура композиционного материала, модифицированного металлургической пылью

4.6. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

158

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Композиционные материалы на основе сульфата кальция с дисперсными модификаторами»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы: В настоящее время большое внимание уделяют использованию техногенных материалов для улучшения физико-технических свойств традиционных вяжущих веществ. Это позволит решить проблемы энерго-и ресурсосбережения и улучшить экологическую ситуацию.

Гипсовые и ангидритовые вяжущие материалы удовлетворяют требованиям по долговечности, энергоэффективности и экологичности, обладая невысокой стоимостью. В то же время без использования добавок, улучшающих их физико-технические свойства, ограничивается область применения материалов на основе сульфата кальция. Традиционно вводимые добавки для регулирования структуры и свойств гипсовых материалов из-за высокой стоимости снижают эффективность их использования. В тоже время в металлургической промышленности образуется и накапливается большое количество отходов в виде пыли, шлаков, зол-уноса, которые могут быть использованы в качестве минеральных добавок для улучшения эксплуатационных характеристик композиционных материалов.

Известно, что недостатки гипсовых и ангидритовых материалов, такие как невысокая прочность, низкая водостойкость и высокая ползучесть, предопределены строением кристаллов и повышенной растворимостью двуводного гипса. Дисперсные добавки различного происхождения, включая синтезированные углеродные наноструктуры, существенно влияют на процесс гидратации и структурообразование матрицы гипсового камня: изменяют размер, форму и морфологию кристаллов, состояние межфазной поверхности, количество контактов между новообразованиями, поровую структуру. Соответственно, эффективные композиционные гипсовые и ангидритовые материалы могут быть получены за счет воздействия на процессы формирования конечной структуры матрицы, посредством модифицирования минеральными добавками.

Таким образом, разработка модифицированных композиционных материалов на основе сульфата кальция с улучшенными физико-механическими характеристиками за счет введения в состав дисперсных минеральных добавок и

углеродных наносистем, является актуальной научной и технологической задачей, которая способствует ресурсосбережению и экологичности окружающей среды.

Диссертационная работа выполнялась в рамках государственного задания ГЗ/ЯГИ-2012 "Модификация композиционных материалов строительного назначения на основе портландцемента и сульфатов кальция дисперсиями многослойных углеродных нанотрубок» (2012 г.) и проекта № 613 в рамках базовой части государственного задания в сфере научной деятельности № 2014-45 по теме: "Модификация композиционных материалов строительного назначения на основе портландцемента и сульфатов кальция комплексными нанодисперсными системами с применением многослойных углеродных нанотрубок и нанодисперсных минеральных добавок" (2014-2015 г.).

Степень разработанности темы. Одним из основных путей улучшения характеристик вяжущих на основе сульфата кальция является введение в его состав модифицирующих добавок, которые влияют на процессы гидратации и твердения, в ряде случаев образуя нерастворимые продукты. Введение модификаторов обеспечивает повышение физико-механических свойств материалов, снижая растворимость гипсового камня. При этом традиционные составы композиций - это сложные многокомпонентные системы, включающие клинкерные вяжущие и пуццолановые компоненты высокой дисперсности (портландцемент, микрокремнезем, метакаолин). В работе рассматривается влияние на структуру и свойства вяжущих на основе сульфата кальция минеральных дисперсных добавок и многослойных углеродных нанотрубок, способствующих формированию матрицы материала повышенной прочности и водостойкости.

Целью диссертационной работы является разработка композиционных материалов на основе сульфата кальция с дисперсными модификаторами на основе минеральных добавок и углеродных нанотрубок, применяемых для улучшения физико-механических характеристик.

Задачи диссертационного исследования:

- на основе анализа современного состояния исследований и разработок композиционных материалов на основе сульфата кальция с дисперсными модификаторами подобрать и обосновать выбор добавок для улучшения физико-технических свойств гипсовых и ангидритовых вяжущих;

- оптимизировать составы композиций на основе сульфата кальция, модифицированных дисперсными добавками для достижения повышенной прочности и водостойкости;

- установить закономерности формирования продуктов твердения различной морфологии в зависимости от применяемых дисперсных модификаторов;

- исследовать структуру и состав новообразований композиционных материалов на основе гипса и ангидрита природного и техногенного происхождения, модифицированных дисперсными системами с использованием современных методов физико-химического анализа.

Научная новизна.

1. Установлены закономерности изменения свойств, состава продуктов твердения и микроструктуры вяжущего на основе сульфата кальция от вида и содержания дисперсных минеральных добавок, в частности, металлургической пыли (0,2-0,4%) или двухкомпонентной добавки на основе метакаолина (10%) и извести (2%). Определена эффективность их использования для ускорения гидратации, формирования упорядоченной структуры с плотными контактными зонами между кристаллами, повышения прочностных характеристик гипсового вяжущего на 40,7% и 72%, соответственно, увеличения коэффициента размягчения до 0,85.

2. Выявлен механизм повышения прочности гипсового композита в возрасте 28 суток на 50 % и ангидритового вяжущего на 34,7 % при введении, соответственно, 0,001% и 0,003% углеродных нанотрубок, диспергированных в среде карбоксиметилцеллюлозы, заключающийся в интенсификации процесса

кристаллизации двуводного гипса и повышении плотности упаковки кристаллогидратов сульфата кальция.

3. Установлен синергетический эффект при совместном введении минеральных дисперсных добавок и углеродных наномодификаторов в состав гипсовых композиций, основанный на интенсификации процессов структурообразования и увеличении степени гидратации сульфата кальция, повышении плотности продуктов твердения, образовании водостойких гидросиликатов и гидроалюмосиликатов кальция, и проявляющийся в повышении механических характеристик вяжущего. При введении:

- металлургической пыли (0,2 %) в сочетании с углеродными нанотрубками (0,005%) повышаются показатели прочности на сжатие и изгиб на 70,5 % и 138,3 %, соответственно;

- извести (2%) и метакаолина (10%) в сочетании с углеродными нанотрубками (0,01%) увеличение прочности на сжатие и изгиб составляет 75,9 % и 45 %, соответственно.

Теоретическая и практическая значимость. Разработаны рецептуры гипсовых композиций с использованием дисперсных минеральных модификаторов, которые позволяют получить вяжущие с повышенными прочностными характеристиками, плотностью структуры и пониженным водопоглощением.

Разработаны составы гипсовых композиционных материалов, модифицированные комплексными добавками, включающими металлургическую пыль (0,2%) в сочетании с углеродными нанотрубками в количестве 0,005% с прочностью на сжатие и изгиб равной 12,9 МПа и 3,4 МПа, которые превышают показатели контрольного состава равные 5,4 МПа и 2,0 МПа, соответственно; известь (2%), метакаолин (10%) и углеродные нанотрубки в количестве 0,01% с прочностью на сжатие равной 9,4 МПа.

Предложены составы композиционных материалов на основе природного и техногенного ангидрита, полученные за счет комплексной активации гидросульфитом натрия (0,8%) и металлургической пылью (1-3%) для

природного ангидрита и (0,5-1%) для фторангидрита. Экспериментально установлено: для композиций на основе природного ангидрита повышение прочности на сжатие на 42-72 %; для композиций на основе фторангидрита -повышение механических характеристик на сжатие на 24-31,8 % с увеличением коэффициента размягчения с 0,78 до 0,88.

Методология и методы диссертационного исследования. Методология работы основана на современных теоретических положениях и экспериментальных данных о процессах и условиях протекания гидратации и твердения вяжущих на основе сульфата кальция, а так же на результатах исследований отечественных и зарубежных ученых в области изучения структуры и свойств гипсовых и ангидритовых композиционных материалов. Литературными источниками являлись научные публикации, статьи и доклады научных конференций, обзоры и монографии.

В работе использовались современные методы физико-химических исследований: рентгеноспектральный анализ, калориметрия, включая дифференциально-сканирующую калориметрию, ИК-спектральный и микроструктурный анализы. Результаты испытаний физико-механических свойств материалов проводились по стандартным методикам с последующей статистической и математической обработкой с заданной достоверностью, с использованием аттестованного лабораторного оборудования.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты исследования физико-механических свойств и оптимальные составы гипсовых и ангидритовых композиционных материалов, модифицированных минеральными дисперсными добавками и многослойными углеродными нанотрубоками;

2. Механизм интенсификации процессов гидратации и структурообразования двуводного гипса при модификации материала дисперсными добавками;

3. Закономерности изменения состава продуктов твердения гипсовых композиционных материалов в зависимости от применяемых дисперсных минеральных добавок;

4. Изменение морфологии и свойств ангидритовых вяжущих при модификации дисперсными системами совместно с активаторами твердения.

Степень достоверности и апробация результатов.

Достоверность результатов, научных выводов и рекомендаций диссертационной работы обеспечивается необходимым объемом, воспроизводимостью и статистической обработкой экспериментальных данных. Применение современных методов физико-химического анализа подтвердили сходимость характеристик исследуемых композиций, полученных в ходе физико-технических испытаний на аттестованном лабораторном оборудовании.

Реализация работы. Разработанные составы гипсовых вяжущих с нанодисперсными добавками прошли апробацию на предприятии ООО «Новый дом» для производства и маркировки пазогребневых гипсовых плит с улучшенными прочностными характеристиками.

Основные положения диссертационных исследований используются в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров по направлениям «Строительство» и «Архитектура» в рамках дисциплин: «Строительные материалы», «Современные материалы в строительстве», «Физико-химические свойства и долговечность строительных материалов», «Утилизация техногенных продуктов при производстве строительных материалов», «Технологические основы производства и контроля качества строительных материалов», «Технология производства наноструктурированных строительных материалов».

Апробация работы. Основные положения диссертационных исследований были представлены на 12 Международных, Всероссийских и региональных конференциях, включая: IV, V и VI Международную конференцию «Nanotechnology for green and sustainable construction», Ижевск-Каир (20122014г.); 18 и 19 Internationale Baustofftagung, Веймар (2012 г., 2015 г.); VI международную научно-практическую конференцию «Повышение

эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий», Пермь (2012 г.); 11 Международную конференцию «Modern Building Materials, Structures and Techniques», Вильнюс (2013 г.); Межрегиональную 71 научно-техническую конференцию «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования», Магнитогорск (2013 г.); 2 Веймарскую гипсовую конференцию, Веймар (2014 г.); 9 Международную конференцию «Environmental Engineering», Вильнюс (2014 г.); Международную научную конференцию молодых ученых "Перспективные материалы в строительстве и технике (ПМСТ-2014)", Тверь (2014 г.); 7 Международную конференцию «Material Problems in Civil Engineering», Краков (2015 г.).

Личный вклад заключается в постановке цели и задач исследований, проведении экспериментальных и исследовательских работ, анализе и интерпретации полученных результатов, подготовке научных публикаций и монографий.

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 15 научных публикациях, в том числе в 9 научных статьях в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, и в 2 монографиях.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка используемой литературы и 3 приложений. Работа изложена на 160 страницах машинописного текста и содержит 33 таблицы, 70 рисунков, библиографический список включает 146 наименований российских и зарубежных авторов.

Автор выражает глубокую благодарность за научные консультации и помощь в проведении исследований доктору, профессору Вильнюсского технического университета имени Гедиминаса Ядвиге Керене, а также всему коллективу кафедры «Геотехника и строительные материалы» ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» за оказанное содействие при выполнении работы.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА: ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНЫХ ДОБАВОК НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА

ОСНОВЕ СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ

Динамично развивающимся направлением строительного комплекса в России является строительство объектов малой и средней этажности с применением малоэнергоемких и экономичных материалов, конструкций и изделий. В данных условиях заметны следующие тенденции производства и применения строительных материалов [1, 2]:

- применение материалов и изделий, изготовленных на основе местного сырья, обеспечивающих снижение массы строящих зданий;

- рост объема производств материалов, изделий и конструкций, использующих энергосберегающие технологии;

- применение в производстве строительных материалов вторичного сырья и отходов различных производств, при этом снижение расходов составляет 12 -20 %, обеспечивается уменьшение капиталовложений и решается проблема охраны окружающей среды.

Гипсовые и ангидритовые материалы и изделия соответствуют требованиям предъявляемым к эффективным минеральным вяжущим, и характеризуются экономичностью и простотой производства, повсеместным распространением и высокой степенью разработки сырьевой базы, возможностью полной переработки природного камня и гипсосодержащих отходов [3, 4]. В частности, при производстве гипсовых материалов расходуется в 4 - 5 раз меньше топлива и энергии, в 2 раза ниже удельные капиталовложения и в 3 раза меньше металлоемкость оборудования по сравнению с производством других традиционных вяжущих веществ [1]. В сравнении с материалами на портландцементе, гипсовые вяжущие превосходят их по теплозащитным, звукоизолирующим свойствам, огне- и пожаростойкости, а по декоративным и экологическим показателям не имеют себе равных [5, 6].

1.1. Проблемы производства композиционных материалов на основе

сульфата кальция

В настоящее время номенклатура гипсовых материалов и изделий, выпускаемых в России и мире обширна [7, 8]: плиты, профильные и малые архитектурные изделия для внутренней отделки зданий, гипсовые и ангидритовые вяжущие (ангидритовый цемент, гипсоцементно-пуццолановые, многофазовые, композиционные вяжущие и другие), стеновые и перегородочные камни и плиты, прессованный кирпич, панели гипсобетонные для перегородок, прокатные панели для пола, блоки и панели наружных стен, подоконные доски, санитарно-технические кабины, вентиляционные блоки, крупные элементы объемно-блочного домостроения, панели перекрытий и покрытий, отделочные, декоративные, акустические, огнезащитные материалы и изделия, сухие строительные смеси, теплоизоляционные плиты и изделия и т.д.

Однако, как правило, гипсовые вяжущие применяются только внутри зданий с относительной влажностью воздуха не более - 60 %, это связано с низкой водо- и морозостойкость и высокой ползучестью при увлажнении [9].

Вяжущие на основе природного и техногенного ангидрита известны и применяются в строительстве, особенно за рубежом, как альтернатива портландцементу, чему способствует низкая себестоимость сырья и невысокие затраты на переработку. Это связано с тем, что технология изготовления не требует высокотемпературного обжига сырья, удельные расходы энергии и топлива при их получении значительно меньше по сравнению с затратами на производство цемента, при этом по прочностным показателям они сопоставимы. В частности, затраты электроэнергии при производстве ангидрита, приблизительно в 12 раз меньше в сравнении с портландцементом и в 3 раза по сравнению с гипсом [10].

Природный ангидрит не имеет характерного запаха, не содержит и не выделяет опасных для здоровья веществ, не является аллергеном. Материалы на основе гипсового и ангидритового вяжущих содержат около 20 %

кристаллизационной воды, которая может играть роль «встроенного источника» влаги для замедления горения при пожаре [11].

Материалы на основе природного ангидрита используют для получения легких бетонов и изготовления бесшовных полов, в качестве подстилающего слоя под линолеум, для проведения декоративно-отделочных работ [12].

Ангидритовый цемент, разработанный Будниковым П.П. [13], применяли для оштукатуривания каменных стен зданий, в качестве строительного раствора при кладке кирпичных стен. После проведенных исследований физико-технических характеристик и модификации свойств материала, его стали использовали для изготовления теплого бетона с легкими заполнителями (опилки, шлак и др.) и холодного бетона с тяжелыми заполнителями (гравий, щебень, песок и др.) [14].

Строительные смеси на ангидритовом цементе применяются при кладке стен из кирпича и камня различных сооружений (жилых, промышленных, коммунальных). Однако, в связи с невысокой водостойкостью, невозможно их применение для кладки стен мокрых производств (прачечных, бань, кожевенных и других заводов).

Таким образом, на данный момент ангидритовый цемент используется для решения различных задач при возведении зданий и сооружений и на его основе изготовляют:

- строительные смеси (с речным или шлаковым песком) различного назначения;

- теплые бетоны с неорганическими и органическими заполнителями (опилки, шлаки и др.);

- бетоны холодные на песке со щебнем или гравием различных марок: от 30 до 75 и выше;

- наружные и внутренние штукатурки различной расцветки;

- черепицу для кровли;

- декоративные элементы для внутренней отделки помещений.

В настоящее время большое количество исследований вяжущих на основе природного и техногенного ангидритов посвящены разработке сухих строительных смесей [15, 16, 17]. Применение таких смесей при отделочных работах позволит снизить энергозатраты по сравнению с использованием цементных растворов [18]. Кроме того, материалы на основе сульфата кальция характеризуются незначительными усадочными деформациями при твердении в сравнении с усадкой растворов на портландцементе [19, 20]. Поэтому существует возможность применения ангидрита в качестве основного вяжущего для сухих строительных смесей разного назначения, например, при устройстве бесшовных ангидритовых полов [15 - 19].

Основные преимущества ангидритовых полов - непродолжительное время сушки и небольшая деформация их объема при твердении, что дает возможность устраивать значительные площади бесшовных поверхностей. Ангидритовые вяжущие используются при устройстве покрытия полов в качестве самонивелирующихся стяжек [21, 22].

За рубежом для устройства оснований пола достаточно широко используют сухие смеси для напольных покрытий на основе некоторых разновидностей (природные, обжиговые, синтетические) ангидритовых вяжущих и комплекса определенных модифицирующих добавок. Так, в Германии стало популярным использование сухих смесей на основе природного ангидрита для устройства саморазравнивающихся стяжек [17, 20]. При этом при производстве во время помола вводятся такие активаторы твердения как сульфат калия и сульфат цинка, а затворяется сухая смесь водой с пластифицирующими добавками. Раствор перемешивается и в него добавляется кварцевый песок определенной фракции [10].

Аналогичные смеси изготавливают в Польше, в их состав входят минеральные вяжущие, заполнители и химические добавки [18]. У таких растворов существует целый ряд необходимых качеств: высокая прочность, достаточная морозостойкость, небольшие усадочные деформации, частицы смеси прочно сцепляются с поверхностью камня или кирпича, быстро твердеют,

поглощая при этом влагу. Растворы на основе таких смесей экономически более выгодны и их применение не сопровождается какими-либо дополнительными трудностями.

Также в некоторых странах используют фторангидрит в качестве пигмента строительных композиций и для регулирования сроков схватывания цемента. Установлено минерализующее действие фторангидрита, которое проявляется как по мере увеличения количества вводимой добавки гипсодержащего вяжущего, так и по мере повышения температуры обжига клинкера. Также фторангидрит является комплексной минерализующей добавкой и оказывает существенное интенсифицирующее действие на процесс обжига цементных сырьевых смесей.

В России разработана сырьевая база природного ангидрита, но его широкое применение сдерживается вследствие неполноты изученности физико-технических и эксплуатационных свойств материалов и возможных сфер их применения, а так же не налажены промышленные технологии и оборудование для производства конструкций, материалов и изделий на их основе [23, 24].

Таким образом, применение материалов на основе сульфата кальция перспективно, поскольку они способствуют решению проблем энерго- и ресурсосбережения. В то же время данные вяжущие имеют ряд недостатков, влияние которых на физико-механические и эксплуатационные характеристики материала, возможно, значительно уменьшить за счет создания многокомпонентных композиций на их основе. При этом необходимо понимать механизм гидратации и возможность направленного воздействия на структурообразование матрицы с помощью различных дисперсных модификаторов природного и техногенного происхождения для создания требуемых физико-механических параметров разрабатываемых композиционных материалов на основе сульфата кальция.

1.2. Формирование структуры гипсовых и ангидритовых материалов

Механизм схватывания и твердения вяжущих долгое время находится в центре внимания ученых, однако точки зрения по этому вопросу расходятся, при

этом понимание основных положений процесса формирования гипсового камня дает возможность направленного влияния на структурообразование матрицы.

1.2.1. Гидратация гипсового вяжущего

При затворении гипсового вяжущего водой образуется пластичное тесто, которое в результате гидратации превращается в камневидное тело, вследствие постепенных и прерывно происходящих физических и химических процессов.

Существует три основные теории, объясняющие механизм твердения вяжущих веществ, в частности, гипса: Ле-Шателье [25, 26], Михаэлиса [5, 8], Байкова [4]. Твердение гипса по кристаллизационной теории Ле-Шателье обусловлено растворением полугидрата сульфата кальция вследствие его значительно большей растворимости (8 г/л) в сравнении с дигидратом (2 г/л), и выкристаллизовыванием игл двуводного гипса из раствора. Впоследствии, сверхтонкие иглы гипса переплетаются между собой и образуют каркас матрицы [25]. Таким образом, нарастание прочности обусловлено формированием сростков кристаллогидратов двуводного гипса с плотными межфазными контактами.

Коллоидно-химическая теория, предложенная Михаэлисом [5, 8], объясняет процесс твердения гипсовых вяжущих следующим образом: коллоидный раствор, состоящий из частиц дигидрата сульфата кальция, образующийся в результате проникновения молекул воды в частицы вяжущего, постепенно кристаллизуется и образует сростки новообразований. Реакции протекает в твердой фазе, по поверхности зерен вяжущего вещества.

Согласно теории Байкова [4, 5], в процессе твердения вяжущего можно выделить на 3 основных периода:

I период - растворение полугидрата сульфата кальция и образование насыщенного раствора,

II период - взаимодействие воды с полугидратом сульфата кальция с прямым присоединением ее к твердому веществу с образованием высокодисперсных частиц гипса и формированием геля,

III период - высокодисперсные частицы гипса перекристаллизовываются, срастаются и образуют более прочную матрицу. Данные этапы не следует один за другим, они налагаются или идут одновременно.

Таким образом, по теории Байкова [27], уплотнение и рост прочности гипсовой матрицы обеспечивается перекристаллизацией новообразований с формированием более крупных кристаллов.

В дальнейшем вопросами твердения вяжущих веществ занимались исследователи: Будников П.П., Волженский А.В., Выродов И.П., Полак А.Ф., Ратинов В.Б., Ребиндер П.А., Сегалова Е.Е. и др.

В настоящее время большинство исследователей придерживается гипотезы, согласно которой взаимодействие вяжущих с водой идет по смешанной схеме, то есть одновременно по Ле-Шателье и по Байкову [2]. При этом Ребиндером и Сегаловой [28] было отмечено, что прочность формирующейся матрицы зависит от величины и кинетики пересыщения жидкой фазы твердеющей системы. Таким образом, для получения высоких прочностных характеристик матрицы необходимо создать оптимальные условия в процессе гидратации для возникновения кристаллогидратов определенной морфологии и размера, характеризующиеся минимальными внутренними напряжениями в системе. Так же механические характеристики формирующегося материала зависят от прочности контактов между кристаллами дигидрата сульфата кальция и от их количества на единицу поверхности [29].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гордина Анастасия Федоровна, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Рахимов, Р.З. Состояние и тенденции развития промышленности гипсовых строительных материалов / Р.З. Рахимов, М.И. Халиуллин // Строительные материалы. - 2010. - №12. - С. 44-46.

2. Пудовкин, А.Н. Гипсовые перегородочные изделия и быстроразвивающийся рынок малоэтажного строительства / А.Н. Пудовкин, Т.А. Фадеева // Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий: сборник трудов VI международной научно-практической конференции, Пермь, 5-7 сентября 2012 г. - Пермь, 2012. - С. 41-47.

3. Комар, А.Г. Строительные материалы и изделия / А.Г. Комар. - М.: «Высшая школа» 1988. - 527 с.

4. Волженский, А.В. Минеральные вяжущие вещества: (технология и свойства) / А.В. Волженский, Ю.С. Буров, В.С. Колокольников - М.: Стройиздат 1979 - 477 с.

5. Ферронская, А.В. Гипсовые вяжущие и изделия / А.В. Ферронская, А.В. Волженский. - М.: Стройиздат 1974. - 328 с.

6. Бессонов, И.В. Экологические аспекты применения гипсовых строительных материалов / И.В. Бессонов, О.В. Ялунина // Строительные материалы. - 2004. - №2. - С. 11-13.

7. Коровяков, В. Ф. Перспективы применения водостойких гипсовых вяжущих в современном строительстве / В.Ф. Коровяков // Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий: материалы Всероссийского семинара, Москва, 22 - 23 апреля 2002 г. - Москва, 2002. - С. 51-56.

8. Ферронская, А.В. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение). Справочник / А.В. Ферронская. - М.: Издательство АСВ 2004. - 488 с.

9. Ферронская, А.В. Развитие теории и практики в области гипсовых вяжущих веществ / А.В. Ферронская // Строительные материалы. - 2000. - №2. -С. 26.

10. Фишер, Х.-Б. Ангидритовые вяжущие в строительстве / Х.-Б. Фишер, Б.Б. Второв // Актуальные проблемы современного строительства: материалы Всероссийской XXXI научно-технической конференции. Часть 1, Пенза, 25 - 27 апреля 2001 г. - Пенза, 2001. - С. 83-84.

11. Бутт, Ю.М. Твердение вяжущих при повышенных температурах / Ю.М. Бутт, Л.Н. Рашкович. - М.: Стройиздат 1965. - 224 с.

12. Сулименко, Л.М. Основы технологии вяжущих материалов: учебное пособие / Л.М. Сулименко, В.Г. Савельев, И.Н. Тихомирова. - М.: РХТУ 2001. -167 с.

13 . Будников, П.П. Гипс и его исследования / П.П. Будников. - Ленинград: Издательство академии наук СССР 1933. - 261 с.

14. Будников, П.П. Ангидритовый цемент / П.П. Будников, П.С. Зорин. - М.: Государственное издательство литературы по строительным материалам 1954. -92 с.

15. Халиуллин, М.И. Разработка высококачественных сухих отделочных смесей для штукатурных работ на основе ангидритового вяжущего / М.И. Халиуллин, М.Г. Алтыкис, Р.З. Рахимов // Вестник ВРО РААСН. - 2003. - выпуск 1. - С. 49-54.

16. Гайнутдинов, А.К. Эффективные сухие штукатурные и напольные смеси на вяжущих из природного ангидрита: автореф. дис.... канд. техн. наук / А.К. Гайнутдинов, ВНИИСтром им. П. П. Будникова. - Красково, 2007. - 19 с.

17. Рихерт, Ф. Наливные полы из ангидритового раствора с сокращенным временем обработки /Ф. Рихерт, Х.-Б. Фишер, Г.И. Яковлев // Труды международной научно-технической конференции «Стройкомплекс-2008». -Ижевск: ИжГТУ, 2008. - С. 109-114.

18. Nowak, S. Zum Einsatz von Melaminharzen in Calciuumsulfat -Fließestrichen / S. Nowak, K. Wutz, K. Prosiegel, H.-B. Fischer // In 16. Internationale Baustofftagung «Ibausil». Tagungsbericht. Band 1. - Weimar, 2006. - S. 857-866.

19. Халиуллин, М.И. Влияние пластифицирующих добавок на свойства сухих смесей на основе ангидритового вяжущего / М.И. Халиуллин, М.Г. Алтыкис, Р.З. Рахимов [и др.] // Известия КГАСА. - 2003. - №1. - С. 54-57.

20. Vlad, D. Zur Wechselwirkung von Polycarboxylat - Fließmitteln mit sulfatisch angeregtem REA-Anhydrit / D. Vlad, N. Zouaoui, M. Kambia, J. Plank // In 16. Internationale Baustofftagung «Ibausil». Tagungsbericht. Band 1. - Weimar, 2006. - S. 759-766.

21. Гранданс, Ю.А. Самонивелирующиеся стяжки под полы на основе ангидритового вяжущего из фосфогипса / Ю.А. Гранданс, Е.В. Гирш, Е.В. Моисеева [и др.] // Строительные материалы. - 1989. - №12. - С. 31-34.

22. Бурьянов, А.Ф. Перспективы использования гипсовых и ангидритовых вяжущих для устройства стяжек полов / А.Ф. Бурьянов, Н.А. Колкатаева // Труды Международной научно-технической конференции «Стройкомплекс-2008». -Ижевск, 2008. - С. 160-163.

23. Халиуллин, М.И. Композиционное ангидритовое вяжущее повышенной водостойкости и декоративнооблицовочные плиты на его основе: авторефер. дис. ... канд. техн. наук / М.И. Халиуллин; КазГАСУ. - Казань, 2007. - 23 с.

24. Фишер, Х.-Б. Влияние активаторов твердения на свойства природного ангидрита / Х. -Б. Фишер, Б. Второв // II Международное совещание по химии и технологии цемента. Обзорные доклады. Том 2. - Москва, 2000. - С. 53 - 61.

25. Ратинов, В.Б. К вопросу о теории твердения минеральных вяжущих веществ / В.Б. Ратинов, Я.Л. Забежинский, Т.И. Розенберг // Механизм твердения вяжущих и гипсовые материалы: сборник трудов, Москва. - Москва, 1957. - С. 335.

26. Eipeltauer, E. Topochemische Hydratationsvorgänge beim Abbinden von Gips / E. Eipeltauer // In ZKG. - 1963. - № 1. - S. 9-12.

27. Белов, В.В. Современные эффективные гипсовые вяжущие, материалы и изделия: научно-справочное издание / В.В. Белов, А.Ф. Бурьянов, В.Б. Петропавловская. - Тверь: ТГТУ 2007. - 132 с.

28. Сегалова, Е. Е. Современные физико-химические представления о процессах твердения минеральных вяжущих / Е.Е. Сегалова, П. А. Ребиндер // Строительные материалы.— 1960.— № 1.— С. 21.

29. Полак, А.Ф. Твердение минеральных вяжущих веществ / А.Ф. Полак, В.В. Бабков, Е.П. Андреева. - Уфа: Башк. кн. изд-во 1990. - 216 с.

30. Яковлев, Г.И. Структурная организация межфазных слоев при создании кристаллогидратных композиционных материалов: дисс. ... докт. техн. наук / Г.И. Яковлев, ПГТУ. - Пермь, 2004. - 350 с.

31. Липатов, Ю.С. Физико-химические основы наполнения полимеров / Ю.С. Липатов. - М.: Химия 1991. - 304 с.

32. Королев, Е.В. Нанотехнология в строительном материаловедении. Анализ состояния и достижений. Пути развития / Е.В. Королев // Строительные материалы. - 2014. - №11. - 47-79.

33. Юнг, В.Н. Основы технологии вяжущих веществ / В.Н. Юнг, Ю.М. Бутт. - М.: Государственное издательство литературы по строительным материалам 1951. - 548 с.

34. Шох, К. Строительные вяжущие вещества / К. Шох. - М.-Л.: Госстройиздат 1934. - 303 с.

35. Голосовкер, И.Я. Микроструктура ангидритового цемента / И.Я. Голосовкер // ЖПХ. Т.24. - 1951. - № 1. - С. 15-19.

36. Kudyakow, A. Fluorahydritbindemitel fur die Herstellung von Baumaterialien / A. Kudyakow, L. Anikanowa // In 14. Internationale Baustofftegung «Ibausil». Tagungsbericht. Band 1. - Weimar, 2000. - S. 269-275.

37. Алтыкис, М.Г. К вопросу о механизме структурных преобразований многофазовых и композиционных гипсовых вяжущих веществ в процессе

твердения / Алтыкис М.Г., Морева И.В., Рахимов Р.З. [и др.] // Известия Вузов. Строительство. - 2001. - №6. - С. 32-37.

38. Фиговский, О.В. Успехи применения нанотехнологий в строительных материалах / О.В. Фиговский, Д.А. Бейлин, А.Н. Пономарев // Нанотехнологии в строительстве. - 2012. - №3. - С. 6-21.

39. Королев, Е.В. Модифицирование строительных материалов наноуглеродными трубками и фуллеренами / Е.В. Королев, Ю.М. Баженов, В.А. Береговой // Строительные материалы. - 2006. - №8. - С. 1-4.

40. Sobolev, К. How Nanotechnology Can Change the Concrete World. Part 2 / К. Sobolev, V. Ferrada-Gutierrez // American Ceramic Society Bulletin. - 2005. - №1. - P. 16-19.

41. Ponomarev, A. High Performance Concretes Producing: Opportunities and Practical Application of Nanotechnology Methods / A. Ponomarev // J. Scientific Israel-Technological Advanced. Vol. 11. - 2009. - №3. - P. 27-38.

42. Mann, S. Nanotechnology and Construction / S. Mann // Nanoforum.org. European Nanotechnology Gateway. - 2006. - 55 с.

43. Usherenko, S. Superdeep Penetration as the New Physical Tool for Creation of Composite Materials / S. Usherenko, O. Figovsky // Advanced Materials Research. -2008. - Vol. 47-50. - P. 395-402.

44. Figovsky, O. New Nonisocyanate Polyurethane Coatings / O. Figovsky, L. Shapovalov // China Coatings Journal (CCJ). - 2006. - №2. - P. 49-58.

45. Kudryavtsev, B. The use of Nanotechnology in Production of Bioactive Paints and Coatings / B. Kudryavtsev, O. Figovsky, E. Egorova [и др.] // J. Scientific Israel-Technological Advantages. Vol.15. - 2003. - №1,2. - P. 209-215.

46. Шайбаддулина, А.В. Отделочная фасадная композиция, модифицированная углеродными нанотрубками, для защиты от электромагнитных полей / А.В. Шайбадуллина, Г.И. Яковлев, В.С. Бурдин // Стротельные материалы. - 2013. - №2. -С. 46-43.

47. Ioelovoch, M. Nano-cellulose and its Application / M. Ioelovoch, A. Leykin // J. Scientific Israel- Technological Advantages. Vol.6. - 2004. - №31. - P. 17-24.

48. Figovsky, O. Nanostructured Binder for Acid-Resisting Building Materials / O. Figovsky, Yu. Borisov, D. Beilin // J. Scientific Israel-Technological Advantages. Vol.14. -2012. - №1. - P. 7-12.

49. Лесовик, Р.В. Мелкозернистые бетоны на композиционных вяжущих и техногенных песках: автореф. дис. ... докт. техн. наук / Р.В. Лесовик, БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород 2009. - 46 с.

50. Смоликов, А.А. Нанотрубчатый наполнитель на основе хризолита для теплостойких композиционных материалов / А.А. Смоликов, Л.Ю. Огрель, А.И. Везенцев // Строительные материалы. - 2009. - №9. - С.81-83.

51. Панферова, А.Ю. Влияние гидросиликатов магния на твердение и свойства вяжущих на основе сульфата кальция / А.Ю. Панферова, Д.С. Трунилова, С.С. Шленкина, М.С. Гаркави // Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий: сборник трудов V международной научно-практической конференции, Казань, 8-19 сентября 2010 г. - Казань, 2010. - С. 43-46.

52. Епифановский, И.С. Модификация свойств полимерных материалов малыми концентрациями фуллероидов / И.С. Епифанский, А.Н. Пономарев // Перспективные материалы. - 2006. - №2. - С. 15-18.

53. Ogden J. Herbert US Patent WO2006091185, 2006-08-31

54. Тимашев, В.В. Структура самоармированного цементного камня / В.В. Тимашев, И.И. Сычева, Н.С. Никонова // Тимашев В.В. Избранные труды. Синтез и гидратация вяжущих материалов. - М.: Наука, 1986. - С.390-400.

55. Коротких, Д.Н. О требованиях к наномодифицирующим добавкам для высокопрочных цементных бетонов / Д.Н. Коротких // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. - 2009. - №2. - С. 42-49.

56. Королев, Е.В. Основные принципы практической нанотехнологии в строительном материаловедении / Е.В. Королев // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. - 2009. - №1. - С. 66-79.

57. Лукутцова, Н.П. Особенности структурообразования цементного камня с углерод-кремнеземистой нанодисперсной добавкой / Н.П. Лукутцова, А.А. Пыкин, Е.Г. Карпиков // Строительные материалы. - 2011. - №9. - С.66-67.

58. Хозин, В.Г. Наномодифицирование полимерных связующих для конструкционных композитов / В.Г. Хозин, И.А. Старовойтова, Н.В. Майсурадзе [и др.] // Строительные материалы. - 2013. - №2. - С. 4-10.

59. Юдович, М.Е. Регулирование свойств и прочности бетонов / М.Е. Юдович,А.Н. Пономарев, П.В. Великоруссов, С.В. Емелин // Строительные материалы. - 2007. -№1. -С. 56-57.

60. Касаткина, В.Н. Влияние механомагнитной активации водных систем на свойства бетона /В.Н. Касаткина, С.В. Федосов, М.В. Акулова // Строительные материалы. - 2007. - №11. - С. 58-59.

61. Строкова, В.В. Особенности фазообразования в композиционном наноструктурированном гипсовом вяжущем / В.В. Строкова, А.В. Череватова, И.В. Жерновский, Е.В. Войтович // Строительные материалы. - 2012. - №.7 - С. 9-11.

62. Гончикова, Е.В. Наномодифицирование цементного камня введением многокомпонентного золя / Е.В. Гончикова, Н.В. Архинчеева, Е.В. Доржиева // Строительные материалы. - 2011. - №9. - С. 6-7.

63. Бурьянов, А.Ф. Модификация структуры и свойств материалов на основе гипса и ангидрита ультра- и нанодисперсными добавками / А.Ф. Бурьянов // Сухие строительные смеси. - 2012. - №2. - С. 37 - 39.

64. Маева, И.С. Структурирование ангидритовой матрицы нанодисперсными модифицирующими добавками / И.С. Маева, Г.И. Яковлев, Г.Н. Первушин [и др.] // Строительные материалы. - 2009. - №6. - С. 4-5.

65. Яковлев, Г.И. Модификация ангидритовых композиций многослойными углеродными нанотрубками / Г.И. Яковлев, Г.Н. Первушин, И.С. Маева [и др.] // Строительные материалы. - 2010. - №7. - С. 25-27.

66. Яковлев, Г.И. Газобетон на основе фторангидрита, модифицированный углеродными наноструктурами / Г.И. Яковлев, Г.Н. Первушин, В.А. Крутиков [и др.] // Строительные материалы. - 2008. - №3. - С. 70-72.

67. Яковлев, Г.И. Поризованные ангидритовые композиции, модифицированные углеродными наноструктурами / Г.И. Яковлев, Т.А. Плеханова, И.С. Макарова // Технология бетонов. - 2007. - №6. - С. 20-22.

68. Павленко, Н.В. Модифицированное вяжущее с использованием нанокристаллических компонентов для ячеистых бетонов / Н.В. Павленко, А.Б. Бухало, В.В. Строкова [и др.] // Строительные материалы. - 2013. -№2. -С.20-24.

69. Королев, Е.В. Оценка концентрации первичных наноматериалов для модифицирования строительных композитов / Е.В. Королев // Строительные материалы. - 2014. - №6. - С.31-34.

70. Баженов, П.И. Высокопрочный гипс / П.И. Баженов. - М.: Стройиздат 1945. - 173 с.

71. Kaufmann, F. Uberdas Verhalfen vonabgebundenem sfuckigips bei lagerungin versehiedenen Teneperturen und Luftfeuchtigkeiten / F. Kaufmann // Zeiment-Kalk-Gips: Wiesbaden-2. - 1949. - №8. - S. 152-155.

72. Ребиндер, П.А. Физико-химические основы водонепроницаемости строительных материалов / П.А. Ребиндер. - М.: Гостройиздат 1953. - 153 с.

73. Sattler, H. Krung des Festigkits - und Verformungsverhaltens abgebundener Stuckgipsmassen bei einachsiger Druckbeistung / H. Sattler. - Dresden, Techn. Univer. 1970.

74. Смирнов, И.А. Исследование гипса и гипсоцемента / И.А. Смирнов, В.Б. Ратинов // сборник научных трудов ВНИИ Железобетона, Москва, 1957. - Вып. 1. - С. 37-42.

75. Бутт, Ю.М. Химическая технология вяжущих материалов/ Ю.М. Бутт, М.М. Сычев. - М.: Высш. школа 1980. - 472 с.

76. Коровяков, В.Ф. Гипсовые сухие смеси / В.Ф. Коровяков // Сухие строительные смеси. - 2008. - №4. - С. 30-33.

77. Матвеев, М.А. Водоустойчивость гипсовых строй изделий и ее повышение / М.А. Матвеев, К.М. Ткаченко. - М.: Промстройиздат 1951. - 94 с.

78. Анисимова, С.В. Гидрофобизация гипсовых растворов полимерными водными дисперсиями / С.В. Анисимова, А.Е. Коршунов, С.М. Павликова // Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий: сборник трудов VII международной научно-практической конференции, Нижний Новгород, 10-12 сентября 2014 г. - Нижний Новгород, 2014. - С. 22-28.

79. Черных, В.Ф. Влияние водорастворимых полимеров на сроки схватывания и прочность гипсовых вяжущих / В.Ф. Черных, Д.И. Чеников, Н.А. Голикова // Строительные материалы.- 1990. - №2. - С. 25-26.

80. Коровяков, В.Ф. Современные достижения в области создания водостойких гипсовых вяжущих / В.Ф. Коровяков // Сборник научных трудов. -М.: ГУП «НИИМОССТРОЙ», 2006. - 149 с.

81. Пащенко, А.А. Вяжущие материалы / А.А. Пащенко, В.П. Сербин, Е.А. Старчевская. - Киев: Вища школа 1975. - 444 c.

82. Волженский, А.В. Минеральные вяжущие вещества / А.В. Волженский. - М.: Стройиздат 1986. - 464 с.

83. Рахимов, Р.З. Научные, экспериментальные, технико-экономические и технологические предпосылки управления структурой и свойствами наполненных искусственных строительных композиционных материалов / Р.З. Рахимов, Н.Р. Рахимова // Градостроительство. - 2011. - №3. - С. 73-79.

84. Гайсинский, И.Е. Технология товарных растворов / И.Е. Гайсинский. -М.: Стройиздат 1949. - 42 с.

85. Копелянский, Г.Д. Стойкость гипсовых вяжущих против влажностных влияний при нормативных и повышенных температурах / Г.Д. Копелянский // сборник трудов Росгипса, 1947. - Вып. 4. - С. 21-32.

86. Волженский, А.В. Гипсоцементные и гипсошлаковые вяжущие / А.В. Волженский, М.М. Роговой, В.И. Стамбулко. - М.: Государственное изд-во литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1960. -168 с.

87. Коровяков, В.Ф. Гипсовые вяжущие и их применение в строительстве/ В.Ф. Коровяков // Российский химический журнал. - 2003. - № 4. - Т.47. - С. 1825.

88. Коровяков, В.Ф. Эффективные бетоны на основе гипсовых вяжущих / В.Ф. Коровяков, А.В. Ферронская // Строительная газета. - 2005. - №8. - Режим доступа: http://stroi.mos.ru/d872dr371796m0.html. - Дата обращения: 26.07.2010.

89. Баженов, Ю.М. Универсальные органоминеральные модификаторы гипсовых вяжущих веществ / Ю.М. Баженов, В.Ф. Коровяков // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 1999. - № 7-8. - С. 15-18.

90. Будущее мировой экономики. Доклады группы экспертов ООН во главе с В. Леонтьевым / под общ. Ред. В. Леонтьева. - М.: Международные отношения, 1979. - 216 с.

91. Лесовик, В.С. Формирование структуры гипсовых композитов с учетом происхождения сырья / В.С. Лесовик, Н.В. Чернышева // 18. Ibausil Internationale Baustofftagung. - Weimar, 2012. - S.1117-1125.

92. Lessowik, W.S. Zusammengesetzte Gips binde mittel unter Anwendungvomtechnogenen Rohstoff / W.S. Lessowik, N.W. Tschernyschewa // 1.WEIMARER GIPSTAGUNG, Weimar Gypsum Conference, 30-31 Marz 2011. -Weimar, 2011. - S. 407-416.

93. Lesovik, V. Gipskompositeim System 'Mensch - Werkstoff - Lebensraum' / V. Lesovik, H.-B. Fischer, N. Tschernyschova // 2.WEIMARER GIPSTAGUNG, Weimar Gypsum Conference, 26-27 Marz 2014. - Weimar, 2014. - S. 39-44.

94. Булычев, Г.Г. Смешанные гипсы. Производство и применение в строительстве / Г.Г. Булычев. - М., 1952. - 134 с.

95. Халиуллин, М.И. Штукатурные сухие смеси на основе композиционного гипсового вяжущего повышенной водостойкости компонентов / М.И. Халиуллин, А.Р. Гайфуллин // Известия КазГАСУ. - 2010. - № 2. - С. 292-296.

96. Рахимов, Р.З. Композиционные гипсовые вяжущие с использованием керамзитовой пыли и доменных шлаков / Р.З. Рахимов, М.И. Халиуллин, А.Р. Гайфуллин // Строительные материалы. - 2012. - №7. - С. 13-15.

97. Козлов, Н.В. Многокомпонентные гипсовые вяжущие для материалов стеновых ограждающих конструкций / Н.В. Козлов, А.И. Панченко, А.Ф. Бурьянов // Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий: сборник трудов VII международной научно-практической конференции, Нижний Новгород, 10-12 сентября 2014 г. - Нижний Новгород, 2014. - С. 115-122.

98. Козлов, Н.В. К вопросу повышения водостойкости гипса / Н.В. Козлов // Инновации и моделирование в строительном материаловедении и образовании: материалы международной заочной научно-практической конференции, Тверь, 45 октября 2013 г. - Тверь, 2014. - С. 57-58.

99. Патент 2642 Украина, МПК6 С04 В 11/28 , С04 В 28/14. Гипсовое вяжущее повышенной прочности и водостойкости / В.И. Бабушкин; заявитель и патентообладатель Бабушкин В.И.; Заявл. 14.07.2003; Опубл. 15.07.2004; Бюл. N7. - 3 с.

100. Морева, И.В. Эффективные гипсовые материалы на основе низкомарочного строительного гипса: автореф. дис. ... докт. техн. наук / И.В. Морева, ИГАСУ. - Иваново 2009. - 40 с.

101. Будников, П.П. Неорганические материалы / П.П. Будников. -М.: «Наука» 1968. - 419 с.

102. Халиуллин, М.И. Композиционное ангидритовое вяжуще повышенной водостойкости / М.И. Халиуллин, М.Г. Алтыкис, Р.З. Рахимов // Строительные материалы. - 2000. - №12. - С. 34-35.

103. Филлипов, А.В. Исследование пор гипсового камня методами импульсного ЯМР / А.В. Филлипов, М.И. Халиуллин, М.Г. Алтыкис, Р.З. Рахимов // Журнал прикладной спектроскопии. - 1996. - Т. 63. - № 3. - С. 23-28.

104. Халиуллин, М.И. Влияние пластифицирующих добавок на свойства сухих смесей на основе ангидритового вяжущего / М.И. Халиуллин, М.Г. Алтыкис, Р.З. Рахимов [и др.] // Известия КГАСА. - 2003. - №1. - С. 54-57.

105. Патент 2081076 РФ, МПК С04 B 11/00. Вяжущее / А.И. Панченко, Г.А. Айрапетов, Г.В. Несветаев, А.Ю. Нечушкин; заявители и патентообладатели Панченко Александр Иванович, Айрапетов Георгий Андронникович, Несветаев Григорий Васильевич, Нечушкин Александр Юрьевич; Заявл. 10.06.1994; Опубл. 10.06.1997.

106. Патент 2074136 РФ, МПК С04 B 11/00. Гипсовое вяжущее / С.Ф. Коренькова, В.П. Федоров, А.Д. Клюев; Самарская государственная архитектурно-строительная академия; Заявл. 26.10.1992; Опубл. 27.02.1997.

107. Патент 2252202 РФ, МПК С04 B 11/28. Гипсовое вяжущее / К.Б. Васнецова, А.И. Окунев, В.М. Уфимцев; Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ"; Заявл. 03.02.2004; Опубл. 20.05.2005, Бюл. N 14.

108. Патент 846518 СССР, МПК С04 B 11/09. Строительная смесь / М.П. Ким, Б.П. Ильинский, А.Г. Щицын; Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт охраны окружающей природной среды в угольной промышленности, Пермский политехнический институт; Заявл. 17.07.1979; Опубл. 15.07.1981, Бюл. N 26. - 3 с.

109. Токарев, Ю.В. Композиционные материалы на основе сульфата кальция, модифицированные ультрадисперсными минеральными порошками: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Ю.В. Токарев, ПГТУ. - Пермь, 2010. - 18 с.

110. Маева, И.С. Модификация ангидритовых композиций ультра- и нанодисперсными добавками: автореф. дис. ... канд. техн. наук / И.С. Маева, КазГСУ. - Казань, 2010. - 21с.

111. Токарев, Ю.В. Роль ультрадисперсных добавок в процессах гидратации / Ю.В. Токарев, Г.И. Яковлев, Г.Н. Первушин [и др.]// Строительные материалы оборудование, технологии XXI века. - 2009. - №5. - С. 18.

112. Токарев, Ю.В. Модифицирование ангидритовых композиций алюмосодержащими ультрадисперсными добавками / Ю.В. Токарев, Г.И. Яковлев // Известия КазГАСУ. - 2009. - №1. - С. 302-308.

113. Шталъберг, Д.И. Самоорганизация в дисперсных системах / Д.И. Штальберг, М.М. Сычев. - Рига: Зинатне 1990. - 175 с.

114. Токарев, Ю.В. Ангидритовые композиции, модифицированные ультрадисперсной добавкой на основе MgO / Ю.В. Токарев, Г.И. Яковлев, А.Ф. Бурьянов // Строительные материалы. - 2012. - №7. - С. 17-19.

115. Сычугов, С.В. Высокодисперсные железосодержащие модифицирующие добавки для ангидритового вяжущего / С.В. Сычугов, Т.А. Плеханова, О.В. Михайлова [и др.]// Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий: сборник трудов VII международной научно-практической конференции, Нижний Новгород, 10-12 сентября 2014 г. -Нижний Новгород, 2014. - С. 181-188.

116. Plechanova, T. Activation of anhydrous calcium sulfate in the composition of fluorine-anhydrite / T. Plechanova, I. Kuzmina, I. Maeva [ и др.] // Selected papers of the 9th International Conference "Modern Building Materials, Structures and Techniques". Vol 1. - Vilnius: Technika, 2007. - P. 136-139.

117. ТУ 6-00-05807960-88-92. Нейтрализованный отход производства фтористого водорода (фторангидрит). Технические условия.

118. Юдина, Л.В. Металлургические и топливные шлаки в строительстве / Л.В. Юдина, А.А. Юдин. - Ижевск: «Удмуртия» 1995. - 160 с.

119. Bordere S., Corpart J.M., Bounia NE.El, Gaillard P., Passade_Boupat N.,Piccione P.M., Plée D. Industrial production and applications of carbon nanotubes/ Arkema, Groupement de Recherches de Lacq. - Режим доступа http : //www.graphistrength.com.

120. Кларк, Т. Компьютерная химия: практическое руководство по расчетам структуры и энергии молекулы / Т. Кларк. - М.: Мир 1990. - 385 с.

121. Кесслер, И. Методы инфракрасной спектроскопии в химическом анализе / И. Кесслер. - М.: Наука 1964. - 224 с.

122. Гайджуров, П.П. Физико-химические методы исследования цементов / П.П. Гайджуров, А.Н. Грачьян, А.П. Зубехин. - Новочеркасск, 1973. - 188 с.

123. Горшков, В.С. Термография строительных материалов / В.С. Горшков. - М.: Стройиздат, 1968. - 237 с.

124. Горшков, В.С. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ / В.С. Горшков, 3.В. Тимашев, В.Г. Савельев. - М.: Высшая школа 1981. - 197 с.

125. Зинюк, О.Ю. ИК-спектроскопия в неорганической технологии / О.Ю. Зинюк, А.Г. Балыков, И.Б. Гавриленко [и др.]. - Л.: Химия, Ленингр. отд., 1983. -111 c.

126. Самохина, Е.Н. Гипсовые композиционные материалы с комплексом минеральных и химических добавок: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Е.Н. Самохина, ПГУАиС. - Москва, 2007. - 18 с.

127. Будников, П.П. Гипс, его исследование и применение / П.П. Будников. -М.: Госстройиздат 1943. - 373 с.

128. Захаров, С.А. Высокоактивный метакаолин - современный минеральный модификатор цементных систем / С.А. Захаров, Б.С. Калачик // Строительные материалы. - 2007. - №5. - С. 2-3.

129. Пустовгар, А.В. Применение метакаолина в сухих строительных смесях / А.В. Пустовгар, А.Ф. Бурьянов, Е.В. Васильев // Строительные материалы. - 2010. - №10. - С. 78-81.

130. Сафонова, Т. Ю. Влияние метакаолина на свойства смешанного воздушного вяжущего / Т. Ю. Сафонова // Актуальные проблемы науки: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практическая конференции, Тамбов, 27 сентября 2011. - Тамбов : ТРОО "Бизнес-Наука-Общество", 2011. - Ч. 2. - C. 109-111.

131. Hela, R. Possibilities of nanotechnology in concrete / R. Hela, J. Marsalova // Nanotechnology for green and sustainable construction: материалы II International Conference, Cairo, 14-17 марта 2010. - Каир, 2010. - P. 8-15.

132. Яковлев, Г.И. Влияние дисперсий многослойных углеродных нанотрубок на структуру силикатного газобетона автоклавного твердения / Г.И. Яковлев, Я. Керене, И.С. Маева [и др.] // Интеллектуальные системы в производстве. - 2012. - №2. - С. 180-186.

133. Бобрышев, А.Н. Синергетика дисперсно-наполненных композитов / А.Н. Бобрышев, В.Н. Козомазов, Р.И. Авдеев, В.И. Соломатов. - М.: ЦКТ 1999. -252 с.

134. Антипин, А.А. Конструкции и детали из гипса в поточно-скоростном строительстве / А.А. Антипин. - Свердловское книжное издательство, 1953. - 246 с.

135. Hamdona, S. ^.Crystallization of calcium sulphate dihydrate in the oresence of some metal ions / S. K. Hamdona, U. A. Al. Hadad // Journal of Crystal Growth. -2007. - №299. - P. 146-151.

136. Ottemann , J. Über Ergebnisse und Probleme der Anhydritforschung / J. Ottemann // Silikat-technik. Bd.2 - 1951. - №1. - S. 5-9.

137. Altmann, H.-D. Anhydritbaustoffe. Fließestriche aus Calciumsulfat-Bindemitteln / H.-D. Altmann // Estrich-Technik. - 1993. - №12.

138. Grimme, H. In Mitteldeutschland entwickelte Anhydritbindearten / H. Grimme // Zement-Kalk-Gips. - 1962. - №7.

139. Клименко, В.Г. Ускоренный подбор активирующих добавок к ангидриту / В.Г. Клименко, Л. Н. Балятинская, А.Н. Володченко // Строительные материалы. - 1990. - №3.

140. Клименко, В.Г. Теоретические основы проектирования состава активатора твердения ангидрита / В.Г. Клименко // Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий: сборник трудов VI международной научно-практической конференции, Пермь, 5-7 сентября 2012 г. -Пермь, 2012. - С. 41-47.

141. Сычугов, С.В. Модификация ангидритового вяжущего термически обработанными железосодержащими гальваническими шламами: автореф. дис. ... канд. техн. наук / С.В. Сычугов, КазГСУ. - Казань, 2014. - 19с.

142. Бутт, Ю.М. Практикум по химической технологии вяжущих материалов: учебное пособие для химико-технологических вузов / Ю.М. Бутт, В.В. Тимашев. - М.: Высшая школа 1973. - 504 с.

143. Петровский, В.А. Значение докритической стадии в кинетике зарождения центров кристаллизации / В.А. Петровский // Журнал физхимия. Т5. -1979. - №8. - С. 2075-2078.

144. Лидин, Р.А. Химические свойства неорганических веществ / Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л. Андреева - М.: Химия 2000. - 480с.

145. Шиманович, Е.И. Общая химия в формулах, определениях, схемах / Е.И. Шиманович, М.Л. Павлович, В.Ф. Тикавый, П.М. Малышко - Москва: Химия 1996 - 511 с.

146. Сычев, М.М. Твердение вяжущих веществ / М.М. Сычев. - М.: Стройиздат 1974. - 191 с.

Приложение 1

Характеристики активаторов твердения ангидритового вяжущего

Паспорт качества гидросульфита натрия

№ п/п Показатель Значение

1 Внешний вид Белый сыпучий кристаллический порошок

2 Массовая доля гидросульфита натрия, %, не менее 91,00

3 Массовая доля нерастворимых в воде веществ, % не более 0,1

4 Массовая доля окиси железа (Ре203), %, не более 0,03

Характеристики портландцемента ЦЕМ I 42,5Б

№ п/п Показатель Значение

1 Тонкость помола (проходит через сито №008), %, не менее 90

2 Сроки схватывания: - начало схватывания, мин 70

3 Предел прочности на сжатие, Мпа:

- в возрасте 2 суток 28,5

- в возрасте 28 суток 46,4

4 Равномерность изменения объема, мм 2

5 Содержание оксида серы (VI) Б03 3,4

6 Содержание хлор-иона С1- 0,03

Приложение 2

Технический акт о внедреини научно-технической разработки

Настоящий акт составлен представителями ООО «Новый Дом»: начальником лаборатории Руденко Т.А., инженером химиком Никитина C.B. и профессором, заведующим кафедрой «Геотехника и строительные материалы» ФГБОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова» Яковлевым Г.И. о том, что в период с 20.05.2013 по 25.07.2013 г. были проведены испытания физико-технических свойств гипсовых композиций при введении добавок Fulvec 100 (дисперсии углеродных нанотрубок) и универсальных пигментных концентратов, производства ООО «Новый дом».

Испытания проводили с использованием гипса марки Г5 в соответствии с требованиями ГОСТ 23789-79 через 2 часа после схватывания и через 7 суток.

Полученные результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1. Влияние добавок на физико-механические свойства гипсового раствора

Состав Изгиб Пределы прочности обпаша и г» s Сжатие Средний Нсж "s „о U к £

Гипс Fulvcc 100 Пнгменг U PC D t са Разруша ницая нагрузка а SS S S с. и % Пределы прочност и образца Пределы прочност и обпазна % Масса S F u о X R s ч С я и -, 5 2 s a S ь U ч s

Через 2 часа

1,3 3,046 4,64 5,107 545 1,77

100 0 0 52 1,25 2,927 2,9 5,639 5,302 5,31 441 1,72 1,735

1,17 2,735 5,219 5,614 439 1,715

1,07 2,496 5,258 5,178 439 1,715

100 0,01 0 52,3 1,06 2,489 2.61 -10 6,046 6,428 5,52 3,87 432 1,69 1,705

1,21 2,835 5,342 5,418 438 1,71

1,12 2.632 5,005 439 1,715

100 0 0,06 53 1,14 2,676 1,18 -4,8 4,254 4,69 4,70 -11,5 421 1,65 1,688

1,27 2,976 4,761 4,349 436 1,7

Через 7 дней

1,13 2,639 5,163 4,044 355 1,387

100 0 0 52 0,96 2,24 2,44 5,224 4,886 4,942 368 1,429 1,388

1,04 2,437 5,166 4,552 347 1,347

1,98 4,645 10,25 4,55 333 1,285

100 0,01 0 52,3 1,07 2,5 3,28 34,4 8,73 7,164 7,424 50,22 351 1,363 1,31

1,15 2,69 4,769 6,377 351 1,371

1 2,339 6,013 5,362 345 1,348

100 0 0,06 53 0,91 2,139 1,20 24,8 4,887 9,986 6,67 35,0 335 1,309 1,318

1,7 3,982 6,205 9,103 332 1,297

Заключение

Внедрение добавок предприятия ООО «Новый Дом» при производстве и маркировке пазогребневых плит позволит получить изделия с улучшенными прочностными характеристиками.

Приложение 3

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

II-

'Утверждаю'

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ижевский государственный технический университет имени М.Т.Калашникова» (ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т.Калашннкова»)

ИжГТУ имени М.Т. Калашникова Д.т.н., профессор

/ / Я 3 * О, А '

проректор по учебной работе

Студенческая ул., д. 7, г. Ижевск, УР, 426069 тел. [phone], 58-88-52, 77-60-55 (многоканальный) факс: [phone] e-mail: [e-mail]://wvvw.istu.ru ОКПО 02069668 ОГРН 1021801145794 ИНН/КПП 1831032740/183101001

№

На №

от

СПРАВКА

о внедрении результатов научно-исследовательской работы в учебный процесс

Теоретические положения, результаты экспериментальных исследований и промышленной апробации, полученные при выполнении диссертационной работы Гординой А.Ф. «Композиционные материалы на основе сульфата кальция с дисперсными системами, включая отходы производства», используются в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 08.03.01 «Строительство» и 07.03.01 «Архитектура» в рамках дисциплин: «Строительные материалы», «Современные материалы в строительстве», «Физико-химические свойства и долговечность строительных материалов», «Утилизация техногенных продуктов при производстве строительных материалов», «Технологические основы производства и контроля качества строительных материалов», а так же при подготовке магистров по направлению 08.04.01 «Строительство», программа «Строительные материалы, в том числе наноматериаловедение», что отражено в рабочей программе дисциплины «Технология производства наноструктурированных строительных материалов».

Зав. кафедрой ГиСМ

д.т.н., профессор Г.И. Яковлев

Декан ИС факультета д.т.н., профессор

J&/

Г.Н. Первушин