Недостатками гипсовых растворов является их относительно низкая прочность и водостойкость. Были проведены практические исследования для создания безусадочных смесей с повышенной водостойкостью и прочностью на основе гипса и других добавок.
Были выбраны следующие добавки:
- Метакаолин с удельной поверхностью 1700 м2/кг - для усиления влагостойкости.
- Гиперпластификатор Melflux 2651F - с целью уменьшения водотвердого отношения, повышения водостойкости и прочности, уменьшения усадочных деформаций растворов
- Лимонная кислота - для увеличения сроков схватывания растворов.
- Гашеная известь активностью 87 % - для химического связывания метакаолина, а также усиления действия гиперпластификатора в смеси.
- Гипс марки Г-5 - в качестве основного компонента сухой смеси.
Исследуемыми факторами были объемные части (доли) основных компонентов сухой смеси:
- Метакаолин (0,1-0,3 объемных частей);
- Гашеная известь (0,2-0,4 объемных частей);
- Строительный гипс (0,5-0,7 объемных частей);
Гиперпластификатор Melflux 2651F добавлялся во всех составах - 0,25 % от массы сухой смеси.
Добавка лимонной кислоты - 0,02 % от массы гипса;
Водотвердое отношение (В/Т) варьировалось для достижения подвижности смеси 7 см по глубине погружения стандартного конуса или 15-16 см на встряхивающем столике.
Для растворных смесей фиксировали время пригодности (время от момента начала замешивания до момента при котором смесь становится непластичной).
Из данных смесей изготовляли образцы-балочки и в возрасте 28 суток определяли прочность на изгиб и сжатие, коэффициент водостойкости и деформации усадки.
Результаты тестов
Метакаолин увеличивает водотвердое отношение при увеличении его доли в составе. Это обусловлено высокой удельной поверхностью метакаолина. Увеличивает прочность растворов. Оптимальное соотношение: доля метакаолина - прочность такая же как и для цементных растворов.
Известь замедляет сроки схватывания и увеличивает время пригодности раствора.
Пропорции метакаолина и гипса в смеси наиболее сильно влияет на прочность растворов на изгиб и сжатие.
Максимальная прочность на сжатие достигается для растворов следующих составов:
| объемные доли | |
| Метакаолин | 0,17-0,24 |
| Известь гашёная | 0,2-0,23 |
| Гипс | 0,53-0,63 |
Растворы исследуемых составов имеют также незначительные усадочные деформации, а в ряде случаев наблюдается расширение образцов.
Для минимизации наиболее дорогого компонента - метакаолина, был подобран соответствующий состав. Его ограничениями являются: время пригодности (не менее 30 мин) и водостойкость (коэффициент размягчения не менее 0,6).
Оптимальный состав смеси из условия достижения минимальной стоимости
| объемные доли | |
| Метакаолин | 0,12 |
| Известь гашёная | 0,32 |
| Гипс | 0,56 |
Значения показателей качества шпаклевочных растворов
| Значения | ||
| Нормативные | Фактические | |
| Подвижность, см | 7 | 6 |
| Граница прочности на сжатие, МПа, не менее | 5 | 5 |
| Граница прочности на растяжение при изгибе, МПа, не менее | 1 | 2,6 |
| Усадка, мм/м, не более | 0,5 | 0,24 |
Шпаклевочные смеси данного состава имеют повышенную прочность на растяжение при изгибе и пониженные усадочные деформации, что свидетельствует об активной роли комплексной добавки метакаолина и извести в строительных гипсовых растворах.
Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что гипсовые растворы, модифицированные комплексом органо-минеральных добавок, включающих метакаолин, могут быть эффективно использованы для ремонтных и восстановительных работ.