Structure formation and performance properties of modified gypsum and phosphogypsum binders

Abstract

Проведено детальний аналіз утворення структури гіпсових та фосфогіпсових в’яжучих у чистому вигляді, а також і з додаванням оптимального складу добавок-модифікаторів. Розроблено добавку-модифікатор гіпсових в’яжучих матеріалів. основу якої складають гіперпластифікатори (поліакрилатні або полікарбоксилатні полімери) в комплексі з будівельним вапном в оптимальному співвідношенні, що дозволяє різко знизити водопотребу гіпсового й фосфогіпсового в’яжучих 0,35 та підвищити міцність у віці 2 годин до 12…18 МПа. Саме такі високоміцні модифіковані гіпсові та фосфогіпсові в’яжучі особливо цікавлять при проведенні фізико-хімічного аналізу в’яжучих речовин. Проведено експериментальні дослідження гіпсових тафосфогіпсових в’яжучих за допомогою ультразвукового імпульсного методу (УК-10П), рентгенофазового (дифрактометр ДРОН-3) та електронно-мікроскопічного аналізів. Для порівняльного аналізу структуроутворення використано різні композиції на основі гіпсу та фосфогіпсу. Ультразвукове імпульсне дослідження побудоване на визначенні швидкості поширення через гіпсові зразки переднього фронту ультразвукової хвилі. Використано наскрізне прозвучення матеріалу. За допомогою рентгенофазового аналізу і електронної мікроскопії вивчено новоутворенння гіпсового й фосфогіпсового в’яжучих. Збільшення зображень структуроутворення за електронної мікроскопії проведено в 40, 800 і 6000 раз. Встановлено, що процес твердіння гіпсових в’яжучих відбувається в 2 етапи – утворення коагуляційної структури та формування кристалізаційної будови, що супроводжується збільшенням міцнісних характеристик. Виявлено, що зміна питомого електричного опору й швидкість поширення ультразвукових хвиль для гіпсового та фосфогіпсового в’яжучих з комплексною добавкою на основі полімерів характеризується вищими значеннями в порівнянні з в'яжучими без добавок або з іншими модифікаторами. За допомогою методів рентгенофазового та електронно-мікроскопічного досліджень розкрито, що на процес структуроутворення гіпсових та фосфогіпсових в’яжучих наявність або відсутність добавок-модифікаторів не впливає. Проте при введенні в структуру добавки-модифіктора на основі суперпластифікатора Melflux у гіпсовому та фосфогіпсовому в’яжучих помітне щільніше розташування кристалів CaSO4·2H2O, що є ознакою значно меншої міжкристалічної порожнистості, ніж у композитів інших складів.

The structure formation of hardened samples of gypsum and phosphogypsum binders (with a complex of additives) is investigated by X-ray diffraction analysis and electron microscopy. The influence of additives-modifiers on the composition of curing products and on the morphology of the hydrate formation – CaSO4·2H2O – is determined. X-ray diffraction patterns and electron micrographs of hardened gypsum and phosphogypsum binders are shown.