DOI: https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.250918.42.195

Hydration of gypsum systems

V. N. Derevianko, N. V. Kondratieva, H. M. Hryshko

Abstract


Problem statement. Hydration process depends on a number of factors including water-to-gypsum ratio that depends on the specific surface area (granulometric composition). Increasing the specific surface area results in the varied dissolution rate, and thus,the solution concentration. The latter affects the initial framework structure and the formation of crystallization nuclei. Modifying the surface energy of crystals and solution concentrations with surfactants can change the rate of framework formation. Purpose. The research of the impact of modifiers in the form of surfactants on the main physical and mechanical properties of gypsum systems and the hardened structure. Conclusion. Considering heat release regions along with the solution concentration, framework formation and strength, it can be assumed that the framework formation occurs with an increased solution concentration and high heat generation rate. The second region (0.25-1.00 hour) probably refers to forming contacts between splices and filling large voids. The third region (1.00-2.00 hour) is of the utmost interest. Thus, using finely ground gypsum catalyzes the hydration process, though adding a large amount of finely grained additive into the ordinary building gypsum composition leads to a lower hydration rate. The formation of newgrowths after the framework is formed in a confined space results in higher internal stresses and a lower strength of the hardened structure, which has been proved by the results of the mechanical tests.


Keywords


gypsum systems; gypsum binders; hardened structure; hydration; modifiers; surfactants

References


AraiY.Crystal Structure of Gypsum / Y.Arai,T.Ysue // Gypsum and Lime. –1979 – № 161. – P 139-154.

Мчедлов-Петросян О. П. Химия неорганических строительных материалов / О. П. Мчедлов-Петросян – М. : Стройиздат, 1988. – 304 с.

Бабушкин В.И. Термодинамика силикатов / В.B. Бабушкин, Г. Матвеев, О. П. Мчедлов-Петросян. – М. : Стройиздат, 1972. – 352 с.

Кондращенко Е.В. Гіпсові будівельні матеріали підвищеної міцності і водостійкості (фізико-хімічні та енергетичні основи): автореф. дис на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук: спеціальність 05.23.05 – будівельні матеріали та вироби. - Харків – 2004

Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества / А.В. Волженский , Ю.С.Буров, В.С.Колокольчиков – М.: Стройиздат, 1979. – 476 с.

Колбасов В.М. Технология вяжущих материалов / Колбасов В.М., Леонов И.И., Сулименко Л.М.– М.: Стройиздат. 1987. – 432 с.

Волженский А.В. Структура и прочность двухгидрата, образующегося при гидратации полуводного гипса / А.В.Волженский, К.Н. Рожкова // Строительные материалы. – 1972. – №. 5. – С. 26.

Бушуев Н.Н. О структурных особенностях CaSO4×0.5H2O и CaSO4×0.67H2O / Н. Н. Бушуев // Доклады Академии Наук СССР. Раздел "Кристаллография". – 1980. – Т. 255. – № 5. – С. 1104-1109.

Ратинов В.Б.О механизме действия добавок – ускорителей твердения бетона / В.Б.Ратинов, Т.И.Розенберг, И.А.Смирнова // Бетон и железобетон. – 1964. –№6. – С. 282-285.

Ратинов В.Б.Исследование механизма твердения гипсовых вяжущих веществ в присутствии добавок / В.Б.Ратинов, Я.Л.Забежинский, Т.И. Розенберг // ВНИИЖелезобетон. – М.–Вып. 1. –1957.

Ушаков В.В. выбор химических добавок в составе сухих строительных смесей // Промышленное и гражданское строительство. – 2003. - №12. – С. 41-42.

Коровяков В. Ф. Гипсовые вяжущие и их применение в строительстве //Российский химический журнал. – 2003. – Т. 47. – №. 4. – С. 18-25.

Фишер Х.-Б. Исследование процесса стабилизации свойств гипсовых вяжущих / Х.-Б. Фишер, П.В. Кривенко, M.А. Саницкий // Строительные материалы и изделия. – 2013. – № 1. – С. 3-6.

Белов В. В. Модификация структуры и свойств строительных композитов на основе сульфата кальция / Белов В.В., Бурьянов А.Ф. , Яковлев Г.И. , Петропавловская В.Б. , Фишер Х.-Б., Маева И.С., Новиченкова Т.Б. – Москва: Де Нова, 2012. – 196 S.

РeraJ., AmbroiseJ. Newapplicationsofcalciumsulfoaluminatecement / J.Рera, J.Ambroise // CementandConcreteResearch. – 2004. - № 34. – P. 671-676.

Чумак А.Г. Структура и свойства композиционного материала на основе гипсового вяжущего и углеродных нанотрубок[Электронный ресурс] / А.Г. Чумак // Нанотехнологии в строительстве: научный Интернет-журнал. М.: ЦНТ «НаноСтроительство» ‑2013. ‑ № 2. ‑С. 24-34. ‑Режим доступа: http//www.nanobuild.ru.


GOST Style Citations


  1. Королев Е. В. Нанотехнология в строительном материаловедении / Е. В. Королев // Вестник Московского государственного строительного университета. – 2017. – Т. 12. – №. 7 (106). – С. 711-717.
  2.  Пащенко А.А.Вяжущие материалы / А.А.Пащенко, В.П.Сербин, Е.А.Старчевская. – К.: «Вища школа», 1985. - 440с.
  3. Potapova E. Influence of the modifying additives on properties of the gipsum cement-puzzolanic binder [Текст] / E. Potapova, Manushina A. // Ibausil 19. Internationale Baustofftagung 16-18. September 2015 Weimar Bundesrepublik Deutschland. ‑ Weimar: F.A. Finger-Institut fur Baustoffknude, Bauhaus-Universitat Weimar, 2015. ‑Band 2. – P. 675-683.
  4. Белов, В.В. Современные эффективные гипсовые вяжущие, материалы и изделия [Текст]: научно-справочное издание / В.В. Белов, А.Ф. Бурьянов, В.Б. Петропавловская; под общ. ред. А.Ф. Бурьянова. Тверь: ТГТУ, 2007.  132 с.
  5.  Plugin, AA., Plugin O.A., Fisher H.-B. , Shabanova  G.N. Increase of gypsum waterresistance by mineral additives : Weimarer Gipstagung, 30-31 Marz 2011, Wiemar, Bundersrepublik Deutscland: Tagungsbericht. – Weimar: F.A. Finger-Institut fur Baustoffknude, Bauhaus-Universitat Weimar, 2011 ‑ N P21. – P.435-443.
  6. Cheng C. Functional graphene nanomaterials based architectures: biointeractions, fabrications, and emerging biological applications / Chong Cheng, Shuang Li, Arne Thomas, Nicholas A. Kotov, Rainer Haag // Chemical Reviews. – 2017. – Vol. 117 (3). – Iss. 3. – P. 1826-1914.
  7. Полак А.Ф. Твердение минеральных вяжущих веществ / А. Ф. Полак, В.В.Бабков, Е.П.Андреева. – Уфа: Башк.кн. изд.-во, 1990. – C.216.
  8. BabuschkinW.I.ThermodynamikderSilikate / W. I. Babuschkin, G. M. Matwejew, О. P. Mtschedlow-Petrosjan. – М.: Strojizdat, 1986. – 407 S.
  9. Fischer H.-B., Schlenkina S.S., Garkawi М.S. Forschung des Prozesses der Alterung der Gipsbinder /H.-B.Fischer, S.S.Schlenkina, М.S.Garkawi. –Baumaterialen und Erzeugnisse. Magnitogorsk, 2000. – P. 43-50.
  10. Маева И.С. Структурирование ангидритовой матрицы нанодисперсными добавками / И. С. Маева, Г. И. Яковлев, Г. Н. Первушин, А. Ф. Бурьянов, А. П. Пустовгар // Строительные материалы. – Москва. – 2009. – №6. – С. 4-5.
  11.  Derevianko V. N. Investigation of nanomodified hemihydrate calcium sulfate hydration processes / V. N. Derevianko, N. V. Kondratieva, N. V. Sanitskiy, H. M. Hryshko // Meridian Ingineresc. Journal of Technical University of Moldova and Moldavian Engineering Association. – Moldova : Technical University of Moldova, 2016. – Vol. 4 . – P. 37 – 41.
  12. Derevianko V.M. The effect of carbon nanotube additives on the structure and properties of calcium sulfate hemihydrate / Derevianko V.M., Kondratieva N.V., Hryshko H.M. // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. – Одеса : Зовнішрекламсервіс, 2018. – Вип. 71. – С. 89 – 93 .
  13. Деревянко, В. Н. Влияние наночастиц на процессы гидратации полуводного гипса [Текст] / В.Н. Деревянко , А.Г. Чумак , В.Е. Ваганов // Строительные материалы. – 2014. ‑ № 7. ‑ С.22-24.
  14. Деревянко В. Н. Наномодифицированное гипсовое вяжущее / В. Н. Деревянко, Л. В. Мороз, В. Ю. Мороз, Л. А. Кушнерова, А. Н. Гришко // Строительство, материаловедение, машиностроение. Серия: Стародубовские чтения – Днепропетровск : ГВУЗ «ПГАСА», 2017. – Вып. 96.– С. 73-78.
  15. Derevianko V. Study of impact factors and the mechanism of process of gypsum binder hydration in the presence of nanomodifiers / Victor Derevianko, Natalia Kondratieva, Hanna Hryshko // French-Ukrainian Journal of Chemistry. – Kyiv : Taras Shevchenko National University of Kyiv, 2018. – Vol. 6 (1). – No 1. – P. 92 – 100.
  16. Деревянко В. Н. Влияние наномодификаторов на физико-механические свойства гипсовых вяжущих / В. Н. Деревянко, А. Н. Гришко // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури.– Д. : ПДАБА, 2017. – № 2 (227-228) . – С. 62 - 67.
  17. Деревянко В. Н. Влияние нанодобавок на гидратацию гипсовых в’яжучих / В. Н. Деревянко, А. Н. Гришко, В. Ю.Мороз // Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту. – Харків: УкрДУЗТ, 2018. – № 178 . – С. 88 - 97.