Повышение качественных характеристик прессованных изделий из цитрогипса и вяжущего на его основе

Гипсосодержащие отходы являются хорошей альтернативой природному гипсовому камню. Однако создание качественных вяжущих и материалов на их основе возможно только при применении нетрадиционных методов и подходов, которые позволяют нивелировать негативное влияние особенностей гипсосодержащих отходов на свойства конечного продукта. К одним из таких технологических приемов относится изготовление изделий с использованием принципов полусухого прессования. При высоком содержании в составе прессуемой формовочной массы вяжущей составляющей на поверхности изделий могут образовываться значительные дефекты в виде отслоений и клинов, что отрицательно сказывается не только на эстетических, но и на физико-механических характеристиках изделий. Появление таких дефектов связано с высокой адгезией вяжущей составляющей к металлической поверхности формы, а также с пристенным трением частиц при перемещении в процессе прессования и выпрессовки. Целью данного исследования было рассмотрение возможности повышения качественных характеристик (внешний вид, средняя плотность, прочность при сжатии) изделий, изготавливаемых путем прессования полусухой формовочной смеси. В качестве объекта исследований выступал гипсосодержащий отход биохимического синтеза лимонной кислоты – цитрогипс и вяжущее на его основе. Установлено, что при прочих равных параметрах изготовления введение в состав формовочной массы добавки пенообразователя и замена материала формующей поверхности на пластик способствуют устранению дефектов на поверхности образцов, при этом прирост средней плотности составляет 10%, прочности при сжатии – 60,6%.

Н.И. АЛФИМОВА¹, канд. техн. наук, доцент (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
С.Ю. ПИРИЕВА¹, ассистент (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
К.М. ЛЕВИЦКАЯ^1,2, аспирант (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

¹ Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46)
² Белгородский государственный национальный исследовательский университет (308015, г. Белгород, ул. Победы, 85)

1. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение): Справочник / Под общ. ред. А.В. Ферронской. М.: АСВ, 2004. 488 с.
1. Gipsovye materialy i izdeliya (proizvodstvo i primenenie) Spravochnik. Pod obshhey redakciey A.V. Ferronskoy [Gypsum materials and products (production and use)]. Moscow: ASV, 2004. 488 p. (In Russian).
2. Kamarou M., Korob N., Kwapinski W., Romanovski V. High-quality gypsum binders based on synthetic calcium sulfate dihydrate produced from industrial waste. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2021. Vol. 100, pp. 324–332. DOI: 10.1016/j.jiec.2021.05.006
3. Lushnikova N., Dvorkin L. 25 – Sustainability of gypsum products as a construction material. Sustainability of Construction Materials (Second Edition). 2016, pp. 643–681. DOI: 10.1016/B978-0-08-100370-1.00025-1
4. Wan Y., Hui X., He X., Li J., Xue J., Feng D., Liu X., Wang S. Performance of green binder developed from flue gas desulfurization gypsum incorporating Portland cement and large-volume fly ash. Construction and Building Materials. 2022. Vol. 348. 128679. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.128679
5. Calderón-Morales B.R.S., García-Martínez A., Pineda P., García-Tenório R. Valorization of phosphogypsum in cement-based materials: Limits and potential in eco-efficient construction. Journal of Building Engineering. 2021. Vol. 44. 102506. DOI: 10.1016/j.jobe.2021.102506
6. Pirieva S.Yu., Alfimova N.I., Levickaya K.M. Citrogypsum as a raw material for gypsum binder production. Construction of Unique Buildings and Structures. 2022. No. 2 (100). 10007. DOI: 10.4123/CUBS.100.7
7. Алфимова Н.И., Пириева С.Ю., Елистраткин М.Ю., Кожухова Н.И., Титенко А.А. Обзорный анализ способов получения вяжущих из гипсосодержащих отходов промышленных производств // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2020. № 11. С. 8–23. DOI: 10.34031/2071-7318-2020-5-11-8-23
7. Alfimova N.I., Pirieva S.Yu., Elistratkin M.Yu., Kozhuhova N.I., Titenko A.A. Production methods of binders containing gypsum-bearing wastes: a review. Vestnik of BSTU named after V.G. Shukhov. 2020. No. 11, pp. 8–23. (In Russian) DOI:  10.34031/2071-7318-2020-5-11-8-23
8. Rashad A.M. Phosphogypsum as a construction material. Journal of Cleaner Production. 2017. Vol. 166, pp. 732–743. DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.08.049
9. Petropavlovskii K., Novichenkova T., Petropavlovskaya V., Sulman M., Fediuk R., Amran M. Faience waste for the production of wall. Materials. 2021. Vol. 14 (21). 6677. DOI: https://doi.org/10.3390/ma14216677
10. Zhou J., Li X., Zhao Y., Shu Z. Preparation of paper-free and fiber-free plasterboard with high strength using phosphogypsum. Construction and Building Materials. 2020. Vol. 243. 118091. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.118091
11. Петропавловская В.Б., Бурьянов А.Ф., Петропавловский К.С., Новиченкова Т.Б. Высокопрочные гипсовые материалы // Химия, физика и механика материалов. 2019. № 1 (20). С. 3–13.
11. Petropavlovskaya V.B., Buryanov A.F., Petropavlovskii K.S., Novichenkova T.B. High strength gypsum materials. Khimiya, fizika i mexanika materialov. 2019. No. 1 (20), pp. 3–13. (In Russian).
12. Петропавловская В.Б., Образцов И.В., Коровицын Д.А., Петропавловский К.С. Программный комплекс для проектирования составов безобжиговых мономинеральных композитов // Программные продукты и системы. 2018. № 1. С. 199–203. DOI: 10.15827/0236-235X.031.1.199-203
12. Petropavlovskaya V.B., Obrazczov I.V., Korovicyn D.A., Petropavlovskij K.S. A software complex for designing unburned monomeneral composites. Programmnye produkty i sistemy. 2018. Vol. 31. No. 1, pp. 199–203. (In Russian). DOI: 10.15827/0236-235X.031.1.199-203
13. Мирсаев Р.Н., Ахмадулина И.И., Бабков В.В., Недосеко И.В., Гаитова А.Р., Кузьмин В.В. Гипсошлаковые композиции из отходов промышленности в строительных технологиях // Строительные материалы. 2010. № 7. С. 4–6.
13. Mirsaev R.N., Axmadulina I.I., Babkov V.V., Nedoseko I.V., Gaitova A.R., Kuzmin V.V. Gypsum-slag compositions from industrial waste in construction technologies. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2010. No. 7, pp. 4–6. (In Russian).
14. Халиков Р.М., Синицина Е.А., Силантьева Е.И., Пудовкин А.Н., Недосеко И.В. Модифицирующее усиление твердения прессованных строительных гипсовых нанокомпозитов // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. 2019. Т. 1. № 5. С. 549–560. DOI: 10.15828/2075-8545-2019-11-5-549-560
14. Khalikov R.M., Sinitsina E.A., Silantyeva E.I., Pudovkin A.N., Nedoseko I.V. Modifying intensification of the hardening of extruded construction gypsum nanocomposites. Nanotehnologii v stroitel’stve. 2019. Vol. 11. No. 5, pp. 549–560. (In Russian). DOI: 10.15828/2075-8545-2019-11-5-549-560
15. Alfimova N., Pirieva S., Levickaya K., Kozhukhova N., Elistratkin M. The production of gypsum materials with recycled citrogypsum using semi-dry pressing technology. Recycling. 2023. Vol. 8 (2). 34. DOI: 10.3390/recycling8020034
16. Хасанов О.Л., Двилис Э.С., Качаев А.А. Метод коллекторного компактирования нано- и полидисперсных порошков: учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. 102 с.
16. Khasanov O.L., Dvilis E.S., Kachaev A.A. Metod kollektornogo kompaktirovaniya nano- i polidispersnyx poroshkov: uchebnoe posobie [The method of collector compaction of nano- and polydisperse powders]. Tomsk: Publishing House of Tomsk Polytechnic University. 2008. 102 p.
17. Tunstall L.E., Ley M.T., Scherer G.W. Air entraining admixtures: Mechanisms, evaluations, and interactions. Cement and Concrete Research. 2021. Vol. 150. 106557. DOI: 10.1016/j.cemconres.2021.106557
18. Aïtcin P.-C. Entrained air in concrete: Rheology and freezing resistance. Editor(s): Pierre-Claude Aïtcin, Robert J Flatt. Science and Technology of Concrete Admixtures. Woodhead Publishing, 2016, pp. 87–95.
19. Shah H.A., Yuan Q., Zuo S. Air entrainment in fresh concrete and its effects on hardened concrete-a review. Construction and Building Materials. 2021. Vol. 274. 121835. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.121835
20. Hewlett P.C., Justnes H., Edmeades R.M. Cement and concrete admixtures. Butterworth-Heinemann. 2019, pp. 641–698. DOI: 10.1016/B978-0-08-100773-0.00014-9
21. Батяновский Э.И., Бондарович А.И. Вибропрессованный бетон: технология и свойства. Минск: БНТУ, 2018. 263 с.
21. Batyanovskiy E.I., Bondarovich A.I. Vibropressovanniy beton: tekhnologiya i svoystva [Vibropressed concrete: technology and properties]. Minsk: BNTU. 2018. 263 p.
22. Шаталова С.В., Чернышева Н.В., Лесовик В.С., Елистраткин М.Ю., Шеремет А.А. Разработка комплексного решения для 3D-печати стеновых конструкций // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2022. № 10. С. 8–19. DOI: 10.34031/2071-7318-2022-7-10-8-19
22. Shatalova S.V., Chernysheva N.V., Lesovik V.S., Elistratkin M.Yu., Sheremet A.A. Development of a comprehensive solution for 3D printing of wall structures. Vestnik of BSTU named after V.G. Shukhov. 2022. No. 10, pp. 8–19. (In Russian). DOI: 10.34031/2071-7318-2022-7-10-8-19