Начальник управления научно-исследовательской деятельностью, доцент кафедры строительных материалов, канд. техн. наук Халиуллин Марат Ильсурович; Заведующий кафедрой строительных материалов, профессор, д-р техн. наук Рахимов Равиль Зуфарович; ассистент кафедры строительных материалов Гайфуллин Альберт Ринатович Казанский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра строительных материалов Водостойкие бесклинкерные композиционные гипсовые вяжущие и сухие смеси на их основе

*По данным статьи Волошиной О.А. Закономерности и особенности развития рынков минеральных вяжущих в годы кризиса//Строительные материалы , С ДИНАМИКА ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА В РОССИИ В ГГ., И ПРОГНОЗ НА 2015 Г. МЛН. Т* Рынок гипса в России имеет высокую потенциальную емкость в среднесрочной перспективе в связи увеличением объемов применяемых строительных отделочных материалов и новых технологий их производства. Значительные площади требуют капитального ремонта и реконструкции. Прогнозное производство гипсовых вяжущих в России к 2015 г. составит 9-10 млн. т. прогноз

Недостаточная водостойкость гипсовых изделий, коэффициент размягчения которых составляет 0,25-0,35 ограничивает области их применения. Исследования П.П. Будникова, А.В. Волженского, А.В.Ферронской показывают, что наиболее эффективным способом повышения водостойкости материалов на основе гипсовых вяжущих является введение в их состав добавок портландцемента, доменных гранулированных шлаков, извести в сочетании с активными минеральными добавками. Образующиеся при химическом взаимодействии компонентов вяжущего труднорастворимые соединения заполняют поры гипсового камня, уплотняя его, повышая водонепроницаемость и снижая растворимость. В результате проведенных исследований были созданы гипсоцементнопуццолановые гипсозвестковопуццолановые, гипсозвестковошлакопуццолановые и гипсошлакоцементнопуццолановые вяжущие повышенной водостойкости. Вяжущие обладают марками по прочности , коэффициентом размягчения - 0,6-0,8. Вместе с тем, повышенная водопотребность подобных вяжущих снижает прочностные показатели материалов на их основе. Содержание в составе вяжущих до 15-25% портландцемента повышает их стоимость.

С конца 80-х годов ХХ века в МГСУ, КГАСУ, РГСУ, БГТУ им. В.Г.Шухова созданы водостойкие композиционные гипсовые вяжущие низкой водопотребности с содержанием клинкерного цемента менее 15%. В состав вяжущих, наряду с гидравлическими добавками, входят модифицирующие добавки, направленно регулирующие свойства вяжущего (пластификаторы, наполнители). Технология получения вяжущих основана на использовании принципа механохимической активации компонентов. Повышение водостойкости материалов обеспечивается как за счет образования труднорастворимых продуктов при химическом взаимодействии компонентов вяжущего, так и формированием плотной структуры гипсового камня, при введении пластифицирующих добавок. Вяжущие обладают марками по прочности , коэффициентом размягчения более 0,8. ГИДРОСИЛИКАТЫ КАЛЬЦИЯ КРИСТАЛЛЫ ГИПСА Микроструктура гипсового камня на основе строительного гипса (х 700) Микроструктура искусственного камня на основе водостойкого бесклинкерного композиционного гипсового вяжущего (х 700)

Керамзитовая пыль – многотоннажный отход промышленности строительных материалов, обладающий гидравлической активностью. Объемы образования керамзитовой пыли при производстве керамзита на каждом заводе составляет до 7 – 8 тонн в сутки и до 10 % от массы использованного сырья. Гидравлическая активность керамзитовой пыли при удельной поверхности 500 м 2 /кг в зависимости от химического состава минерального состава составляет от 377 до 462 мг/г.

ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА ДОБАВОК КЕРАМЗИТОВОЙ ПЫЛИ РАЗЛИЧНОГО МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА И ДИСПЕРСНОСТИ НА ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ГИПСОВОГО КАМНЯ – КП-1; – КП-2; – КП-3; х – КП-4. Добавки 20-30% керамзитовой пыли различного минерального состава и дисперсности не приводит к существенному снижению прочности при сжатии гипсового вяжущего (с 16,2 МПа до 14,3-11,8 Мпа) и коэффициента размягчения (с 0,35 до 0,31-0,23), что позволяет использовать гипсокерамзитовые вяжущие наравне с бездобавочным гипсовым вяжущим.

ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА ДОБАВОК КЕРАМЗИТОВОЙ ПЫЛИ РАЗЛИЧНОГО МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА И ДИСПЕРСНОСТИ НА ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА И ВОДОСТЙКОСТЬ ГИПСОВОГО КАМНЯ С ДОБАВКОЙ ИЗВЕСТИ – КП-1; – КП-2; – КП-3; х – КП-4 При введении 20-30% керамзитовой пыли совместно с добавками извести прочность при сжатии сохраняется на уровне контрольных образцов, коэффициент размягчения повышается до 0,55 – 0,65.

ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА И ВИДА ДОБАВОК МОЛОТОГО ДОМЕННОГО ШЛАКА ПРИ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ 500 М 2 /КГ НА ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА И ВОДОСТЙКОСТЬ ГИПСОВОГО КАМНЯ С ДОБАВКОЙ ИЗВЕСТИ, СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА И КЕРАМЗИТОВОЙ ПЫЛИ - ЧМК; - ОХМК; - ЧРМК. В зависимости от вида шлака, дисперсности и его содержания меняется: начало схватывания от 8 мин до 10 мин 10 сек; средняя плотность камня от 2330 кг/м 3 до 1630 кг/м 3 ; Rсж от 27,3 МПа до 27,5-30,2 МПа; коэффициент размягчения от 0,77 до 0,96.

РОЛЬ КОМПОНЕНТОВ РАЗРАБОТАННЫХ БЕСКЛИНКЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ НА СОСТАВ, СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ ИСКУССТВЕННОГО КАМНЯ Гипсокерамзитовое вяжущее строительный гипс; молотая керамзитовая пыль. В/Г = 0,54 - 0,56; R сж = 14 – 15 МПа; К р = 0,25 - 0,3 Гипсокерамзитоизвестковое вяжущее (ГКИВ ) строительный гипс; молотая керамзитовая пыль; известь строительная. В/Г = 0,55 - 0,56; R сж = ,5 МПа; К р = 0,55 - 0,67 Композиционное гипсокерамзитоизвестковое вяжущее (КГКИВ ) строительный гипс; молотая керамзитовая пыль; известь строительная; суперпластификатор.В/Г = 0,35 - 0,38; R сж = МПа; К р = 0,6 - 0,8 Композиционное гипсокерамзитоизвестковошлаковое вяжущее (КГКИШВ) строительный гипс; молотая керамзитовая пыль; известь строительная; суперпластификатор; гранулированный доменный шлак. В/Г = 0,35 - 0,38; R сж = МПа; К р = 0,8 - 0,96 I II III IV эффект Снижение расхода строительного гипса при введении 20-30% молотой керамзитовой пыли при некотором снижении показателей физико-технических свойств вяжущего (в соответствии с полиструктурной теорией композиционных строительных материалов) Образование труднорастворимых продуктов при химических реакциях между компонентами, заполняющих поры и уплотняющих структуру искусственного камня. Обеспечение долговечности искусственного камня (образование эттрингита только в начальный период твердения вяжущего в результате взаимодействия CaO с минералами керамзитовой пыли и снижения концентрации СаО до значений ниже 0,85 г/л). Водоредуцирующий эффект действия суперпластификатора, усиленный в щелочной среде. Образование труднорастворимых продуктов при химических реакциях между компонентами, заполняющих поры и уплотняющих структуру искусственного камня. Синергетический эффект влияния введения бинарной добавки, включающей молотую керамзитовую пыль и гранулированный доменный шлак на свойства композиционного гипсового вяжущего (дополнительная щелочная активация шлака, образование труднорастворимых продуктов при химических реакциях между известью, минералами шлака, керамзитовой пыли, гипсом, водой, заполняющих поры и уплотняющих структуру искусственного камня). эффект

Наименование показателя Единица измерения Марки вяжущего по прочности Тонкость помола, остаток на сите 02, не более %23 Сроки схватывания: начало, не ранее конец мин Предел прочности образцов балочек, высушенных после 28 сут. нормального твердения (температура 20±2°С, φ = 95%) при изгибе при сжатии МПа3,5 10 4,7 15,0 5,5 20,0 6,0 25,0 9,5 30,0 Категория по водостойкости КГИКВ - повышенной водостойкости (0,6Кр

Бесклинкерные композиционные гипсовые вяжущие повышенной водостойкости рекомендуются для изготовления штукатурных, шпаклевочных, напольных, клеевых сухих строительных смесей и растворов, производства наружных ограждающих стеновых изделий для малоэтажного строительства.

СВОЙСТВА РАЗРАБОТАННЫХ СУХИХ ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ НА ОСНОВЕ КГИКВ Наименование штукатурной смеси Подвижность, (диаметр расплыва образца по ГОСТ 31376), см Время начала схватывания, мин Водоудер- живающая способность, % Предел прочности образцов в нормативном возрасте, МПа Прочность сцепления с основанием, МПа на растяжение при изгибе при сжатии Штукатурная смесь на основе КГИКВ 165 ± ,0 - 99,01,0 - 4,52,0 - 10,50,3 – 0,6 Штукатурка гипсовая ТиМ 50 (ООО «Технология и материалы») нет сведений 932,55,01,0 Гипсовая штукатурка для машинного и ручного применения (ООО «Старатели») нет сведений90нет сведений1,53,00,5 Штукатурка гипсовая КНАУФ- Гольдбанд (ООО «КНАУФ ГИПС КУБАНЬ») 165 ± ,356,30,57 Нормативные показатели по ГОСТ «Смеси сухие строительные на гипсовом вяжущем. Технические условия» 165 ±5 не ранее 45 - при производстве работ вручную; не ранее 90 - при механизиро- ванном производстве работ не менее 90% - для смесей не содержа-щих водоудержива- ющую добавку; не менее 95 - для смесей содержащих водоудержива- ющую добавку не менее 1,0 не менее 2,0 не менее 0,3

СВОЙСТВА РАЗРАБОТАННЫХ СУХИХ ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ НА ОСНОВЕ КГИКШВ Наименование штукатурной смеси Жизнеспосо- бность, мин Водо- удер- жива- ющая спосо- бность, % Предел прочности образцов в нормативном возрасте, МПа Прочность сцепления с основа- нием, МПа Водопо гло- щение, % по массе МРЗ, марка Морозос тойкость контакт- ной зоны, марка Кр на растяже ние при изгибе при сжатии Штукатурная смесь на основе КГИКШВ 9099,3 – 98,01,0 - 6,55,0 -20,00,4 – 0,6 9,5 – 15,0 F50F кз 250,96 Штукатурка цементная фасадная ТиМ 26 (ООО «Технология и материалы») нет сведений 7,50,4 нет сведен ий F50 нет сведени й Цементно-песчаная универсальная штукатурка (ООО «Старатели») 90 нет сведений 3,50,4 нет сведен ий F35 нет сведени й Смесь цементная универсальная «КНАУФ- Коттеджная» (ООО «КНАУФ ГИПС») нет сведений 2,5 нет сведений F100 нет сведени й Нормативные показатели по ГОСТ «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Общие технические условия» не менее времени, в течение которого смесь вырабаты- вается не норми- руется класс Вtb0,4 марка М5 (класс В3,5) не менее 0,4 Не более 15,0 не менее F15 не менее F кз 25 не норми руется

ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВА ТЯЖЕЛЫХ ГИПСОБЕТОНОВ НА ОСНОВЕ КГИКВ и КГИКШВ состава Прочность образцов, высушенных после 28 сут. нормального твердения, МПа Марка бетона Класс бетона Коэффициент размягчения Марка бетона по морозо- стойкости 1 10,6М75В7,50,50F ,5М100В100,60F ,4М150В100,63F ,4М200В150,82F ,2М200В150,83F М250В200,88F50

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ВОДОСТОЙКИХ БЕСКЛИНКЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ (КГКИВ и КГКИШВ)

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ НА ОСНОВЕ ВОДОСТОЙКИХ БЕСКЛИНКЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ

КАЛЬКУЛЯЦИЯ СЕБЕСТОИМОСТИ ПРОИЗВОДСТВА 1 Т БЕСКЛИНКЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ Наименование статей затрат Единица измерения Стоимость единицы измерения (на ), руб. Вид композиционного гипсового вяжущего КГИКВ 15КГИШКВ 30 Затраты на 1 т вяжущего, руб. 1. Сырье и материалы всего 2868,53161, Гипс строительный т4100,0 2296,002214, Известь т5000,0 250,00150, Молотая керамзитовая пыль т250,0 97,5047, Молотый доменный шлак т2000,0 0480, Суперпластификатор СП-1 т45000,0 225,00 2. Электроэнергия 1 МВт.ч471,72 15,1044, Зарплата основная121, Вспомогательная зарплата (10% от п.3.1)12, Отчисление на социальное страхование (30,2 % от п.3.1)36,72 4. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (70% от п.3.1)85,11 5. Цеховые расходы (30% от п.3.1)36,48 Итого цеховая себестоимость3175,653453,37 6. Общезаводские расходы (20% от п.3.1)24,32 7. Прочие производственные расходы (2% от п.3.1)2,43 Итого заводская себестоимость3202,403480,12 8. Внепроизводственные расходы (3% от п.3.1)96,07104,40 Итого полная себестоимость3298,483584,53

ЗАЩИТА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ Получены патенты Российской Федерации на изобретение, положительное решение по заявке на выдачу патента Российской Федерации на изобретение

ЭТАПЫ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ВНЕДРЕНИЯ ПРОЕКТА этапаСодержание работ по этапу 1. Получение опытно-промышленной партии, разработка нормативно-технической документации, составление бизнес-плана 2. Разработка рабочего проекта производства композиционых гипсовых вяжущих 3.Приобретение технологического оборудования 4.Монтаж оборудования и пуско-наладочные работы 5.Сертификация продукции Объем требуемых инвестиций – 65 млн. руб. Срок окупаемости - 2 года

Цены на гипс, строительную известь, цемент в России в гг., руб./т* *По данным статьи Волошиной О.А. Закономерности и особенности развития рынков минеральных вяжущих в годы кризиса//Строительные материалы , С ВОЗМОЖНЫЕ РИСКИ

Благодарю за внимание ! Контакты: тел./факс (843) тел. (843)