Представлены результаты исследования составов и технологических принципов получения поризованных гипсовых материалов с применением вторичного сырья, определения условий образования пористой структуры и способов повышения прочности поризованных образцов. При этом решались следующие задачи: выбор и исследование основных характеристик используемых материалов: вещественного, гранулометрического состава, технологических свойств кислого фторангидрита, гипсового вяжущего; обоснование технологических приемов и оценка параметров качества строительных материалов с регулируемой структурой с использованием кислого фторангидрита; разработка нормативно-технологической документации на фторангидритовые вяжущие, стеновые материалы и технологию производства изделий из строительного гипса.

В основу исследований положена способность серной кислоты взаимодействовать с карбонатом кальция с выделением углекислого газа. Отличительной особенностью исследований является использование вторичного сырья (фторангидрита), у которого остаточная кислота адсорбирована на зернах ангидрита. В качестве дополнительных компонентов использовано жидкое стекло, нановолокна алюминия. В качестве основных методов исследований применены стандартные методики по определению свойств строительных материалов, а также физико-химические методы исследований. Методами рентгеноструктурного и дериватографического анализа изучен химический состав фторангидрита.

По представленным результатам дополнительное использование жидкого стекла и нановолокон оксида алюминия обеспечивает высокие физико-механические характеристики образцов. Высокая прочность материала обеспечивается гидратацией строительного гипса и фторангидрита с образующимся в результате реакции активатором твердения, а достаточные теплоизоляционные свойства формируются за счет пористости изделия, полученной выделением углекислого газа и водорода при взаимодействии кислого фторангидрита с карбонатом натрия и дисперсией нановолокна оксида алюминия, сопровождающегося процессом порообразования.Исследования показали, что весьма важную роль в ингредиентном составе играют жидкое стекло и водная дисперсия алюминиевого волокна. Повышение прочности при наличии указанных компонентов связано с образованием силикатов кальция различной основности и их гидратов за счет добавки нановолокна на основе стабилизированного гидроксидом натрия оксида алюминия, которая представляет собой смесь оксида алюминия и AlOOH в определенных соотношениях. Итогом взаимодействия наночастиц с ионами кальция является образование алюминатов и гидроалюминатов кальция. Силикаты (гидросиликаты) и алюминаты (гидроалюминаты) кальция формируют основной пространственный каркас структуры гипсового камня. Кроме того, в процессе взаимодействия компонентов предлагаемой строительной смеси образуются ускорители твердения (Na2SO4), т. е система способна к автокатализу, а также образуются нерастворимые и малорастворимые продукты, которые наряду с волокнами армируют структуру камня настолько, что обильное газовыделение на ранних стадиях, обеспечивающее низкую плотность и порообразование, не приводит к резкому снижению прочности и обеспечивает должное качество материала. При нарушении оксидной пленки волокон металлического алюминия последний бурно реагирует с водосодержащими компонентами сырьевой смеси с выделением водорода.

Представлены исследования конструкционно-теплоизоляционных гипсовых строительных материалов, обладающих теплоизоляционными свойствами, которые могут найти применение в строительстве малоэтажных зданий при изготовлении межквартирных и межкомнатных перегородок. Изготовление конструкционно-теплоизоляционного материала включает следующие технологические переделы: предварительное дозирование исходных компонентов (фторангидрита, жидкого стекла, стабилизированной дисперсии нановолокна оксида алюминия, карбоната натрия и воды); перемешивание указанных компонентов в типовом смесителе с водой в течение 1–2 мин, затем совместное перемешивание со строительным гипсом; заливку готовой смеси бетоноукладчиком в разъемные формы согласно размерам требуемого изделия; твердение в камерах при температуре 40–60 °C в течение 24 ч. В качестве основного оборудования может быть использовано типовое оборудование предприятий по производству строительных материалов. Авторами установлены строительно-технические характеристики кислого фторангидрита для производства строительных материалов, предложены способы модифицирования фторангидрита для получения строительных материалов, минуя стадию получения вяжущего, что позволяет снизить расходы минерального сырья на единицу продукции, решать экологические вопросы.

Установлены особенности гидратации и порообразования твердеющих гипсовых материалов с использованием вторичного сырья, позволяющие регулировать состав и свойства вяжущих и строительных материалов на их основе, а также зависимости, позволяющие регулировать состав, структуру и свойства композиционно-теплоизоляционных строительных материалов на их основе. Показана возможность направленного воздействия на процессы структурообразования комплексных добавок, которые при совместном применении обеспечивают получение эффективных гипсовых стеновых материалов.