MACHINES AND MECHANISMS

Improving the technical properties of modified gypsum binder-based materials

Authors

  • Marina V. Mokrova Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, 190005, Saint Petersburg, 2-ya Krasnoarmeiskaya Street, 4
  • Elizabeth A. Gerasimova Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, 190005, Saint Petersburg, 2-ya Krasnoarmeiskaya Street, 4
  • Daria A. Krasnonosova Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, 190005, Saint Petersburg, 2-ya Krasnoarmeiskaya Street, 4
  • Sofia G. Solovyanova Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, 190005, Saint Petersburg, 2-ya Krasnoarmeiskaya Street, 4

How to cite

GOST Mokrova M. V., Gerasimova E. A., Krasnonosova D. A., Solovyanova S. G. Improving the technical properties of modified gypsum binder-based materials // STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY. 2025. Vol. 69. No. 9. P. 72-81.
APA Mokrova, M. V., Gerasimova, E. A., Krasnonosova, D. A. & Solovyanova, S. G. (2025). Improving the technical properties of modified gypsum binder-based materials. STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY, 69(9), 72-81.

Abstract

The article addresses the enhancement of the performance properties of gypsum binder-based materials through targeted structural modification and reinforcement, and aims to quantitatively assess the synergistic effect of the combined use of a polycarboxylate superplasticizer, an organosilicon hydrophobizing agent, and basalt fiber on strength, water resistance, and crack resistance; building gypsum G-5 B II was used, a series of laboratory mixes was prepared in accordance with GOST regulations with the water-to-gypsum ratio adjusted to equal workability, tests were performed on beam and cube specimens with control of density, compressive and flexural strength, water absorption, and softening coefficient, and microstructural analysis was conducted by SEM followed by regression data processing; it is shown that the optimal superplasticizer dosage of 0,3% reduces water demand by~30%(W/G from 0.62 to 0.42), increasing density to~1520 kg/m³ and raising compressive strength 3,5-fold(to~22.6 MPa) and flexural strength by more than twofold, after which further dosage increases do not yield economically meaningful gains; the introduction of 0,7% hydrophobizer reduces water absorption nearly fivefold(to~5,1%) and increases the softening coefficient to 0.88-0.89 with minimal influence on dry strength, thereby placing the material in the water-resistant category; dispersed reinforcement with 1,5% basalt fiber increases flexural strength by approximately 50% and more than triples impact toughness by arresting crack growth, while showing a moderate(5-7%) decrease in compressive strength due to increased structural heterogeneity, and further increases in fiber content are accompanied by agglomeration and property regression; the resulting optimized composition(0,3% superplasticizer+ 0,7% hydrophobizer+ 1,5% fiber) provides a combined improvement: compressive strength>20 MPa, flexural strength>9 MPa, density~1530 kg/m³, softening coefficient~0.9, which expands the application of gypsum composites under moisture and impact loading, reduces dependence on cement systems, and provides a basis for designing water-resistant, strong, and crack-resistant products.

Keywords

gypsum binder superplasticizer hydrophobizer basalt fiber water resistance

References

Грушевская Е.Н., Хотим Н.В., Мусафирова Г.Я. Анализ модификаторов для гипсовых вяжущих систем// Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: мат. Всерос. науч. конф. студ., асп. и мол. уч. Под ред. проф. М.В. Темлянцева. 2014. С. 146-149.

Деревянко В.Н., Чумак А.Г., Тельянов В.А., Кондратьева Н.В. Наномодификация структуры гипсовых вяжущих// Вестник Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры. 2012. № 6(171). С. 31-36.

Каклюгин А.В. Модифицированное гипсовое вяжущее для прессованных стеновых изделий повышенной стойкости к атмосферным воздействиям: автореф. дисс.... канд. техн. наук. Ростов на Дону, 1995. 22 с.

Катульская А.С., Парфёнова Л.М. Водостойкость модифицированных гипсовых вяжущих // Архитектурно строительный комплекс: проблемы, перспективы, инновации. сборник статей международной научной конференции, посвященной 50 летию Полоцкого государственного университета. 2018. С. 260-262.

Козлова В.К., Красюк Ю.М. Использование гипсосодержащих отходов для получения вяжущих материалов и изделий// Гуманизм и строительство. Природа, этнос и архитектура: мат. Межд. науч.-прак. конф. Барнаул: Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, 2003. С. 74.

Коровяков В.Ф. Модифицирование свойств гипсовых вяжущих органоминеральным модификатором// Сухие строительные смеси. 2013. № 3. С. 15-17.

Кунашева З.Х., Ержанова Н.С., Ерошев О.Ж. Фазовое влияние модификатора на структуру и свойства вяжущего материала// Новости науки Казахстана. 2018. № 3(137). С. 149-157.

Мамбетшаев С.В. Совершенствование технологии и повышение качества высокопрочного гипса: дисс.... канд. техн. наук. М., 1994. 24 с.

Михайлов В.А. Пеностеклобетон с модифицированным гипсовым вяжущим: свойства, технология и применение// Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Строительство и строительные технологии. Сборник статей 81-й Всерос. науч.-тех. конф. Самара, 2024. С. 765-773.

Морева И.В., Медяник В.В., Соколова Ю.А. К вопросу о комплексной активации компонентов при получении гипсовых вяжущих// Известия высших учебных заведений. Строительство. 2008. № 8(596). С. 17-20.

Нтибабвилизва Протэ. Отделочные смеси на основе многокомпонентного гипсового вяжущего: дисс.... канд. техн. наук. М., 2001. 170 с.

Панин С.С., Брызгалов Е.А., Яковенко Н.И. Исследование свойств порошка гипсового вяжущего, подвергшегося ступенчатой волновой обработке// Машины, технологии и материалы для современного машиностроения: мат. конф., посв. 85-летию Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН. 2023. С. 55.

Петропавловская В.Б., Кедрова Н.Г. Получение наполненных композитов на основе безобжиговых гипсовых вяжущих// Вестник Тверского государственного технического университета. 2005. № 6. С. 21-23.

Рязапов Р.Р., Мухаметрахимов Р.Х., Изотов В.С. Дисперсно-армированные строительные композиционные материалы на основе гипсового вяжущего// Известия Казанского государственного архитектурно строительного университета. 2011. № 3(17). С. 145-149.

Сапелин Н.А., Хохлов В.Н. Получение гипсового вяжущего модификации из природного сырья и фосфогипса// Сухие строительные смеси. 2011. № 6. С. 25-27.

Issue

Section

MACHINES AND MECHANISMS

Metrics

88 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata