3.2. Воздушные вяжущие вещества.

3.2.1 Гипсовые вяжущие

Гипсовые вяжущие вещества – воздушные вяжущие, состоящие из полуводного гипса или ангидрида и получаемые тепловой обработкой сырья и помолом.

Сырьём для получения гипсовых вяжущих чаще всего служит горная порода гипс, состоящая преимущественно из минерала гипса CaSO₄·2H₂O. Используют так же и ангидрид CaSO₄, отходы промышленности(фосфогипс, борогипс идр.)

Гипсовые вяжущие подразделяются в зависимости от температуры тепловой обработки на две группы: низкообжиговые и высокообжиговые.

3.2.1.1 Низкообжиговые гипсовые вяжущие

Низкообжиговые гипсовые вяжущие получают путем тепловой обработки природного гипса при низких температурах (110-180 ⁰С). Они состоят в основном из полуводного гипса, так как дегидратация сырья при указанных температурах приводит к превращению двудного гипса в полугидрат: CaSO₄·2H₂O= CaSO₄·0,5H₂O+1,5H₂O

К низкообжиговым гипсовым вяжущим относятся: строительный, формовочный и высокопрочный гипс.

Строительный гипс изготовляют низкотемпературным обжигом гипсовой породы (гипсового камня) в варочных котлах или печах. Он состоит в основном из кристаллов β-модификации CaS0₄·0,5H₂0, содержит также некоторое количество ангидрида (CaS0₄) и частицы неразложившегося сырья CaS0₄·2H₂0.

По срокам схватывания гипсовые вяжущие делят на три группы: А — быстросхватывающиеся (2-15 мин), Б — нормально схватывающиеся (6-30 мин) и В — медленно схватывающиеся (начало схватывания не ранее 20 мин). Прочность при сжатии составляет 10-12 МПа. Для замедления сроков схватывания к гипсу добавляют 0,1-0,3 % по массе животный клей или сульфитно-дрожжевую бражку.

Высокопрочный гипс получают термической обработкой высо­косортного гипсового камня в герметичных аппаратах под давлени­ем пара. Он состоит в основном из α-модификации полуводного сульфата кальция, более активной, чем β-модификации. Поэтому прочность высокопрочного гипса при сжатии 15-25 МПа, а при спе­циальной технологии производства — до 60 МПа превышает проч­ность строительного гипса. Из него изготавливают элементы стен и сборных перегородок, камни для стен.

Формовочный гипс состоит в основном из модификации полу- гидрата. Он содержит незначительное количество примесей и тонко размалывается. Применяют в керамической и фосфоро-фаянсовой промышленности для изготовления форм.

3.2.1.2 Высокообжиговые гипсовые вяжущие

Высокообжиговые гипсовые вяжущие изготавливают путем обжига гипсового камня при высоких температурах (600-900 ⁰С) в автоклаве под давлением пара. Высокообжиговый гипс медленно схватывается и твердеет, но его водостойкость и прочность при сжатии выше – 10-20 МПа, поэтому его применяют при устройстве бесшовных полов, изготовления «искусственного мрамора», а также для приготовления штукатурных и кладочных растворов.

Стандартом установлено 12 марок по пределу прочности при сжатии, МПа: Г-2, Г-3, …, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25. Минимальный предел прочности при сжатии равен 1,2 МПа, а максимальный – 8 МПа.

3.2.1.3 Твердение и применение гипсовых вяжущих веществ

Твердение гипсовых вяжущих веществ

При твердении строительного гипса происходит следующая химическая реакция присоединения воды и образования двуводного сульфата кальция: CaSO₄0,5H₂O+1,5H₂O=CaSO₄2H₂O.

На первом этапе в тесте начинают возникать центры кристаллизации полуводного гипса.

На втором этапе наблюдается рост кристаллов, который энергетически более выгоден, чем возникновение зародышей новой фазы.

На третьем этапе – процесс срастания образовавшегося кристаллического каркаса. Он продолжается до тех пор, пока весь полугидрат не перейдет в двуводный гипс. При высыхании затвердевшего гипсового камня прочность его повышается, т.к. испарение пленочной воды сопровождается упрочнением контактов срастания кристаллов двуводного гипса.

Применение гипсовых вяжущих веществ

Гипсовые вяжущие применяют для изготовления гипсовых деталей и гипсобетонных изделий – перегородочных панелей, сухой штукатурки, а также для приготовления штукатурных растворов и получения гипсоцементно-пуццолановых вяжущих.

В процессе твердения гипсовый раствор немного увеличивается в объеме (до 1%), что благоприятствует изготовлению архитектур­ных деталей способом литья.