Гіпсові в'яжучі речовини

Сировиною для виробництва гіпсових в'яжучих служать головним чином природний гіпсовий камінь СаSО₄2Н₂О і ангідрит СаSО4.

Гіпсові в'яжучі речовини ділять на дві групи: низьковипалювальні і високовипалювальні. Низьковипалювальні в'яжучі одержують при нагріванні двоводного гіпсу СаSО₄2Н₂О до температури 150—160 °С. При цьому відбувається часткова дегідратація двоводного гіпсу з переходом в напівгідрат сульфату кальцію - напівводний гіпс СаSО₄0,5Н₂О. До низьковипалювальних в'яжучих належать будівельний і високоміцний гіпс (рис. 5.1.2, 5.1.3).

Рис. 5.1.2 - Схема виробництва будівельного гіпсу у варочних котлах

1 - мостовий грейферний кран; 2 - бункер гіпсового каменю; 3 - лотковий живильник; 4 - щековая дробарка; 5 - стрічкові конвеєри; 6 - бункер гіпсових щебенів; 7 - тарілчастий живильник; 8 - шахтний млин; 9 - здвоєний циклон; 10 - батарея циклонів; 11 - вентилятор; 12 - рукавні фільтри; 13 - пилоосадова камера; 14 - шнеки; 15 - бункер сирого меленого гіпсу;

16 - камера томління; 17 - гіпсоварочний котел; 18 - елеватор; 19 - бункер готового гіпсу;

20 - скребковий конвеєр

Рис. 5.1.3 - Схема виробництва будівельного гіпсу в сушильному барабані:

1 - бункер гіпсового каменю; 2 - лотковий живильник; 3 - стрічковий конвеєр; 4 - молоткова дробарка; 5 - елеватор; 6 - шнеки; 7 - бункер гіпсового щебеню; 8 - тарілчастий живильник; 9 - бункер вугілля; 10 - топлення; 11 - сушильний барабан; 12 - бункер обпалених щебеню; 13 - пилоосадна камера; 14 - вентилятор; 15 - бункер готового гіпсу; 16 - кульовий млин.

Високовипалювальні (ангідритові) в'яжучі одержують випалом двоводного гіпсу при більш високій температурі - до 700 - 900 °С. При цьому двоводний гіпс повністю втрачає хімічно зв'язану воду, в результаті чого утворюється безводний сульфат кальцію - ангідрит СаSО4. До високовипалювальних в'яжучих належать ангідритовий цемент і естріх-гіпс.

Будівельний гіпс - це повітряна в'яжуча речовина, що складається переважно з напівводного гіпсу, одержана шляхом обробки гіпсового каменю при температурі 150 – 160 °С. При цьому CaSO4·2H2O, що втримується в гіпсовому камені, дегідратується за реакцією:

CaSO42H2 O = CaSO4 0,5H2 O + 1,5H2 O. (5.1.4)

Якість будівельного гіпсу регламентується ДСТУ 125-70. У технологію будівельного гіпсу входять процеси дроблення, помелу й теплової обробки (дегідратації) гіпсового каменю. Теплову обробку гіпсового каменю можна вести у варочних котлах, сушильних барабанах, шахтних та інших млинах. Вибір апарата залежить від масштабів виробництва, сировини, необхідної якості готової продукції та ряду інших факторів.

Властивості будівельного гіпсу.

Тужавіння й твердіння будівельного гіпсу полягає в тому, що при змішуванні з водою утворюється пластичне тісто, яке згодом переходить у тверде каменеподібне тіло з певною міцністю. Основна реакція, за якою проходить твердіння будівельного гіпсу, полягає в приєднанні води й утворенні двоводного сульфату кальцію:

СаSО₄·0,5 Н₂О + 1,5Н₂О = СаSО₄·2Н₂О. (5.1.5)

На властивості гіпсу великий вплив мають кількість води замішування й тонкість помелу. При замішуванні гіпсу води завжди беруть більше, ніж це необхідно для хімічної реакції. Будівельний гіпс є швидкотужавіючою й швидкотверднучою в'яжучою речовиною: початок тужавіння настає не раніше 4 хв, а кінець - не пізніше 30 хв, але не раніше 6 хв з моменту замішування його з водою. Строки тужавіння гіпсу залежать від властивостей сировини, тривалості зберігання, кількості доданої води, температури самого гіпсу й води, наявності добавок тощо. Підвищення температури гіпсового тіста при його твердінні до 40-45 °С прискорює тужавіння, а вище цієї межі, навпаки, сповільнює.

Для вповільнення тужавіння гіпсу застосовують кератиновий клей і вапняно-клейовий сповільнювачі, сульфітно-дріжджову барду в кількості 0,1-0,3 % від маси гіпсу.

Застосовують будівельний гіпс для виготовлення гіпсових і гіпсобетонних будівельних виробів для внутрішніх частин будинків: перегородкових плит, панелей, сухої штукатурки, для одержання гіпсових і змішаних розчинів, а також виготовлення декоративних й оздоблювальних матеріалів (наприклад, штучного мармуру).

Формувальний гіпс відрізняється від будівельного більш тонким помелом, більшою міцністю й сталістю властивостей. Одержують його з гіпсового каменю, що містить не менше 96 % СаSО₄-2Н₂О у варочних котлах при певній тривалості циклу й заданій температурі. Він складається в основному з -напівгідрату. Тонкість помелу характеризується залишком на ситі № 02 не більше 2,5 %. Початок тужавіння - не раніше 5 хв, кінець - не раніше 10 хв і не пізніше 25 хв. Межа міцності при розтяганні через 1 добу повинна бути не менше 1,4 МПа, а через 7 діб - не менше 2,5 МПа.

Формувальний гіпс застосовують для виготовлення декоративної ліпнини, форм, моделей і виробів у будівельній, керамічній, машинобудівній та інших галузях промисловості.

Ангідритовий цемент –одержують випалом природного гіпсу і наступним тонким подрібнюванням з добавками, що є каталізаторами твердіння, а також помелом природного ангідриту (мінералу класу сульфатів) з тими ж добавками. За міцностю на стиск розрізняють марки ангідритового цементу: 50, 100, 150 й 200. Застосовують такі в’яжучі для приготування штукатурних і кладочних розчинів, бетонів, штучного мармуру, у виробництві теплоізоляційних і оздоблювальних матеріалів.

Естріх-гіпс (високо випалювальний гіпс) – різновид ангідритових цементів. Матеріали з естріх-гіпсу відрізняються підвищеною водостійкістю й морозостійкістю, малою теплопровідністю, вони менш схильні до пластичних деформацій. Найпоширеніші області застосування естріх-гіпсу - штукатурні й декоративні розчини, штучний мармур, для влаштування мозаїчних підлог та ін.

Ангідритовий цемент й естріх-гіпс звичайно поєднують єдиним терміном - ангідритові в'яжучі, рідше (і менш правомірно) їх відносять до гіпсових в'яжучих. Застосування: електроізоляція, стінові блоки, гіпсобетони та ін.