Строительный гипс. Химическая реакция. Свойства. Марка гипса.
Гипс строительный - белый или сероватый порошок тонкого помола, получаемый из гипсового камня (природного гипса) путём обжига при температуре 140- 190 С; быстросхватывающееся и быстро-твердеющее вяжущее вещество. Гипс строительный применяется для штукатурных работ, изготовления гипсобетона, гипсовых строительных изделий, отливок, форм, а также в качестве добавки к др. вяжущим (например, извести, цементам). Выпускается 12 марок гипса строительного. Для отделочных работ в помещении используют в основном гипс строительный марок от Г-2 до Г-7 (группа Б), имеющий прочность при сжатии 0,2-0,7 МПа (2-7 кгс/см2), с началом схватывания не ранее 6 мин и окончанием схватывания не позднее 30 мин. Строительный гипс (или как его иначе называют алебастр) - единственное вяжущее вещество, которое в процессе твердения расширяется и увеличивается в объёме до 1 %, в то время как известковое тесто и цемент при твердении дают значительную усадку.
Быстрое схватывание (твердение) гипсовых строительных растворов не всегда удобно. Чтобы замедлить схватывание, к гипсу добавляют известковый или глиняный раствор либо специальный замедлитель из 0.5-2%-ного раствора буры (все растворы готовят на воде). Затвердевший гипс характеризуется высокой прочностью и относительно низкой плотностью (1200-1500 кг/м3); он более чем в 2 раза легче затвердевшего цемента, а значит, и существенно менее теплопроводен.
Строительный гипс получают из природного минерала – гипсового камня CaSO4·2H2O или из минерала ангидрита CaSO4, а также из отходов некоторых отраслей химической индустрии. Природный гипс содержит примеси глины, песка, известняка, колчедана. Для его использования в качестве строительного материала примеси не должны превышать 35%.
Строительный гипс получают из природного минерала – гипсового камня CaSO4·2H2O или из минерала ангидрита CaSO4, а также из отходов некоторых отраслей химической индустрии. Природный гипс содержит примеси глины, песка, известняка, колчедана. Для его использования в качестве строительного материала примеси не должны превышать 35%.
Гипсовый камень при нагревании примерно до 140°C теряет часть воды и переходит в алебастр (полуводный гипс CaSO4·0,5H2O) в соответствии с уравнением
CaSO4·2H2О = CaSO4·0,5H2О + 1,5H2О
При замешивании с водой измельченного полуводного гипса CaSO4·0,5H2O происходит ее поглощение вновь до состояния дигидрата CaSO4·2H2O и масса превращается в твердое тело. Это свойство гипса широко используют в травматологии, ортопедии и хирургии для изготовления гипсовых повязок, обеспечивающих фиксацию отдельных частей тела. Отвердевание замешанного с водой гипса сопровождается небольшим увеличением объема. Это позволяет проводить тонкое воспроизведение всех деталей лепной формы, что широко используют скульпторы и архитекторы. Для придания скульптурному изделию вида «слоновой кости» слепок пропитывают раствором парафина или стеарина в бензине. Воскообразное вещество, остающееся после испарения летучих углеводородов, заполняет поры и предохраняет гипс от атмосферных воздействий.
При повышении температуры до 220°C двуводный гипс полностью теряет воду, образуя безводный CaSO4, который лишь при вылеживании поглощает влагу и переходит в полугидрат. Однако если обжиг вести при температуре выше 220°C, то получается безводный CaSO4, который влагу уже не поглощает и не «схватывается» при затворении водой. Его называют мертвым гипсом. Однако мертвый гипс может быть использован для получения ангидритового цемента при добавлении 1...5% извести.
Строительный гипс получают прокаливанием природного гипса или ангидрита при температуре около 1300°C. При этой температуре выделяется триоксид серы по реакции CaSO4 = CaO + SO3 и получается твердый раствор CaО в CaSO4. При замешивании с водой измельченный продукт быстро образует очень твердую и плотную массу. Начало схватывания затворенного с водой строительного гипса наступает не ранее 4 мин, конец схватывания – не ранее 6 мин, но и не позднее 30 мин.
СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА
По техническим требованиям (ГОСТ 125-79 (с изм.)) качество строительного гипса оценивается по следующим основным показателям:
- тонкости помола;
- водопотребности;
- срокам схватывания;
- прочности (марка).
ПРОЧНОСТЬ. Прочность гипса определяют на образцах-балочках размером 4 x 4 x 16 см, изготовленных из теста нормальной густоты. Перед испытанием образцы хранятся в воздушно-сухих условиях при температуре 20±2 °С. Испытание образцов производится через два часа после их изготовления. Образцы испытываются на изгиб, а их половинки - на сжатие. Для гипсовых вяжущих установлены следующие марки - табл. 1.
Строительный гипс. Твердение гипса. Область применения.
ТВЕРДЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА
При затворении строительного гипса водой вяжущее образует пластическую массу, которая впоследствии превращается в твердое тело. При твердении происходит гидратация полуводного гипса с превращением его в двуводный по уравнению
CaSO4·0,5H2O + 1,5Н2О = CaSО4·2H20.
Следовательно, при твердении идет процесс, противоположенный происходящему при обжиге. При гидратации β-полугидрата выделяется 133 кДж теплоты на один килограмм полугидрата. Теоретически для гидратации полуводного гипса требуется 18,6 % воды от массы вяжущего вещества.
ПРИМЕНЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА
Строительный гипс находит применение среди современных строительных и отделочных материалов и используется главным образом для производства гипсовых и гипсобетонных изделий, применяемых во внутренних частях зданий (перегородочные панели и плиты, вентиляционные короба, сухая штукатурка, изготовление искусственного мрамора и др.).