18. Высокопрочный гипс. Технология производства, свойства, применение в строительном комплексе.

Высокопрочный гипс – вяжущее, состоящее в основном из -модификации полуводного сульфата кальция, получаемое термической обработкой двуводного гипса в герметических аппаратах под давлением пара или кипячением его в водных растворах некоторых солей с последующей сушкой и измельчением в тонкий порошок. Высокопрочный гипс должен характеризоваться прочностью на сжатие не менее 25-30 МПа.

По ГОСТ 4013-74 для изготовления высокопрочного гипса можно применять лишь гипсовый камень 1-го сорта, содержащий не менее 95 % CaSO ∙ 2H O. Однако лучшие сорта высокопрочного гипса получают при использовании сырья с 95-97 % двугидрата и более.

Высокопрочный гипс можно изготовлять различными способами. Их сущность состоит в том, что сырье (в виде мелкой щебенки или порошка) первоначально подвергают тепловой обработке, при которой из двуводного гипса выделяется кристаллизационная вода в капельно-жидком состоянии, и он переходит в -полугидрат, имеющий вид крупных плотных кристаллов. Затем полученный материал сушат в условиях, исключающих возможность гидратации полугидрата, после чего его измельчают.

В зависимости от характера ТО все известные способы производства высокопрочного гипса разделяют на:

- автоклавные, основанные на обезвоживании гипса в среде насыщенного пара под давлением выше атмосферного в герметических аппаратах;

- термообработку в жидких средах, когда гипс обезвоживается в процессе кипячения в водных растворах некоторых солей при атмосферном давлении.

Автоклавные способы разделяют на такие, при которых:

1. обезвоживание осуществляют в автоклаве, а сушку продукта – в специальном аппарате;

2. обезвоживание и сушку проводят в одном аппарате.

По способу Ф.Т. Садовского и А.С. Шкляра гипсовый камень в виде щебня с размером кусков 10-40 мм пропаривают и сушат в автоклаве-запарнике (демпфере). В загруженный запарник первоначально подают насыщенный пар для ТО сырья под давлением 0,13 МПа при 124 С в течение 5 ч. В это время из двуводного гипса выделяется вода в жидком состоянии, причем образуется полугидрат в виде хорошо оформленных крупных кристаллов. Вода, получающаяся при конденсации пара, а также выделяющаяся из двуводного гипса во время ТО, скапливается на дне, откуда ее отводят через специальное устройство. По окончании прогрева гипс давление пара снижается до атмосферного. Открывают люк трубы, через которую подаются горячие топочные газы для сушки полученного полугидрата при 120-140 С в течение 3-5 ч. Отработанные газы отводят через боковые люки внизу запарника. Весь цикл обработки занимает 10-12 ч. Высушенный материал размалывают в шаровых мельницах.

Недостаток способа – значительная продолжительность ТО и повышенный расход топлива.

Способ самозапаривания Б.Г. Скрамтаева и Г.Г. Булычева предусматривает создание избыточного давления в запарниках в результате испарения из гипсового камня гигроскопической и части гидратной воды. Для этой цели были разработаны два типа самозапарников (вертикальный и вращающийся горизонтальный).

А.С. Разоренов и М.Т. Власова в 1940 г. показали возможность получения гипсовых изделий ТО двуводного гипса в автоклавах. Двугидрат измельчают в порошок, смешивают с заполнителями и водой, из получаемой смеси формуют изделия, запариваемые под давлением в формах. При этом двугидрат переходит в полугидрат. После термообработки изделия извлекают из автоклава, и они остывают в формах. В это время полугидрат связывается с водой, образуется двуводный гипс, что сопровождается твердением изделий.

Получение высокопрочного гипса варкой в жидких средах. Относительно низкая температура перехода двуводного гипса в полуводный (105-110 С), а также некоторое усложнение технологии при изготовлении высокопрочного гипса в аппаратах, работающих под давлением пара, предопределили разработку способов получения этого вяжущего термообработкой порошковидного двугидрата в растворах некоторых солей, точка кипения которых (105-115 С) при атмосферном давлении выше температуры дегидратации гипса. В этих условиях происходит интенсивная теплопередача от горячего солевого раствора к мелким частичкам двуводного гипса; он равномерно нагревается и быстро перекристаллизовывается в полугидрат с выделением воды в жидком состоянии. Идет интенсивный рост плотных и крупных кристаллов -полугидрата в жидкой среде. Все это создает предпосылки для получения высококачественных продуктов в короткие сроки. В качестве жидких сред могут применяться растворы многих солей.

Плотность гипса колеблется в пределах 2,6-2,75 г/см³. Объемная масса в рыхлонасыпанном состоянии обычно составляет 800-1100, в уплотненном – 1250-1450 кг/ м³. Водопотребность высокопрочного гипса составляет 30-40 %. Затвердевший гипс представляет собой твердое тело с высокой пористостью, достигающей 40-60% и более. С увеличением количества воды затворения пористость гипсового изделия возрастает, а прочность уменьшается.

Высокопрочной гипс – быстросхватывающееся вяжущее вещество. По СНиП I-В.2-69 начало схватывания высокопрочного гипса должно быть не ранее 4 мин, а конец схватывания – в пределах 8-20 мин от начала затворения гипсового теста.

По СНиП I-В.2-69 высокопрочный гипс в зависимости от прочности делят на семь марок: 200, 250, 300, 350, 400, 450 и 500. Марки высокопрочного гипса определяют испытанием на сжатие кубов размером 7,07х7,07х7,07 см, а на растяжение стандартных восьмерок, изготовляемых из теста нормальной густоты. Учитывая сложность получения высокопрочного гипса, следует стремиться изготовлять его с прочностью не ниже 40 МПа.

Деформативность. Объемное расширение высокопрочного гипса ограничивается 0,2%.

Гипсовые изделия огнестойки. Они прогреваются относительно медленно и разрушаются лишь после 6-8 ч. нагрева, т.е. при такой продолжительности пожара, которая маловероятна. Поэтому гипсовые изделия часто рекомендуют применять в качестве огнезащитных покрытий.

Гипс широко используют для изготовления разнообразных архитектурных, огнезащитных, звукопоглощающих и тому подобных изделий. Иногда изготовляют стеновые камни, панели и блоки, используемые при возведении наружных стен малоэтажных домов, а также зданий хозяйственного назначения. Высокопрочный гипс рекомендуется для изделий повышенной прочности. При этом необходимо защищать наружные гипсовые конструкции от увлажнения ( устройство надежной гидроизоляции на фундаментах под стенами, увеличенных свесов кровли и т.п.).