7.Низкообжиговые гипсовые вяжущие вещества. Сырье, производство, твердение, свойства, применение.

Сырьем для производства гипсовых вяжущих служат природный гипсовый камень и природный ангидрид CaSO4, а также от¬ходы химической промышленности, содержащие двуводный или безводный сернокислый кальций, например фосфогипс.

Низкообжиговые гипсовые вяжущие вещества, которые получаются при температуре от 110 до 170 °С. В результате чего происходит следующая реакция: CaSO4 * 2 H2O ---> CaSO4 * 0.5 H2O + 1.5 H2O Низкообжиговые гипсовые вяжущие вещества представляют собой быстро схватывающиеся и быстро твердеющие вяжущие вещества. Если обжиг происходит в открытых аппаратах и удаление кристаллов воды происходит в виде пара, который разрыхляет структуру вяжущего и образует мелкие кристаллы с большим количеством дефектов и искажений, то в результате получается строительный гипс или бета модификация. Если обжиг осуществляется в закрытых аппаратах и удаление воды происходит в жидком виде, то образуются правильные крупные кристаллы и получается высокопрочный гипс или альфа модификация.

Твердение гипса Существует много различных теорий твердения вяжущих веществ, но наиболее распространенной является теория А.А. Байкова. Согласно его теории весь процесс твердения подразделяется на три периода. 1. Подготовительный На данном этапе происходит растворение гипса в воде. 2. Коллоидация На данном этапе происходит процесс взаимодействия гипса с водой с образованием новых гидратных соединений в высокодисперсном коллоидном состоянии, но коллоидное состояние неустойчивое, т.к. обладает большим запасом внутренней энергии и система стремится избавиться от избытка внутренней энергии и перейти в энергетически более выгодное состояние. Растворимость двуводного сернокислого кальция в воде меньше, чем полуводного гипса и поэтому раствор быстро становится насыщенным и перенасыщенным после чего наступает следующий этап. 3. Кристаллизация Данный этап характеризуется выделением в виде твердой фазы двуводного сернокислого кальция. Кристаллы растут, переплетаются друг с другом и происходит рост прочности всей системы.

Свойства гипса Все свойства строительного гипса альфа и бета схожи, разница заключается лишь в количестве воды затворения и в прочности. 1. Истинная плотность гипса ρ = 2600 - 2750 кг/куб.м. 2. Насыпная плотность - в рыхлом состоянии ρ нас. = 800 - 1100 кг/куб.м. - в уплотненном состоянии ρ нас. = до 1400 кг/куб.м. 3. Тонкость помола Данная величина характеризует степень измельчения вяжущего вещества. Она определятся остатком на сите №0.2. По степени измельчения гипс делится на следующие группы: а). Грубого помола (I). Максимальный остаток на сите №0.2 не более 23%; б). Среднего помола (II). Остаток на сите №0.2 не более 14%; в). Тонкого помола (III). Остаток на сите №0.2 не более 2%. Тонкость помола любого вяжущего вещества влияет на все остальные его свойства, в том числе: - чем тоньше помол, тем больше прочность; - чем тоньше помол, тем больше водопоглощение; - чем тоньше помол, тем короче сроки схватывания. 4. Сроки схватывания Различают два основных срока - это начало схватывания вяжущего вещества и конец схватывания. Сроки схватывания определяют с помощью прибора ВИКА. В зависимости от сроков схватывания вяжущие вещества делятся на: а). Быстро схватывающиеся (А). Начало схватывания не ранее 2 минут, конец - 15 мин.; б). Нормально схватывающиеся (Б). Начало схватывания через 6 мин., конец через 30 мин.; в). Медленно схватывающиеся (В). Начало схватывания через 20 мин., конец схватывания не нормируется. Часто короткие сроки схватывания затрудняют работу с гипсовыми вяжущими веществами, поэтому используют специальные добавки: - Замедлители твердения, которые замедляют процесс гидратации гипса. В основном замедлители твердения при добавлении в гипс на поверхности гипсовых частиц образуют трудно растворимые в воде соединения, которые препятствуют взаимодействию гипса с водой в следствии чего сроки схватывания замедляются. Примерами таких добавок могут служить: бура, борная кислота, соли фосфорной кислоты и др. Кроме того в гипс также добавляют поверхностно активные вещества, которые адсорбируются на поверхности частиц гипса в виде мономолекулярного слоя и препятствуют доступу воды к частице гипса. Примерами таких веществ могут быть: лигносульфонаты - Ускорители твердения, добавки которые увеличивают растворимость гипса в воде. Примерами таких добавок могут быть: хлорид натрия, хлорид калия, хлорид кальция и др. Кроме того в гипс могут вводиться специальные готовые центры кристаллизации, после их введения начинается интенсивный рост кристаллов именно вокруг затравки. Примерами таких веществ могут быть: двуводный сернокислый кальция и др. 5. Водопотребность Водопотребность - это количество воды затворения. Различают две водопотребности: а). Теоретическая водопотребность, т.е. количество воды затворения необходимое строго по реакции. Она составляет 18,6% от массы гипса; б). Практическая водопотребность, т.е. количество воды затворения необходимое для получения теста нормальной густоты. Для строительного гипса бета модификации практическая водопотребность составляет 50 - 70% от массы гипса. Для высокопрочного гипса альфа модификации практическая водопотребность составляет 30 - 40% от массы гипса. На водопотребность гипса также влияет тонкость помола, чем тоньше помол и больше тонких частиц, тем больше воды необходимо для затворения. Водопотребность влияет на все свойства гипса. 6. Прочность гипса Прочность гипса определяется на образцах балочках 4*4*16 см. приготовленных из гипсового теста нормальной густоты и определяется не ранее, чем через 3 часа после изготовления. Различают следующие марки гипса по прочности: Г2 - Г7, Г10, Г13, Г16, Г19, Г22, Г25. где Г25 означает, что в образцах гипсового вяжущего вещества возникли максимальные разрушающие напряжения равные 25 МПа. На прочность гипса влияет: - тонкость помола; - сроки схватывания; - водопотребность; - условия твердения. Примечание: Полное обозначение гипсового вяжущего Г-10-А-I - это означает, что гипс имеет прочность 10 МПа, быстро схватывающийся и грубого помола. 7. ВодостойкостьВодостойкость гипса очень низкая. Коэффициент размягчения находится в пределах 0.2 - 0.3, потому что гипс воздушное вяжущее вещество. 8. Огнестойкость Гипс имеет очень высокую огнестойкость. Гипсовые перегородки выдерживают воздействие открытого огня в течение 6 - 8 часов. Поэтому гипс применяется для изготовления перегородок в пожароопасных зданиях. 9. Долговечность Если изделие из гипса находится в сухих воздушных условиях, то его долговечность высокая. если на гипс воздействует влага или другие агрессивные факторы, то долговечность значительно снижается.

Применение гипсовых вяжущих веществ В основном гипс применяется и используется для следующих целей: 1. Гипс применяется в качестве добавки при изготовлении портландцемента; 2. Для изготовления сухой гипсовой штукатурки; 3. Изготовление перегородок; 4. Изготовление вентиляционных коробов и решеток; 5. Изготовление архитектурных украшений; 6. Изготовление огнеупорных стенок.