16. Гіпсові в’яжучі. Різновиди, властивості та використання.

Гіпсові в’яжучі речовини поділяються на 2 групи – низьковипалювані та високовипалювані.

Низьковипалювані гіпсові в’яжучі речовини отримують при нагріванні двоводного природного гіпсу до температури 150…160⁰С, при цьому відбувається часткова дегідратація з переходом його у напівводний гіпс. До цієї групи в’яжучих речовин відноситься будівельний гіпс, високоміцний гіпс.

Високо випалювані гіпсові в’яжучі речовини отримують випалюванням двоводного гіпсу при високих температурах – 700…900⁰С, при цьому двоводний гіпс повністю втрачає воду і перетворюється на ангідрит. До високовипалюваних належать такі в’яжучі речовини: ангідритовий цемент, естрих-гіпс.

Будівельний гіпс

Будівельний гіпс – це повітряна в’яжуча речовина, що складається переважно з напівводного гіпсу, отримана шляхом термічної обробки гіпсового каменю при температурі 150…160⁰С. При цьому гіпсовий камінь дегідратує за реакцією:

CaSO₄× 2H₂O ® CaSO₄× 0,5 H₂0 + 1,5 H₂O – q.

Технологія виготовлення будівельного гіпсу включає такі операції: подрібнення сировини, помел, просушування, теплообробка  (у варильних казанах, печах) при температурі 150…160⁰С.

 Твердіння будівельного гіпсу полягає в тому, що при замішуванні з водою в’яжуча речовина утворює пластичне тісто, яке пізніше перетворюється у каменеподібне тіло з певною міцністю. Це перетворення відбувається не відразу, а поступово і зумовлюється певними хімічними та фізичними процесами. Основна реакція при твердінні будівельного гіпсу ґрунтується на приєднанні води та утворенні двоводного сульфату кальцію:

CaSO₄× 0,5 H₂0 + 1,5 H₂O  ®  CaSO₄× 2H₂O.

Твердіння і набування міцності будівельного гіпсу пояснюється зростанням найменших (колоїдних розмірів) малорозчинних кристаликів двогідрату гіпсу у процесі утворення їх з розчину при сильному перенасиченні.  Є 3 етапи твердіння: 1 – підготовчий – утворення розчину, насиченого відносно продуктів гідратації; 2 – період колоїдації /тужавлення/ - перехід  новоутворень у розчин у гелеподібному вигляді (минаючи розчинення); 3 – період кристалізації /твердіння/, перекристалізація колоїдних часточок у великі кристали і утворення зростка. Процес твердіння можна прискорити підвищенням температури, але не більше за 65⁰С, щоб не відбулося повторної дегідратації; інший шлях – можна зменшити кількість води для замішування, додати  пластифікуючі добавки, покращити ущільнення.

Основні властивості будівельного гіпсу: тонкість помелу, водопотреба, водостійкість, строки тужавлення, марка, міцність при стиску, вигині, розтягу.

Тонкість помелу характеризується масою гіпсової в’яжучої речовини (% від проби не меншої за 50г), яка лишається внаслідок просіювання на ситі з вічками 0,2мм. За тонкістю помелу гіпс поділяється на такі ґатунки (ступені): І – грубий помел (залишок до 23%); ІІ – середній помел (залишок до 14%); ІІІ – тонкий помел – залишок до 2%.

Водопотреба визначається кількістю води, потрібною (у % до маси в’яжучої речовини) для приготування гіпсового тіста стандартної консистенції (діаметр розпливу коржика на віскозиметрі Суттарда 120±5мм).

Строки тужавлення гіпсових в’яжучих визначаються за приладом Віка, обладнаним голкою. Гіпс, як правило, є швидко  тужавіючою та швидко тверднучою речовиною. За термінами тужавлення гіпсові в’яжучі речовини поділяються на швидко тужавіючі (індекс А) – початок тужавлення через 2 хв. після замішування, а закінчення тужавлення через 15 хв.; нормально тужавіючі (індекс Б) – час тужавлення: початок до 6 хв., закінчення – 30 хв.; повільно тужавіючі (індекс В) – початок тужавлення не раніше, як через 30 хв., закінчення не нормується. Початком тужавлення вважають той час, коли голка приладу Віка не сягає дна на 5…7 мм; закінченням тужавлення є той час, коли голка занурюється у гіпсове тісто лише на 5…7мм.

Міцність гіпсу визначається випробуванням балочок розмірами 40х40х160мм, виготовлених з гіпсового тіста стандартної консистенції після двогодинного твердіння. Залежно від границі міцності при стисканні гіпс поділяється на марки від Г-2 до Г-25.

При маркуванні гіпсу подають інформацію про всі властивості. Наприклад, Г-5-А-ІІ – означає гіпс марки 5, швидко тверднучий, середнього помелу; Г-10-А-ІІІ – гіпс марки 10, швидко тверднучий тонкого помелу.

При твердінні гіпс розширюється. Його об’єм зростає на 1%, тому гіпсові відливки добре заповнюють форму. При висиханні тріщин не утворюється, тому заповнювач не застосовується. У воді міцність гіпсу втрачається. Водостійкість можна підвищити шляхом введення гідрофобних речовин або меленого гранульованого шлаку, вапна, портландцементу.

Застосування гіпсу:

• гіпсова штукатурка,

• стінові плити і панелі для стін та перегородок,

• вентиляційні короби (застосовують лише при вологості до 65%),

• декоративні, оздоблювальні вироби;

• для виготовлення штучного мармуру.

Високоміцний гіпс – різновид півводного гіпсу. При нагріванні природного гіпсу парою при тиску 0,13 МПа і температурі 124⁰С протягом 5 годин і при сушінні при температурі 140…160⁰С отримується  півводний гіпс a-модифікації. При цьому утворюються білі кристалики з водопотребою 40…45%, що дає змогу отримати міцніший гіпс. Випускають у обмеженій кількості. Застосовують у металургійній промисловості для виготовлення форм.

Формівний гіпс – це різновид будівельного гіпсу з тоншим помелом і вищою міцністю. Складається з b-півгідрату. Тонкість помелу – до 2,5%. Термін тужавлення: початок через 5 хв., закінчення  через 10…25 хв. Використання – для виготовлення форм, моделей, виробів для будівельної, керамічної, машинобудівної промисловості.