6. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

6.1. Классификация вяжущих веществ

Минеральными вяжущими материалами называют порошкообразные веще-

ства, которые при смешивании с водой образуют пластичное тесто, способное твердеть, превращаясь в камневидное тело. Это свойство вяжущих используют для изготовления: бетонов, строительных растворов, силикатного кирпича, асбоцементных и других необожженных искусственных материалов;

Неорганические вяжущие вещества делят на воздушные и гидравлические. Воздушные вяжущие в затвердевшем состоянии сохраняют прочность только

на воздухе.

Гидравлические вяжущие обладают гидравлическими свойствами. После первоначального затвердения на воздухе они способны сохранять прочность как на воздухе, так и в воде.

В отдельную группу выделяют вяжущие автоклавного твердения, которые твердеют при давлении 0,8…1,6 МПа и температуре 175…200 oС.

6.2. Воздушные вяжущие в ещества

К воздушным относят гипсовые и ангидритовые вяжущие, воздушную известь, магнезиальные вяжущие вещества, жидкое (растворимое) стекло.

6.2.1. Гипсовые вяжущие вещества

Общие сведения. Гипсовые вяжущие вещества – это воздушные вяжущие, состоящие в основном из полуводного гипса или ангидрида и получаемые тепловой обработкой сырья и помолом.

Сырьевые материала. Сырьем для получения гипсовых вяжущих чаще всего служит горная порода гипс, состоящая преимущественно из минерала гипса CaSО4 · 2H2О. Используют и ангидрит CaSО4, отходы промышленности (фосфогипс, борогипс и др.).

Классификация. Гипсовые вяжущие вещества подразделяются в зависимости от температуры тепловой обработки на две группы: низкообжиговые и высокообжиговые.

Низкообжиговые гипсовые вяжущие получают тепловой обработкой природного гипса при низких температурах (110…180 °С). Они состоят в основном из полуводного гипса, так как дегидратация сырья при указанных температурах приводит к превращению двуводного гипса в полугидрат:

CaSО4 · 2H2О = CaSO4 · 0,5H2O + l,5H2O.

К низкообжиговым гипсовым вяжущим веществам относятся строительный, формовочный и высокопрочный гипс.

Строительный гипс изготовляют низкотемпературным обжигом гипсовой породы (гипсового камня) в варочных котлах или печах. В первом случае гипсовый камень сначала размалывают, а потом в виде порошка нагревают в котлах. А во втором

– при обжиге в незамкнутом пространстве печи вода удаляется в виде пара.

50

Строительный гипс состоит в основном из кристаллов β – модификации CaSО4 · 0,5H2О, он содержит также некоторое количество ангидрида (CaSО4) и частицы неразложившегося сырья CaSО4 · 2H2О. По срокам схватывания гипсовые вяжущие делят на три группы: А ─ быстросхватывающиеся (2…15 мин), Б ─ нормально схватывающиеся (6…30 мин) и В – медленно схватывающиеся (не менее 20 мин). Прочность при сжатии составляет 10…12 МПа.

Высокопрочный гипс получают термической обработкой высокосортного гипсового камня в герметичных аппаратах под давлением пара. Он состоит в основном из α ─ модификации полуводного сульфата кальция, более активной, чем β ─ модификации. Поэтому прочность высокопрочного гипса при сжатии 15…25 МПа, а при специальной технологии производства ─ до 60 МПа. Из него изготавливают элементы стен и сборных перегородок, камни для стен.

Формовочный гипс состоит в основном из β ─ модификации полугидрата. Он содержит незначительное количество примесей и тонко размалывается. Применяют в керамической и фарфоро-фаянсовой промышленности для изготовления форм.

Высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества изготовляют путем обжига гипсового камня при высоких температурах 600…900 °С, поэтому они состоят преимущественно из ангидрита CaSО4, который частично подвергается термической диссоциации с образованием СаО. Небольшое количество оксида кальция в составе вяжущего играет роль активизатора, при взаимодействии вяжущего с водой. Можно получить ангидритовое вяжущее и без обжига помолом природного ангидрита с активизаторами твердения (известью, обоженным доломитом и т.п.).

Высокообжиговый гипс (в отличие от строительного гипса) медленно схватывается и твердеет, но его водостойкость и прочность присжатии выше ─ 10…20 МПа. Поэтому его применяют в кладочных и штукатурных растворах, при устройстве бесшовных полов, для изготовления "искусственного мрамора".

Для гипсовых вяжущих стандартом установлено 12 марок по пределу прочно-

сти при сжатии (МПа): Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25.

При этом минимальный предел прочности при изгибе для каждой марки должен соответствовать значению соответственно от 1,2 до 8 МПа.

Твердение и применение гипсовых вяжущих веществ. При твердении строительного гипса происходит химическая реакция присоединения воды и образования двуводного сульфата кальция:

CaSО4 · 0,5H2О + l,5H2O = CaSO4 · 2,0H2O.

Вскоре после затворения строительного гипса водой создаются условия для образования в пересыщенном растворе зародышей кристаллов двугидрата. Схватывание (загустевание) гипсового теста начинается с образования рыхлой пространственной коагуляционной структуры, в которой кристаллики двугидрата связаны слабыми ван- дер-ваальсовыми силами молекулярного сцепления. После схватывания происходит твердение, обусловленное ростом кристаллов новой фазы, их срастанием и образованием кристаллизационной структуры. Свежеизготовленные гипсовые изделия сушат (при температуре 60…70 °С), что повышает прочность контактов срастания кристаллов и самих изделий вследствие удаления пленочной воды.

Гипсовые вяжущие применяют для изготовления гипсовых деталей и гипсобетонных изделий – перегородочных панелей, сухой штукатурки и т.п., а также для приготовления штукатурных растворов (внутренней штукатурки) и получения гип-

51