Гипсовые вяжущие вещества

Гипсовые вяжущие вещества – это воздушные вяжущие вещества, получаемые тепловой обработкой сырья с последующим помолом, состоящие в основном из сульфатов кальция.

Сырьем для их получения служат природные горные породы – гипсовый камень и ангидрит, а также отходы промышленности (фосфогипс, борогипс и др.).

В зависимости от температуры тепловой обработки гипсовые вяжущие подразделяются на низкообжиговые и высокообжиговые.

Низкообжиговые гипсовые вяжущие.

Низкообжиговые гипсовые вяжущие получают тепловой обработкой природного гипса при t^о = 140 - 180^о. Они состоят в основном из полуводного гипса, получаемого дегидратацией сырья:

Са SO_{4 *} 2H₂O ® CaSO_{4 *}0,5Н₂О + 1,5Н₂О

Эти вяжущие быстро твердеют, но обладают невысокой прочностью и водостойкостью. К достоинствам низкообжиговых гипсовых вяжущих можно отнести хорошие теплоизоляционные свойства, экологичность, способность регулировать влажность в помещениях. К ним относятся: строительный, высокопрочный и формовочный гипс.

Строительный гипс. Строительный гипс изготавливают низкотемпературным обжигом гипсового камня в открытых варочных котлах или печах. В этих условиях образуется b- СаSO₄ ·0,5Н₂О с мелкокристаллической структурой. Выпускают строительный гипс следующих марок: Г3, Г4, Г5 с пределом прочности при сжатии от 3 до 5 МПа. Важной характеристикой являются сроки схватывания. Схватывание гипса заключается в образовании пластичного теста, которое вскоре превращается в прочное камневидное тело. Начало схватывания определяется временем, за которое гипсовое тесто начинает терять свою пластичность – не ранее 4 минут. Конец схватывания определяется временем, за которое пластичность гипсом теряется полностью - не ранее 6 и не позднее 30 минут.

Применяют строительный гипс для изготовления гипсовых деталей и конструкций, гипсовых плиток для внутренней отделки, штукатурных растворов, гипсоволокнистых листов для отделки стен и потолков из гипса и бумажного волокна, гипсокартона.

Высокопрочный гипс. Его получают термической обработкой гипсового камня в герметически закрытых автоклавах в среде насыщенного водяного камня при давлении выше атмосферного. Он состоит из a-СаSO₄ ·0,5Н₂О в виде крупных и плотных кристаллов. Это обуславливает более плотную и прочную структуру, поэтому марки высокопрочного гипса Г15-Г25.

Используют высокопрочный гипс для гипсовых деталей, штукатурных растворов, а также моделей и форм.

Формовочный гипс. Он представляет собой b-СаSO₄· 0,5Н₂О, как и строительный гипс, но с меньшим содержанием примесей и более тонкого помола. Формовочный гипс применяют его в керамической и фарфоро-фаянсовой промышленности для изготовления форм.

В зависимости от сроков схватывания низкообжиговые гипсовые вяжущие подразделяются на три класса: А, Б и В (табл. 3)

Таблица 3 - Классификация гипсовых вяжущих по срокам схватывания

Вид вяжущего	Индекс сроков твердения	Сроки схватывания, мин
		начало, не ранее	конец, не позднее
Быстротвердеющий	А	2	15
Нормальнотвердеющий	Б	6	30
Медленнотвердеющий	В	20	Не нормируется

Твердение гипсовых вяжущих

При твердении низкообжиговых гипсовых вяжущих происходит химическая реакция присоединения воды и образования двуводного сульфата кальция:

CaSO₄ ·0,5Н₂О + 1,5Н₂О = СаSO₄ ·2H₂O

Согласно теории А.А. Байкова, твердение гипсовых вяжущих протекает в три этапа.

1 этап заключается в растворении полуводного гипса CaSO₄ ·0,5Н₂О, который имеет растворимость 8,5 г/л. Образующийся двугидрат СаSO₄ ·2H₂O обладает растворимостью значительно меньшей – 2 г/л. Раствор быстро насыщается, и происходит его пересыщение. Этот период соответствует началу схватывания гипсового теста.

2 этап представляет собой этап коллоидации (гелеобразования), характеризующийся слипанием частиц новой фазы и образованием геля (гипсового теста). По времени он соответствует концу схватывания гипса.

3 этап представляет собой собственно твердение. Гель кристаллизуется, происходит его уплотнение и набор прочности.

Твердение гипса можно регулировать, ускорять или замедлять. Для ускорения твердения вводят добавки-ускорители: хлористый натрий NaCl или кальций СаCl₂ , а также частицы молотого гипсового камня, служащие дополнительными центрами кристаллизации новой фазы. Для замедления твердения вводят водный раствор столярного клея, СДБ и др.