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.

Высокообжиговые гипсовые вяжущие.

Их изготовляют путем обжига гипсового камня при высокой температуре (600-1000^о). Они состоят преимущественно из безводного сульфата кальция. В отличие от низкообжиговых вяжущих, высокообжиговые гипсовые вяжущие медленно твердеют, но имеют более высокую прочность и водостойкость. К ним относятся ангидритовый цемент и эстрих-гипс.

Ангидритовый цемент. Его получают из гипсового камня при температуре 600-800^о.

СаSO₄ ·2H₂O = CaSO₄ + 2H₂O

Это медленносхватывающееся вяжущее вещество, для ускорения твердения которого вводят ускоритель твердения – известь СаО в количестве 3…5%. Начало схватывания ангидритового цемента не ранее 30 минут, конец – не позднее 24 часов. Марки по прочности Г5 –Г20.

Эстрих-гипс. Его получают при более высоких температурах (800-1000^о), при которых происходит частичное разложение сульфата кальция до СаО, т.е. ускоритель твердения образуется в процессе обжига.

СаSO₄ ·2H₂O = CaSO₄ + 2H₂O

↓ ↓

CaO + SO₂ + 0,5O₂

Начало схватывания эстрих-гипса не ранее 2 часов, конец – не нормируется. Марки по прочности Г5 –Г20.

Высокообжиговые гипсовые вяжущие применяют для штукатурных и кладочных растворов, получения искусственного мрамора, устройства бесшовных наливных полов и др.

Магнезиальные вяжущие вещества

Магнезиальные вяжущие вещества – тонкие порошки, главной составной частью которых является окись магния. Их получают путем умеренного обжига при горных пород – магнезита и доломита.

Каустический магнезит получают обжигом не до спекания природного магнезита в шахтных печах при температуре 650…800 ^оС, или во вращающихся печах при температуре 1000 ^оС.

MgCO₃ = MgO + CO₂­

При затворении водой протекает процесс твердения

MgO + H₂O = Mg(ОН)₂

Твердеет каустический магнезит очень медленно, и для ускорения твердения их затворяют не водой, а водными растворами магнезиальных солей (чаще всего хлоридом магния MgCl₂), которые играют роль ускорителя твердения.

Твердение ускоряется вследствие образования гидрооксихлорида магния

Mg(ОН)₂ + MgCl₂ + 3H₂O = 3MgO· MgCl₂·6 H₂O

Каустический магнезит имеет среднюю плотность 3,2…3,4 г/см³. Начало схватывания не ранее 20 минут, конец – не позднее 6 часов. Марки по прочности М 400,500, 600 (40…60 МПа). Утрамбованный каустический магнезит может достигать прочности при сжатии до 100 МПа.

Каустический доломит получают обжигом природного доломита при температурах 650…750 ^оС.

MgCO₃·СаCO₃ = MgO·СаCO₃ + CO₂­

Каустический доломит имеет среднюю плотность 2,8…2,9 г/см³. Начало схватывания не ранее 3 часов, конец – не позднее 20 часов. Марки по прочности М 100, 200, 300 (10…30 МПа). ). Утрамбованный каустический доломит может достигать прочности при сжатии до 50 МПа.

Другим важным свойством магнезиальных вяжущих является хорошее сцепление с деревом, на чем основано получение ряда материалов (фибролита, ксилолита).

Фибролит – (с греческого – волокнистый камень) представляет собой композиционный материал, состоящий из древесных стружек и древесных волокон, связанных магнезиальным вяжущим. Его используют в виде плит для устройства перегородок, перекрытий, теплоизоляции и др.

Ксилолит – (с греческого –деревокамень) представляет собой материал из древесных опилок и магнезиального вяжущего. Его применяют для бесшовных полов, а также в виде плит и плиток для отделки стен и полов.