Гипсовые вяжущие материалы

Гипсовыми вяжущими материалами называют вещества, состоящие из

полуводного гипса, или ангидрита, и получаемые путем нагрева исходного сырья и

его помола.

Гипсовые вяжущие материалы в зависимости от температуры обжига сырья делят

на две группы: низкообжиговые и высокообжиговые. Низкообжиговые материалы

являются быстротвердеюшими вяжущими. Их получают при нагреве природного

двуводного гипса Са8О4-2Н?О до температуры 200°С. при которой удаляется часть

химически связанной воды и образуется полуводный гипс:Са5О₍ - 2 Н,О= Са8О,

•0,5Н,О+1,5Н₂О,

К низкообжиговым гипсовым вяжущим материалам относятся строительный.

формовочный и высокопрочный гипс.

Строительный гипс — воздушный вяжущий материал, состоящий

преимущественно из полуводного гипса Са5Ог0.5Н_;О. Технология получения

строительного гипса довольно проста. Она включает несколько технологических

схем: а) предварительно дробленый материал размалывают в порошок, который

затем обжигают: б) исходное сырье после дробления обжигают и после этого

производят помол; в) помол и обжиг производят одновременно в одном аппарате

(этот способ получил название обжига во взвешенном состоянии).

Исходное сырье можно нагревать в шахтных печах, вращающихся сушильных

барабанах. В этом случае получается жженый гипс. Для тепловой обработки

природного гипса используют также и специальные варочные котлы, в которых

получают так называемый «варочный», или «вареный», гипс.

Исследования проф. А. В. Волжснского показали, что двуводный гипс можно

переводить в полуводный путем смешения молотого гипса с молотой негашеной

известью в соотношении 1:1. Получаемый таким способом продукт называют

гипсоизвестковым вяжущим материалом.

При смешении строительного гипса с водой образуется пластичное тесто, которое

Процесс твердения гипса протекает по реакции Са8О|-0.5Н?О + + 15Н₂О = Са5О.(-2Н:О, в результате чего образуется двуводный гипс, аналогичный исходном) материалу.

Основным показателями свойств строительного гипса являются предел прочности. тонкость помола и сроки схватывания. Прочность зависит от иСходноГо сырья, температуры дегидратации и тонкости помола. Первый сорт гипса в возрасте 1,5 ч имеет предел прочности при сжатии 5,5 МПа, а высушенного до постоянной массы -г- 10 МПа. второй — соответственно 4 и 7,5 МПа. Высокопрочный строительный гипс имеет предел прочности при сжатии до 30...40 МПа; тонкость помола — остаток на сите № 02— 15...35% от массы навески. Сроки схватывания строительного гипса ограничены: начало — 4...5 мин после затворения; конец — 6.,.30 мин. С целью увеличения сроков схватывания вводят добавки: известь (массовая доля 5%). сульфитно-спиртовую барду и др.

Применяется гипс для производства гипсовых и гипсобетонных изделий, приготовления штукатурных и кладочных растворов, отливки форм и моделей. При перевозке И хранении его необходимо защищать от влаги. При хранении даже в сухом месте активность гипса постепенно падает.

Формовочный гипс отличается от строительного более тонким помолом, более высокой прочностью и постоянством состава. Применяется для изготовления форм, моделей и изделий в различных областях промышленности. Высокопрочный гипс представляет собой вяжущее, состоящее из «-модификации полуводного сульфата кальция и получаемое нагревом двуводного гипса в герметических аппаратах под давлением пара или кипячением его в водных растворах некоторых солей с последующей сушкой и измельчением в порошок. Высокопрочный гипс имеет прочность на сжатие 25...30 МПа и более. Высокообжиговые вяжущие материалы получают нагреванием двуводного гипса до температуры свыше 600 "С. при которой исходный материал полностью теряет химически связанную воду и переходит в ангидрит Са5О₄. При затворении водой этот материал способен твердеть только в присутствии катализатора. В качестве катализаторов (активизаторов) используют растворимые сульфаты некоторых металлов (№_г5О₄, К25О4, Ре5О₄ и др.). а также воздушную известь, обожженный доломит, золу от сжигания горючих сланцев и др. Обычно эти добавки вводят при помоле ангидрита. Полученное вяжущее называют ангидритовым цементом. Ангидритовый цемент получают также из природного ангидрита, который перед помолом сушат при температуре 170... 180 "С. При твердении этого вяжущего образуется двуводный гипс СаЗО4-2Н₃О. Начало схватывания ангидритового цемента наступает не ранее 30 мин. а конец — не позднее 24 ч после затворения. Такое вяжущее не имеет гидравлических свойств, но его твердение наиболее энергично протекает в воздушно-влажной среде. Ангидритовый цемент выпускают четырех марок: 50. 100. 150 и 200. Используют для устройства бесшовных полов, приготовления штукатурных и кладочных растворов, бетонов, а также для подменил искусственного мрамора.

Нагревание ангидритового цемента до 900... 1000 "С приводит к частичной диссоциации ангидрита с образованием СаО. Получаемое вяжущее, известное под названием высокообожженного гипса (эстрихгипс). состоит в основном из безводного сернокислого кальция, содержание образовавшейся окиси кальция незначительно.

Вые око об ожженный гипс медленно твердеет. Начало схватывания наступает не ранее 2 ч после затворения. конец схватывания не нормируется. В результате схватывания и твердения эстрихгипса образуется двуводный гипс. Высокообожженный гипс вытекают трех марок: 100. 150 и 200. Применяется для тех же целей, что и ангидритовый цемент. МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

Магнезиальными вяжущими называют тонкомолотые порошки, содержащие окись магния и при затворении их водными растворами хлористого или сернокислого магния способные твердеть, приобретая свойства камня. Различают два вида магнезиальных вяжущих материалов: каустический магнезит и каустический доломит.

Каустический магнезит М§О получают путем обжига природного магнезита М§СО₃ до полного разложения и выделения из него СОг- Обжиг производят при температуре 750...850 °С в шахтных или вращающихся печах. Разложение идет по реакции М§С0₃->-->-М{>0 + СО;. Обожженный магнезит размалывают в шаровых и других мельницах.

При затворении водой каустический магнезит твердеет медленно: прочность изделий из него незначительна. Для устранения этого недостатка затворение производят растворами хлористого магния М§СЬ-6НзО или сернокислого магния М§5О₄-7Н;О. При этом скорость твердения и прочность резко возрастают. Начало схватывания наступает не ранее 20 мин, а конец—не позднее 6 ч после затворения.

Каустический магнезит называют также магнезиальным цементом. Магнезиальный цемент, затворенный водным раствором хлористого магния, через 28 сут твердения имеет предел прочности на сжатие до 30...40 МПа. По пределу прочности на сжатие образцов, изготовленных из раствора состава 1 : 3, для каустического магнезита установлены марки 400. 500, 600 (для доломита — 100, 150, 200, 300). Каустический магнезит в отличие от других вяжущих даст возможность получать высококачественные растворы и бетоны не только с каменными материалами, но и с органическими: древесными опилками, стружкой, кострой и т. д. При использовании б качестве заполнителя опилок получают ксилолит (дерево-камень), из которого изготовляют плиты для полов, плитки и другие изделия. Применяют каустический магнезит и для производства теплоизоляционных фибролитовых плит, пол)-чаемых из смеси стружки или костры, для производства газобетона, растворов и т. д.

Каустический доломит — вяжущее, состоящее из окиси магния и углекислого кальция М§О-СаСО₃. получаемое обжигом природного доломита МёСа(СО?)₃ при температуре 65О...75О°С с последующим помолом продукта обжига. Производство каустического доломита практически не отличается от производства каустического магнезита.

Путем обжига доломита при разных температурах можно получить следующие материалы: 1) каустический доломит, состоящий из М§О и СаСО₃; 2) доломитовый цемент, пол)¹часмый обжигом при температуре 75О...85О°С и содержащий в своем составе М§О. СаО и СаСО₃; 3) доломитовую известь, состоящую из окисей М§О и СаО и получаемую обжигом при температуре 900...1050 °С; 4) огнеупорный материал, получаемый обжигом доломита при 1380... 1500 °С до спекания. Для обеспечения нормального твердения б каустический доломит вводят растворы солей хлористого и сернокислого магния. Начало схватывания при обычной (18...20°С) температуре наступает через 3...10 ч, а конец — через 8...20 ч после затворения.

Изделия и материалы, полученные с использованием каустического доломита, имеют меньшую прочность, чем на каустическом магнезите. Через 28 сут каустический доломит имеет предел прочности при сжатии 10...20 МПа, и только в отдельных случаях он достигает 30 МПа.

Применяют каустический доломит для тех же целей, что и магнезит: для изготовления ксилолита, фибролита, теплоизоляционных материалов, различных бетонных и железобетонных надземных конструкций и т. д.

Магнезиальные вяжущие следует хранить в герметически закрытой таре, так как они гигроскопичны. РАСТВОРИМОЕ СТЕКЛО

Растворимое (жидкое) стекло — раствор силиката натрия или калия, обладающий вяжущими свойствами благодаря способности твердеть на воздухе с выделением аморфного кремнезема.

Сырьем для изготовления растворимого стекла служат молотый чистый кварцевый песок и кальцинированная сода иди сульфат натрия. Смесь этих материалов после тщательного перемешивания поступает в стекловаренную печь, где сплавляется, а затем при повышении температуры до 1400°С разжижается. Полученная стекломасса выпускается из печи в яму или вагонетки и вследствие быстрого охлаждения распадается на куски. Застывшие куски растворимого стекла называют силикат-глыбами. Для перевода в жидкое состояние силикат-глыбы дробят до получения частиц размером 6,..8 мм и загружают в автоклавы, куда под давлением 0.5... 0.8 МПа подают пар. растворяющий куска. Чаще применяют натриевое жидкое стекло, так как оно значительно дешевле, чем калиевое. Растворимое стекло может затвердевать только на воздухе. При испарении воды происходит повышение концентрации свободного коллоидного кремнезема и его. Жидкое стекло твердеет под действием углекислого газа. Реакция разложения имеет ввдКазО • п 5;О; + СО; + ш Н_гО = Ка'зСОз + п 8Юз • ш Н_ЕО. Значительно ускоряет процесс твердения растворимого стекла добавка кремнефтористого натрия К'э2$1Р6. который придаст водорастворимому стеклу водоустойчивость.

На основе растворимого стекла получают кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент, представляющий собой тонкоизмельченную смесь кварцевого песка и кремнефтористога натрия, затворенную жидким стеклом. Применяют жидкое стекло также для изготовления кислотоупорных растворов и бетонов, для защиты бетона и природного камня от коррозии, для приготовления кислотостойких в жароупорных бетонов в обмазок, растворов, огнезащитных а силикатных красок и др. Оно может быть использовано для укрепления грунтов пои СтрОительства яв-тмпЙ1П1.ни\ ггппга- я -гетея» ппис^ииоч- т