Вопрос: Гипсовые вяжущие вещества.

В строительстве и промышленности издавна применяют гипсовые вяжущие материалы - строительный гипс, формовочный и высокопрочный, эстрих-гипс.

В строительной практике гипс иногда называют алебастром (от греч. alebastros - белый). Эти минеральные вяжущие воздушного твердения образуются путем тепловой обработки и помола сырья, содержащего дву-водный или безводный сульфат кальция.

Производство. При нагревании природного двуводного гипсового камня происходит частичная его дегидратация, при этом образуется полуводный сульфат кальция р-модификации

Обжиг тонкоизмельченного природного гипса протекает при низких температурах (ПО... 180 °С) в котлах; кристаллизационная вода при этом выделяется в виде водяного пара, поэтому говорят, что гипс «варят» в котле.

Гипсовые вяжущие вещество обладает рядом особенностей: быстро схватывается и твердеет, обладает повышенной водопотребностью и пористостью, в начальный период твердения увеличивается в объеме, обладает низкой водостойкостью, подвержен деформациям ползучести.

Для образования пластичного гипсового теста требуется 50...60 %, а для гидратации - 20 % воды от его массы. Для гипса проблема снижения водопотребности и соответственно уменьшения пористости и повышения прочности была решена путем получения гипса термообработкой не на воздухе, а в среде насыщенного пара (в автоклаве при давлении 0, 3...0, 4 МПа) или в растворах солей (СаС12, MgCl2 и др.). В этих условиях образуется другая кристаллическая модификация полуводного гипса -а-гипс, имеющий вопотребность 30...40 %.

Гипс амодификации называют высокопрочным, так как благодаря пониженной водопотребности он образует при твердении менее пористый и более прочный камень, чем обычный гипс Р-модификации. Из-за трудностей производства высокопрочный гипс не нашел широкого применения в строительстве.

Свойства. По срокам схватывания и твердения гипсовые вяжущие делят на три группы: А - быстротвердеющие (начало схватывания - не ранее 2 мин, конец - не позднее 15 мин), Б -нормальнотвердеющие (начало схватывания - не ранее 6 мин, конец - не позднее 30 мин), В - медленнотвердеющие (начало схватывания - не ранее 20 мин, конец не нормируется).

Замедляют схватывание гипсовых вяжущих введением в гипсовое тесто растворов столярного клея, лигносульфонатов технических (ЛСТ) и других добавок.

Прочность гипсовых вяжущих определяют по результатам испытания образцов-балочек размером 40x40x160 мм из гипсового теста нормальной густоты через 2 ч после изготовления. За это время гидратация и кристаллизация вяжущего завершаются.

По пределу прочности при сжатии и изгибе гипсовые вяжущие делят на 12 марок: от Г-2 до Г-25. Марку определяют по пределу прочности при сжатии и изгибе

Для изготовления строительных изделий используют в основном гипсовые вяжущие марок от Г-2 до Г-7.

Плотность затвердевшего гипсового камня низкая (1200......1500 кг/м3) из-за значительной пористости. Высокая пористость объясняется тем, что для получения пластичного удобоукладываемого теста при затворении гипсовых вяжущих воды берут в два-три раза больше, чем требуется для гидратации полуводного гипса. После затвердевания в гипсовых вяжущих остается значительное количество свободной воды (до 30 % от массы гипса). Такой влажный гипсовый камень характеризуется пониженной прочностью. Для повышения прочности избыток воды удаляют высушиванием гипсовых изделий при температуре не более 70 °С.

Гипсовое вяжущее - одно из немногих вяжущих, расширяющихся при твердении (увеличение в объеме достигает 0, 2 %). Способность расширяться позволяет применять гипсовое вяжущее (в отличие от большинства других вяжущих) без заполнителей, не боясь трещинообразования от усадки. Введением в гипсовое тесто органических (опилки, стружки) или минеральных пористых (керамзит, аглопорит) заполнителей можно снизить плотность и стоимость изделий из гипса.

Недостаток гипсовых вяжущих - гигроскопичность, которая вместе с низкой водостойкостью приводит к потере прочности гипсовых изделий во влажных условиях и к коррозии стальной арматуры.

Применение. В штукатурных работах применяют гипсовые вяжущие всех марок, среднего и тонкого помола, нормального и медленного схватывания. Добавка гипсовых вяжущих ускоряет схватывание известково-песчаных paci воров и повышает прочность штукатурного слоя, придает его поверхности гладкость и белизну. Гипсовые вяжущие марок Г-2...Г-7 применяют для изготовления гипсовых деталей и гипсобстонных изделий: панелей для перегородок, листов сухой штукатурки, растворов для внутренней штукатурки и гипсоцементно-пуццолановых вяжущих; марок Г-5...Г-25 тонкого помола с нормальными сроками схватывания - для изготовления форм и моделей фарфоровых, фаянсовых и других керамических изделий (формовочный гипс). Гипсовые вяжущие служат основой для приготовления мастик для приклеивания гипсокартонных листов.

Ангидритовое вяжущее и высокообжиговый гипс — медленносхватывающиеся и медленнотвердеющие вяжущие, состоящие из безводного сульфата кальция CaS04 и активизаторов твердения.

Безводный сульфат кальция существует в природе в виде минерала - ангидрита, однако даже в тонкоразмолотом состоянии он не обнаруживает вяжущих свойств.

Ангидритовый цемент получают обжигом природного гипса при 600...700 °С до полной дегидратации, т. е. до образования ангидрита с последующим помолом с добавками минеральных веществ; возможно также использование природного ангидрита, подвергаемого только сушке и размолу. Используют щелочные активизаторы: известь (3...5 %) или основные шлаки (10... 15 %) и растворимые сульфаты: Na2S04, Al2(S04)3, FeS04 и др. (0, 5... 1 %). В присутствии указанных добавок ангидрит взаимодействует с водой и приобретает способность схватываться и твердеть. Предел прочности при сжатии у ангидритового цемента составляет 10...20 МПа, начало схватывания наступает не ранее 30 мин, конец - не позднее 24 ч.

Высокообжиговый гипс (эстрих-гипс) получают при обжиге гипсового сырья при температуре 850...900 °С. При этом происходит его частичная диссоциация с образованием СаО, который служит активизатором твердения ангидрита. Тонкоизмельченный порошок и является высокообжиговым гипсом (эстрих-гипсом). Начало схватывания теста из эстрих-гипса наступает не ранее чем через 2 ч, конец схватывания не нормируется.

Благодаря пониженной водопотребности (у эстрих-гипса она составляет 30..35 % против 50...60 % у обычного гипса) эстрих-гипс после затвердевания образует более плотный и прочный материал. По прочности при сжатии образцов-кубов различают марки эстрих-гипса 100, 150 и 200. Его применяют для изготовления декоративных и отделочных материалов и изделий, например искусственного мрамора, штукатурных растворов и др.

Перевозят гипсовые вяжущие в мешках или без упаковки, навалом. При этом их защищают от увлажнения и загрязнения. Даже при хранении в сухих условиях гипсовые вяжущие быстро утрачивают активность, так как обладают высокой гигроскопичностью (после трех месяцев хранения потеря активности составляет примерно 30 %).