Гипсовые вяжущие вещества

Карнизы выполняют из известково-гипсового раствора. Известково-гипсовые растворы приготавливают небольшими размерами до 5 л., чтобы их можно использовать в течение нескольких минут. Для приготовления порции раствора в ящик наливают воду и, насыпая туда тонким слоем гипсовые вяжущие, и все быстро перемешивают до образования гипсового сметанообразного теста, после туда добавляют известковый раствор и также быстро перемешивают и тут же используют в работе.

Гипсовые вяжущие вещества - это воздушные вяжущие, состоящие преимущественно из полуводного гипса CaSO4 * 0.5 H2O или ангидрита СаSO4. Гипс CaSO4 * 2H2O - минерал пластинчатого, волокнистого или зернистого строения, истинная плотность 2,2 - 2,3 г/см? мягкий (твердость 2). Растворимость гипса 2,05 г / л, т.е. приблизительно в 70 раз больше, чем CaSO3. Цвет гипса белый, серый, желтоватый или красноватый. Разновидности - селенит (волокнистое строение), алебастр (мелкокристаллическая структура, снежно-белый цвет).

Из-за высокой растворимости минерала гипсовые породы не устойчивы. Используют их в основном для изготовления гипсовых вяжущих веществ, а также в качестве добавки при производстве портландцемента. Их получают в результате тепловой обработки сырья и размола. Сырьем для гипсовых вяжущих веществ в основном являются горные породы - гипс, состоит преимущественно из минерала гипса CaSO4 * 2H2O, природный ангидрит CaSO4 и некоторые отходы промышленные (фосфогипс - от переработки природных фосфатов на суперфосфат, борогипс т.п.), основой и составной частью которых является сернокислый кальций. Можно применять природное сырье, что содержит гипс в виде гажи и глиногипса.

В зависимости от температуры тепловой обработки сырья гипсовые вяжущие вещества делятся на две группы: низко - и высокопрочные.
Низкопрочные гипсовые вяжущие вещества получают тепловой обработкой природного гипса при низких температурах (110 - 160 ° C). Они состоят преимущественно из полуводного гипса, поскольку дегидратация сырья при указанных температурах вызывает преобразования двоводного гипса на гидрат CaSO4 * 0,5 H2O.
CaSO4 * 2 H2O = CaSO4 * 0,5 H2o + 1,5 H2O
Реакция дегидратации происходит с поглощением теплоты. Чтобы добыть 1 кг полуводного гипса из двогидрата, теоретически нужно затратить 580 кДж. К низкопрочным гипсовым вяжущим веществам относятся: строительный, формовочный и высокопрочный гипс.

Строительный гипс изготавливают при низкотемпературном выжигании гипсовой породы (гипсового камня) в варочных котлах или печах. В первом случае гипсовый камень сначала размалывают, а дальше в виде порошка нагревают в вертикальных котлах.

Существуют промышленные установки, в которых сочетаются размол и выжигания. При обжиге в открытых аппаратах, которые соединяют с атмосферой, вода из сырья удаляется в виде пара, и гипсовое вяжущее вещество состоит преимущественно из мелких кристаллов - модификации CaSO4 * 0,5 H2O, содержащей также определенное количество ангидрата CaSO4. На отдельных заводах после обжига гипс повторно размалывают. Он принадлежит к мелкой кристаллической разновидности гипсового вяжущего вещества, увеличивает водопотребление при замешивании строительного гипса водой до стандартной консистенции теста. В затвердевшем состоянии строительный гипс имеет невысокую прочность (2 - 16 МПа), которая уменьшается с увлажнением образцов.

Формовочный гипс состоит также преимущественно из модификаций напивгидрата сульфата кальция CaSO4 * 0,5 H2O. Он содержит независимое количество добавок. Применяют такой гипс в керамической фарфорофаянсовой промышленности для изготовления форм.

Высокопрочный гипс получают термической обработкой высокосортного гипсового камня в герметичных аппаратах в среде насыщенного пара при давлении, выше атмосферного (в автоклавах при давлении 0,15 - 0,3 МПа), либо при кипячении его в водных растворах некоторых солей с последующей сушкой и размолом на тонкий порошок. Такой гипс состоит в основном из модификаций полуводного сульфата кальция в виде крупных и плотных кристаллов, характеризуются сниженным водопотреблением по сравнению с напивгидратом.

Это предопределяет плотную структуру затвердевшего вещества - CaSO4 * 0,5 H2O и прочность на сжатие 15 - 25 МПа, которая по специальной технологии может достичь 60 - 70 МПа. Высокопрочный гипс выпускают пока, что в небольшом количестве и применяют преимущественно в металлургической промышленности для изготовления форм.

Высокопрочные гипсовые вяжущие вещества изготовляют обжигом гипсового камня при высокой температуре (600 - 950 ° С), поэтому они состоят преимущественно из ангидрата CaSO4, частично делятся термической диссоциацией с образованием CaO, активизирующим химическое взаимодействие вяжущего вещества с водой и ускоряющим процессы твердения. Можно получить ангидритовое вяжущее вещество и без обжига - размола природного ангидрита с активизаторами твердения (известью, обожженным доломитом т.д.). Высокопрочный гипс (эстрихгипс) в отличие от строительного медленно сжимается, (начало схватывания наступает не ранее чем через 2 часа) и затвердевает, но его водостойкость и местное сжатие выше (10 - 20 МПа), поэтому его используют для отделки бесшовных полов, в растворах для штукатурки и кладки, для изготовления "искусственного мрамора".

Твердение гипсовых вяжущих веществ происходит вследствие растворения полуводного сернокислого кальция и появления насыщенного раствора, в котором происходит реакция гидратации с образованием двоводного сернокислого кальция:
CaSO4 * 0,5 H2O + 1,5 H2O CaSO4 * 2H2O
По теории А. А. Байкова, можно выделить три этапа твердения гипсовых вяжущих:
1). Подготовительный - образование раствора, насыщенного отношением продуктов гидратации;
2). Период колоидации (твердения) - переход новообразования в раствор в гелеобразном виде (минуя растворения);
3). Период кристаллизации (твердения) - перекристаллизация коллоидных частичек в крупные кристаллы и образования сростки.

При гидратации 1 кг напивгидрата выделяется теплота, равная 113 кДж. Теоретически для гидратации полуводного гипса с образованием двоводного требуется 18,6% воды к массе гипсовой вяжущего вещества. Практически для образования легкоформованной пластической смеси строительного гипса требуется 50 - 70% воды, а высокопрочной - 30 - 40% воды. Через значительное количество химически несвязанной воды затвердевший гипс имеет большую пористость (40 - 60% и более). Пористость будет меньше, если использовать высокопрочный гипс. Свежеизготовленные гипсовые изделия сушат при температуре 60 - 70 ° С, благодаря чему повышается прочность контактов роста кристаллов и самих изделий вследствие удаления пленки воды.

Можно обойтись и без сушки, если уменьшить количество воды замешивания, введя в гипсовые растворы и бетон, пластифицирующие добавки и применив интенсивное уплотнение.