Гипсовые вяжущие вещества (сырье, получение, разновидности, характеристики и назначение).

Гипсовыми вяжущими называют материалы, состоящие из полуводного гипса CaSO4-0,5H2O или ангидрита CaS04 и образуемые в результате тепловой обработки и помола сырьевых материалов, включающих двуводный или безводный сернокислый кальций. Двуводный гипс — минерал, входящий в различные горные породы — гипсовый камень, глиногипс и др., а также в искусственные продукты — отходы промышленности — фосфо-гипс, борогипс и др.Сырьем для производства гипсовых вяжущих веществ служат сульфатные горные породы, содержащие преимущественно минерал двуводный гипс. При тепловой обработке природный гипс постепенно теряет часть химически связанной воды, а при температуре от 110 до 180°С становится полуводным гипсом. После тонкого измельчения этого продукта обжига получают гипсовое вяжущее вещество. При тепловой обработке природного гипса в герметически закрытых аппаратах и, следовательно, при повышенном давлении пара химически связанная вода выделяется в капельно-жидком состоянии с образованием при температуре примерно 95... 100°С а-модификации полуводного гипса.<.P> Обе модификации полуводного гипса отличаются между собой: модификация полугидрата отличается крупнокристаллическим строением. Гипсовые вяжущие вещества условно разделяют на строительный, формовочный и высокопрочный гипсы. Гипс строительный является продуктом обжига тонкоизмельченного двуводного гипса. На отдельных заводах после обжига гипс подвергают вторичному помолу. Он относится к мелкокристаллической разновидности гипсового вяжущего вещества, что увеличивает водопотребность при затворении строительного гипса водой до стандартной консистенции теста. В отвердевшем состоянии обладает невысокой прочностью — 2... 16 МПа. Но прочность на сжатие уменьшается с увлажнением образцов. Гипс формовочный состоит также из полугидрата сульфата кальция, отличаясь от гипса строительного большей тонкостью помола. Гипс высокопрочный является продуктом тонкого помола а-полугидрата, получаемого в результате тепловой обработки в условиях, в которых вода из гипса выделяется в капельно-жидком состоянии. Такие условия возможны в автоклаве в среде насыщенного пара при давлении 0,15... 0,3 МПа. Вместо автоклавов возможно использование в качестве тепловой среды водных растворов некоторых солей, например хлористого кальция. Отличительной особенностью гипсовых вяжущих веществ является их низкий срок схватывания, что вызывает определенное неудобство при производстве строительных работ. По срокам схватывания они разделяются на быстро-, нормально- и медленнотвердеющие. Для продления сроков схватывания в гипсовое тесто нередко вводят добавки-замедлители, например кератиновый клей, сульфитно-дрожжевую бражку и др. Они адсорбируются частицами гипса, что затрудняет их 'растворение и начало схватывания. Рассмотренные разновидности гипсовых вяжущих веществ применяют для различных целей. Строительный и формовочный с большим успехом используется при производстве гипсовых перегородочных панелей, сухой штукатурки, гипсолитных деталей, вентиляционных коробов, огнезащитных и звукопоглощающих изделий. Широкое использование всех этих изделий обусловливается относительной влажностью воздуха не более 60%, так как увлажнение гипсового изделия всегда связано с понижением прочности и ростом необратимых пластических деформаций (ползучести). Известны определенные меры повышения водостойкости гипса и изделий, например добавлением синтетических смол, пропиткой гидрофобными веществами, интенсивным уплотнением при формовании изделий.

46. Основные свойства гипсовых вяжущих и методика их определения.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАНДАРТНОЙ КОНСИСТЕНЦИИ (НОРМАЛЬНОЙ ГУСТОТЫ) ГИПСОВОГО ТЕСТА. Гипсовое тесто представляет собой пластичную тестообразную массу, состоящую из гипсового вяжущего и воды, взятых в опреде­ленном соотношении и тщательно перемешанных до полной одно­родности. Количественное соотношение воды и гипсового вяжуще­го в тесте называется водогипсовым отношением (В/Г). Стандартная консистенция (нормальная густота) гипсового теста определяется по диаметру его расплыва при вытекании из полого цилиндра без дна (вискозиметра Суттарда) при его поднятии. Диа­метр расплыва теста стандартной консистенции должен быть равен (180±5) мм. Количество воды, соответствующее нормальной густоте, выра­жается в процентах как отношение массы воды, необходимой для получения гипсовой смеси стандартной консистенции, к массе гип­сового вяжущего: Х % = —■ 100. Методика испытаний. Определение нормальной густоты гипсового вяжущего произво­дят на приборе (вискозиметре Суттарда) из нержавеющего металла с полированной внутренней поверхностью в виде цилиндра высотой 100 мм внутренним диаметром 50 мм. На стекле или специальной лом, нанесены концентрические диаметр, облегчающие замер рас- плыва. Последовательность действий во время опыта: Подготовить вискозиметр Суттарда. Тщательно очистить ци­линдр, протереть влажной мягкой тканью его внутреннюю поверх­ность и стекло и разместить цилиндр строго в центре окружностей. Круглодонную чашку для затворения гипсового теста также следует очистить и протереть влажной тканью. Отвесить 300 г гипса и отмерить воду (50.70 % от массы гипса). Влить воду в смесительную чашку, а затем в течение 2.5 с всыпать гипсовое вяжущее (а не наоборот). Массу перемешивать ручной мешалкой снизу вверх в течение 30 с, начиная отсчет вре­мени от начала всыпания ГВ в воду до получения вполне однород­ной массы. После окончания перемешивания цилиндр, установленный в центре стекла, быстро наполнить гипсовым тестом, излишки кото­рого срезать влажным ножом или линейкой. Через 45 с от начала засыпания гипса в воду или через 15 с после окончания перешива- ния цилиндр очень быстро поднимают строго вертикально на высо­ту 15.20 см и отводят в сторону. Время перемешивания строго со­блюдают, так как вязкость гипсового теста быстро возрастает со временем, и нарушение продолжительности перемешивания дает искаженные результаты испытания. Гипсовое тесто растекается по поверхности стекла в виде кони­ческой лепешки, нижний диаметр которой характеризует конси­стенцию теста. Диаметр расплыва измеряют непосредственно после поднятия цилиндра в двух перпендикулярных направлениях с погрешностью не более 5 мм и вычисляют среднее арифметическое значение. Если диаметр расплыва не соответствует 180±5 мм, испытание повторя­ют с иным количеством воды. Если диаметр лепешки - меньше 18 см, - тесто слишком густое, следовательно, воды для затворения гипса взято мало. Если диаметр лепешки - больше 18 см, - тесто слишком жидкое и содержит лиш­нюю воду. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ НА РАСТЯЖЕНИЕ ПРИ ИЗГИБЕ И НА СЖАТИЕ ОБРАЗЦОВ ИЗ ГИПСОВОГО КАМНЯ Согласно ГОСТ 23789, прочность затвердевшего гипсового теста (гипсового камня) характеризуется пределом прочности на растя­жение при изгибе и на сжатие. В зависимости от этих показателей различают марки гипсовых вяжущих. Методика испытаний. Определение предела прочности при изгибе и сжатии на образ­цах из гипсового вяжущего производят по ГОСТ 23789-79 следую­щим образом: 1. Изготавливают три образца-балочки размером 40х40х160 мм. Для этого берут пробу гипсового вяжущего массой 1,3 кг и в течение 20 с засыпают в чашку с водой, взятой в количестве, необходимом для получения теста стандартной консистенции (нормальной густо­ты). После засыпания вяжущего смесь интенсивно перемешивают ручной мешалкой в течение 60 с до получения однородного теста, которое затем немедленно заливают в металлические формы, внут­ренняя поверхность которых слегка смазана минеральным маслом. Отсеки формы наполняют одновременно, для чего чашку с гип­совым тестом равномерно продвигают над формой, разливая гипсо­вое тесто тонкой струей. Для удаления вовлеченного воздуха после заливки форму встря­хивают, поднимая и опуская ее за торцовую сторону на высоту 8.10 мм. После наступления начала схватывания излишки гипсо­вого теста снимают линейкой или ножом, передвигая их по верхним граням формы перпендикулярно к поверхности образцов. Через 15±5 мин после конца схватывания образцы извлекают из формы, осматривают, маркируют и хранят в помещении для испы­таний. Определяют прочность образцов, изготовленных из гипсового теста стандартной консистенции, через 2 ч после контакта гипсово­го вяжущего с водой. Определение предела прочности на растяжение при изгибе про­изводят испытанием трех образцов-балочек на приборе МИИ-100 или на другом испытательном приборе. Образец устанавливают на опоры прибора таким образом, чтобы грани, которые были горизон­тальными при изготовлении, находились в вертикальном положе­нии (рис. 5.2). Включают прибор и доводят образец до разрушения. На шкале прибора фиксируют числовые значения предела прочно­сти при изгибе в кгс/см или МПа. Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое результатов трех испыта­ний и переводят в МПа. Полученные после испытания на изгиб шесть половинок бало- чек сразу подвергают испытанию на сжатие. Для этого каждую по­ловинку балочки помещают между двумя пластинами таким обра­зом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к продольным стенкам форм, находились на плоскостях пластин, а упоры пластин плотно прилегали к торцовой гладкой стенке образ­ца. Образец вместе с пластинами подвергают сжатию на прессе. Время от начала равномерного нагружения образца до его раз­рушения должно составлять от 15 до 30 с; средняя скорость нарас­тания усилия при испытании должна быть 1+0,5 МПа в секунду. Расчет предела прочности на сжатие в МПа производят по фор­муле F Кж = А' где F - разрушающее усилие, Н; А - рабочая площадь пластины, равная 2500 мм². Предел прочности на сжатие вычисляют как среднее арифмети­ческое результатов испытаний без наибольшего и наименьшего ре­зультатов. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦА ТЕКУЧЕСТИ И СРОКОВ СХВАТЫВАНИЯ ГИПСОВОГО ТЕСТА СТАНДАРТНОЙ КОНСИСТЕНЦИИ. Сроки схватывания гипсового теста характеризуются началом и концом схватывания и определяются для теста стандартной конси­стенции, т. к. зависят от количества воды затворения. Гипсовые растворные и бетонные смеси применяются в период времени от затворения ГВ водой до начала схватывания. Методика испытаний. Сущность метода по ГОСТ 23789-79 состоит в определении вре­мени от начала контакта ГВ с водой до начала и конца схватывания гипсового теста. Для определения конца текучести и сроков схватывания теста используют прибор Вика. В этом приборе подвижный металлический стержень с указа­тельной стрелкой движется в вертикальном направлении около шкалы с делениями от 0 до 40 мм, закрепленной на станине. В ниж­ней части стержня закреплена игла диметром 1,1 мм. Масса стерж­ня с иглой -300+2 г. Перед началом испытания проверяют, свободно ли опускается стержень прибора Вика, а также нулевое положение подвижной части, приводя иглу в соприкосновение с пластинкой, на которой расположено кольцо. В случае отклонения от нуля шкала прибора соответствующим образом передвигается. Для определения сроков схватывания гипсового теста в чашку наливают количество воды, которое соответствует нормальной гус­тоте для 300 г гипса, затем всыпают отвешенные 300 г гипса и фик­сируют время завторения, равномерно перемешивая смесь в течение 30 с ручной мешалкой. Перемешенным тестом заполняют стандартное коническое кольцо прибора высотой 40 мм, предварительно протертое, смазанное мине­ральным маслом и установленное на металлической пластинке. Для удаления попавшего в тесто воздуха кольцо с пластинкой встряхивают 4.5 раз путем поднятия и опускания одной из сторон пластинки при­мерно на 10 мм. После этого излишки теста срезают линейкой или но­жом, выравнивают поверхность, и заполненное кольцо на пластинке устанавливают на основание прибора Вика под иглу. Подвижную часть прибора с иглой приводят в соприкосновение с поверхностью гипсового теста в центре кольца, закрепляют стер­жень стопорным устройством и опускают иглу через каждые 30 с. После каждого погружения иглу тщательно вытирают, а пластинку вместе с кольцом концом схватывания гипсового теста. В процессе испытания отмечают три момента времени: когда отверстие после извлечения иглы из теста перестанет заплывать; когда свободно опущенная игла после погружения в тесто в первый раз не доходит до поверхности пластинки; когда свободно опущенная игла погружается на глубину не более 1 мм. Время в минутах, истекшее от момента добавления вяжущего к воде до каждого из трех состояний, называют соответственно: концом текучести; началом схватывания; ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОНКОСТИ (СТЕПЕНИ) ПОМОЛА ГИПСОВОГО ВЯЖУЩЕГО Методика испытаний. Сущность метода по ГОСТ 23789-79 заключается в определении массы гипсового вяжущего, оставшегося на сите с ячейками разме­ром в свету 0,2 мм при просеивании. Для испытания взвешивают 50 г гипсового вяжущего (с погреш­ностью не более 0,1 г), предварительно высушенного в сушильном шкафу в течение 1 ч при температуре (50±5)°С. Высыпают пробу на сито с размером ячеек в свету 0,2 мм, закрывают сито крышкой и производят просеивание вручную или на механической установке в течение 10. 15 мин. Просеивание считается законченным, если сквозь сито в течение 1 мин при ручном просеивании проходит не более 0,05 г гипсового вяжущего. Контрольное просеивание гипсового вяжущего следует производить на отдельный листок бумаги при снятом с сита до­нышке. Сито должно быть сухим и после просеивания тщательно прочищаться. Гипс, прошедший сквозь сито, взвешивают. Тонкость (степень) по­мола определяют в процентах как отношение массы, оставшейся на си­те, к массе первоначальной пробы. За величину тонкости (степени) по­мола принимают среднее арифметическое результатов двух испытаний..