Гипсовые вяжущие вещества: сырье, производство, технические свойства, применение в строительстве.

Гипсовыми и ангидритовыми вяжущими называют вещества, состоящие преимущественно из полуводного гипса или ангидрита и полученные обжигом и помолом сырья – двуводного гипса или ангидрита.

В зависимости от температуры обжига сырья, химического и фазового состава вяжущие, содержащие сульфаты кальция, подразделяют на две группы:

гипсовые;

ангидритовые.

Гипсовые вяжущие получают обжигом сырья – двуводного гипса при температуре не выше 160⁰C. Эти вяжущие состоят преимущественно из полуводного сульфата кальция CaSO40,5H2O.

Ангидритовые вяжущие обычно получают обжигом сырья при температуре выше 4000C. Они состоят преимущественно из нерастворимого ангидрита CaSO4 К этой группе относятся ангидритовые цементы и высокообжиговый гипс.

В зависимости от температуры тепловой обработки гипсовые вяжущие подразделяются на две группы:

низкообжиговые;

высокообжиговые.

Низкообжиговые гипсовые вяжущие получают тепловой обработкой природного гипса при низких температурах (110-1800C). Они состоят в основном из полуводного гипса, так как дегидратация сырья при указанных температурах приводит превращение двуводного гипса в полугидрат

CaSO42H2O→ CaSO40,5H2O+1,5H2O

К низкообжиговым гипсовым вяжущим веществам относятся:

Строительный гипс;

Формовочный;

Высокопрочный.

Технические свойства гипсовых вяжущих

По срокам схватывания гипсовые вяжущие делят на три группы:

А – быстросхватывающиеся (2-15 мин.)

Б – нормально схватывающиеся (6-30 мин.)

В – медленносхватывающиеся (начало схватывания не ранее 20 мин).

Для гипсовых вяжущих стандартом установлено 12 марок по пределу прочности при сжатии (МПа): Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25.

При этом предел прочности при изгибе для каждой марки должен соответствовать значению соответственно от 1,2 до 8 МПа.

По тонкости помола гипсовые вяжущие делятся на:

Грубого помола (остаток на сите с сеткой № 02 не более 23 %)

Среднего помола (не более 14%)

Тонкого помола (не более 2%).

Применение гипсовых вяжущих

Коэффициент размягчения гипсовых строительных изделий составляет 0,30-0.35, поэтому их можно применять при относительной влажности воздуха не более 65%.

Объем твердеющего гипсового теста увеличивается на 0,5 – 1%. Это свойство используется при изготовлении архитектурных деталей и отливок из гипса, которые точно передают очертания формы.

Из высокопрочного гипса изготавливают элементы стен и сборных перегородок, камни для стен, поскольку прочность высокопрочного гипса превышает прочность строительного (15-25 МПа).

Формовочный гипс применяют в керамической и фарфоро-фаянсовой промышленности для изготовления форм.

Высокообжиговый гипс (в отличие от строительного гипса) медленно схватывается и твердеет, но его водостойкость и прочность при сжатии выше, поэтому его применяют при устройстве бесшовных полов, для изготовления «искусственного мрамора».

 

Твердение гипсового теста

CaSO₄0,5H₂O+1,5H₂O = CaSO₄2H₂O

По теории А.А. Байкова твердение гипсовых вяжущих можно условно подразделить на три периода:

1. Подготовительный, в процессе которого полуводный гипс растворяется в воде и образует пресыщенный по отношению к двуводному гипсу раствор. В течение этого периода вязкость гипсового теста меняется незначительно, в это время осуществляют перемешивание, транспортировку, укладку и уплотнение гипсового теста, растворных и бетонных смесей.

2. Период коллоидации. После образования насыщенного раствора вода взаимодействует с полуводным гипсом на поверхности зерен вяжущего путем прямого присоединения ее к твердому веществу. Это приводит к образованию коллоидных частиц двуводного гипса на поверхности зерен вяжущего.

3. Период кристаллизации – характеризуется ростом коллоидных частиц, образованием крупных кристаллов двуводного гипса за счет продолжающихся процессов гидратации и растворения мелких кристаллов. Кристаллы срастаются и образуют пространственный сросток – структуру твердения.