Свойства строительного гипса

 

Плотность строительного гипса колеблется в пределах 2,6 - 2,75 г/см³. Объемная масса в рыхлонасыпанном состоянии обычно составляет 800 - 1100 кг/м³, в уплотненном - 1250 - 1450 кг/м³.

Водопотребность гипсовых вяжущих зависит от способа их получения,формы и размеров кристаллов и плотности кристаллических сростков, тонкости помола, наличия примесей и введенных добавок, температуры воды затворения и т. д. Количество воды, необходимой для получения теста нормальной густоты, обычно колеблется в пределах 50 - 70 %. Водопотребность может быть снижена за счет добавки сульфитно-спиртовой барды, смеси извести с глюкозой, мелассой, декстрином и ряда других веществ.

Для гидратации полуводного гипса и превращения его в двуводный необходимо 18,6 % воды от массы полуводного гипса. Избыточное количество воды остается в порах затвердевшего материала, а затем испаряется. В результате пористость затвердевшего строительного гипса составляет примерно 40 - 60 %. Чем меньше воды было взято для затворения, тем плотнее получается гипсовое изделие и тем больше его прочность.

Сроки схватывания. Строительный гипс - быстросхватывающееся вяжущее вещество.

В зависимости от сроков схватывания различают вяжущие видов, приведенных в таблице 1.

 

Таблица 1 - Сроки схватывания вяжущих веществ

Вид вяжущего	Индекс сроков твердения	Сроки схватывания, мин
		начало, не ранее	конец, не позднее
Быстротвердеющий	А	2	15
Нормальнотвердеющий	Б	6	30
Медленнотвердеющий	В	20	Не нормируется

 

Повышение температуры гипсового теста до 40 - 45° С способствует ускорению его схватывания, а выше этого предела, наоборот, - замедлению. При температуре гипсовой массы 90 - 100 °С схватывание и твердение прекращаются. Это объясняется тем, что при указанных и более высоких температурах растворимость полуводного гипса в воде становится меньше растворимости двугидрата. В результате прекращается переход полугидрата в двугидрат, а следовательно, и связанное с ним твердение. Схватывание замедляется, если гипс применяют в смеси с заполнителями: песком, шлаком, опилками и т. д.

Быстрое схватывание полуводного гипса является в большинстве случаев положительным его свойством, позволяющим быстро извлекать изделия из форм. Однако в ряде случаев быстрое схватывание нежелательно. Для регулирования сроков схватывания (ускорения и замедления) в гипс при затворении вводят различные добавки. По механизму действия В. Б. Ратинов разделяет добавки для регулирования сроков схватывания вяжущих веществ, в том числе и гипсовых, на четыре класса [2, стр. 54].

Первый класс - это добавки, изменяющие растворимость вяжущих веществ и не вступающие с ними в химические реакции. Схватывание гипса ускоряется, если эти добавки, например NaCl, KC1, Na₂SO₄ и др., усиливают растворимость полугидрата в воде; наоборот, оно замедляется, если добавки (аммиак, этиловый спирт и др.) снижают его растворимость. Некоторые добавки (например, NaCl) при одних концентрациях в растворе увеличивают растворимость полугидрата и, следовательно, являются ускорителями, а при других, уменьшая растворимость, являются замедлителями.

Второй класс - вещества, реагирующие с вяжущими веществами с образованием труднорастворимых или малодиссоциирующих соединений. Добавки этого класса (для гипса - фосфат натрия, бура, борная кислота и др.) образуют на поверхности полугидрата защитные пленки из труднорастворимых соединений, в результате чего схватывание гипса замедляется.

Третий класс - вещества, являющиеся готовыми центрами кристаллизации. Для гипсовых вяжущих таковыми являются CaSO₄ • 2Н₂О, СаНРО₄ • 2Н₂О и др. Они ускоряют схватывание.

У добавок первого и третьего классов имеется «порог эффективности», под которым подразумевают концентрацию добавки, дающую максимальный замедляющий или ускоряющий эффект. Обычно этот эффект достигается при введении добавок в воду затворения в количестве до 2 - 3 %.

Четвертый класс - поверхностно-активные добавки. Они адсорбируются частичками полуводного и двуводного гипса и уменьшают скорость образования зародышей кристаллов. Эти добавки (сульфитно-дрожжевая бражка, известково-клеевой и кератиновый замедлители и др.) известны как пластификаторы и замедлители схватывания гипса. Адсорбируясь частичками полугидрата, они придают тесту повышенную подвижность и снижают количество воды затворения, необходимой для получения смеси требуемой подвижности.

Прочность. По ГОСТ 125 - 79 в зависимости от предела прочности на сжатие различают вяжущие следующих марок: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25.

Минимальный предел прочности вяжущей каждой марки вяжущего должен соответствовать значениям, приведенным в таблице 2.

 

Таблица 2 - Минимальный предел прочности вяжущих

Марка вяжущего	Предел прочности образцов - балочек размерами 40х40х160 мм в возрасте 2 ч, МПа (кгс/см^2), не менее
	при сжатии	при изгибе
Г-2	2 (20)	1,2 (12)
Г-3	3 (30)	1,8 (18)
Г-4	4 (40)	2,0 (20)
Г-5	5 (50)	2,5 (25)
Г-6	6 (60)	3,0 (30)
Г-7	7 (70)	3,5 (35)
Г-10	10 (100)	4,5 (45)
Г-13	13 (130)	5,5 (55)
Г-16	16 (160)	6,0 (60)
Г-19	19 (190)	6,5 (65)
Г-22	22 (220)	7,0 (70)
Г-25	25 (250)	8,0 (80)

 

Повысить прочность строительного гипса можно, добавив к нему известь (около 5 %). Ее положительное влияние объясняется главным образом каталитическим действием на ангидрит, некоторое количество которого содержится обычно в строительном гипсе. Возможно связывание сульфата кальция, окиси кальция и воды в тонкодисперсные комплексные новообразования. Негашеную известь можно добавлять непосредственно в варочный котел, где, подвергаясь гидратации и выделяя тепло, она, кроме того, быстро подогревает загруженный гипсовый порошок, что ускоряет процесс варки.

Повышает прочность строительного гипса и добавка 0,2 - 0,5 % сульфитно- дрожжевой бражки, которая повышает растворимость полугидрата и понижает растворимость двугидрата. При этом изменяется процесс кристаллизации, что выражается в улучшении гранулометрического состава образующихся при твердении кристаллов двугидрата, в результате чего упаковка двугидрата в единице объема получается более плотной.

Прочность изделий из полуводного гипса снижается в той или иной мере при введении в них заполнителей. При этом органические заполнители (опилки, костра, торф) вызывают более значительное снижение прочности, чем минеральные.

Тонкость помола строительного гипса по сравнению с другими вяжущими веществами сравнительно невысока. Более тонкий помол повышает скорость гидратации гипса, но одновременно увеличивает и его водопотребность.

По стандарту (ГОСТ 125-70) тонкость помола строительного гипса, характеризуемая остатком на сите № 02 (918 отв./см²), для 1-го сорта составляет не более 15 %, для 2-го - 20 %, а для 3-го - 30 %.

Деформативность. Полуводный гипс при схватывании и твердении в первоначальный период обладает способностью увеличиваться в объеме приблизительно на 0,5 - 1%. Такое увеличение объема еще не окончательно схватившейся гипсовой массы не имеет вредных последствий. Наоборот, в ряде случаев оно очень ценно (например, при изготовлении архитектурных деталей), так как при этом гипсовые отливки хорошо заполняют формы и точно передают их очертания.

Способность строительного гипса расширяться зависит от содержания в нем растворимого ангидрита. Установлено, что полугидрат расширяется при твердении на 0,5 - 0,15%, а растворимый ангидрит - на 0,7 - 0,8%. Поэтому гипс, обожженный при повышенных температурах и содержащий повышенное количество растворимого ангидрита, характеризуется большим расширением при твердении. Ползучесть гипсовых изделий значительно уменьшается при введении в него портландцемента совместно с пуццолановыми (гидравлическими) добавками.

Долговечность. Изделия из полуводного гипса, являющегося воздушным вяжущим веществом, характеризуются большой долговечностью при службе их в воздушно-сухой среде. При длительном воздействии воды, особенно при низких температурах, когда изделия в водонасыщенном состоянии систематически то замерзают, то оттаивают, они разрушаются.

Плотные гипсовые изделия выдерживают обычно 15 - 20 и более циклов замораживания и оттаивания. О значительной долговечности гипсовых изделий при службе их в конструкциях жилых зданий свидетельствуют хорошо сохранившиеся наружные стены домов, построенных 20 - 40 лет назад в Горьком, Уфе, Стерлитамаке, Куйбышеве, Свердловске, Гурьеве и других городах [2, стр. 59].

Водостойкость изделий можно несколько повысить:

1) применением интенсивных способов уплотнения гипсобетонных смесей при формовании;

2) введением в гипс и изделия из него небольшого количества синтетических смол, кремнийорганических соединений и др.;

3) нанесением покровных пленок или пропитыванием изделий растворами синтетических смол, гидрофобными веществами, баритовым молоком и т. п.