Гипсовые вяжущие вещества

Гипсовыми вяжущими веществами называют материалы, состоящие из полуводного гипса или ангидрита и получаемые путем тепловой обработки тонко измельченного исходного сырья.

Сырьем для производства гипсовых вяжущих веществ служат: природный двуводный гипс CaSO₄ Н₂О, называемый, гипсовым камнем, природный ангидрит CаSO₄ и некоторые отходы промышленности, содержащие двуводный или безводный сернокислый кальций (фосфогипс, борогипс и др.).

Гипсовые вяжущие вещества в зависимости oт температуры обработки сырья разделяют на две группы: низкообжиговые и высокообжиговые. Низкообжиговые гипсовые вяжущие получают тепловой обработкой двуводного гипса при 110 - 180^оС. Они состоят главным образом из тонкоизмельченного полуводного гипса CaSO₄0,5Н₂О и характеризуются быстрым твердением. Высокообжиговые гипсовые вяжущие обжигают при 600 - 1000^оС. В них преимущественно входит безводный гипс - ангидрит CaSО₄, они отличаются медленным твердением. К низкообжиговым гипсовым вяжущим веществам относят: формовочный, строительный и высокопрочный гипс, а также гипсовые вяжущие из материалов содержащих гипс. К высокообжиговым вяжущим веществам относят: ангидритовое вяжущее (ангидритовый цемент) и высокообжиговый гипс (экстрих-гипс),

Производство строительного гипса.При обжиге кускового гипсового камня в сушильном барабане (вращающейся печи) происходит непосредственное соприкосновение раскаленных дымовых газов с медленно движущимся дробленым гипсовым камнем. После обжига гипс измельчают в шаровой мельнице.

Совместный обжиг гипсового камня и его помол производят в шаровых мельницах. В них гипсовый камень измельчается, мелкие частицы его подхватываются потоком поступающих в мельницу горячих дымовых газов. Находясь во взвешенном состоянии, частицы гипсового камня обезвоживаются до превращения в полуводный гипс и выносятся дымовыми газами из мельницы в пылеосадочные устройства.

Твердение строительного гипса.При затворении полуводного гипса водой образуется пластичное тесто, которое быстро загустевает и переходит в камневидное состояние. Процесс твердения полуводного гипса происходит в результате гидратации полуводного гипса, т.е. присоединения к нему воды и перехода его в двуводный гипс: CaSO₄ 0,5H₂O + 1,5Н₂О = CaSO₄ 2H₂O.

Дальнейшее высыхание твердеющей массы приводит к значительному повышению прочности гипса. Для ускорения твердения применяют искусственную сушку гипсовых изделий при температуре не выше 60-65^оС. При более высокой температуре может начаться процесс разложения двуводного гипса, сопровождаемый резким снижением прочности. При твердении гипс увеличивается в объеме до 1%, хорошо заполняя формы при отливке гипсовых изделий.

Свойства строительного гипса. Строительный гипс представляет собой порошок белого цвета. Плотность его в рыхлом состоянии колеблется в пределах 800 - 1100 кг/м³, а в уплотненном - 1250- 1450 кг/м³, истинная плотность - 2,6 - 2,75 г/cм³. Он является быстросхватывающимся и быстротвердеющим вяжущим веществом, к основным свойствам которого относят водопотребность, сроки схватывания, тонкость помола и предел прочности при сжатии и изгибе.

Нормальная густота гипсового теста характеризуется количеством воды (в %), при котором получается тесто заданной подвижности. Строительный гипс обладает большой водопотребностью. Для получения теста нормальной густоты необходимо 50 -70% воды по массе гипса.

Сроки схватывания гипсового теста (т.е. такой густоты теста, при которой механическое перемешивание его затруднено или невозможно) определяются на приборе Вика по глубине погружения иглы в гипсовое тесто. По срокам схватывания гипсовое тесто делят на три группы: А - быстросхватывающееся (начало схватывания 2 мин и конец схватывания 15 мин); Б - нормально схватывающееся (соответственно 6 мин и 30 мин); В - медленносхватывающееся (начало схватывания не ранее 20 мин с момента затворения гипсового теста).

Быстрое схватывание гипса затрудняет работу, поэтому в случае необходимости к гипсовому тесту добавляют замедлители схватывания (животный клей, сульфитно-дрожжевую бражку - СДБ) в количестве 0,1 - 0,3% по массе гипса. При производстве гипсобетонных изделий может возникнуть необходимость в ускорении схватывания гипса, тогда к нему добавляют в небольшом количестве двуводный гипс и поваренную соль.

Прочность гипса характеризуется пределом прочности при сжатии образцов-балочек размером 40х40х160 мм из гипсового теста нормальной густоты, испытанных через 1,5 ч после изготовления.

По пределу прочности при сжатии установлено 12 марок гипса: 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 минимальный предел прочности при изгибе для каждой марки должен соответствовать значению соответственно от 1,2 до 8 МПа.

Вследствие сравнительно высокой растворимости двуводного гипса прочность гипсовых изделий при увлажнении резко снижается (на 40 - 70 %) и обнаруживаются пластические деформации. Водостойкость гипса повышают добавлением молотого гранулированного доменного шлака. Кроме того, водостойкость гипсовых изделий увеличивают, покрывая их поверхности различными составами, образующими водонепроницаемые пленки.

Применение строительного гипса. Строительный гипс применяют для изделий и деталей, используемых в конструкциях зданий и сооружений при относительной влажности воздуха не более 60 %. Из строительного гипса изготовляют гипсовые и известково-гипсовые штукатурные растворы, декоративные, теплоизоляционные и отделочные материалы, а также различные архитектурные детали методом отливки.

Гипс не рекомендуется долго хранить, даже при хранении в сухих условиях активность его постепенно снижается.

Высокопрочным гипсом называют вяжущее, состоящее в основном из полуводного сульфата кальция, получаемое термической обработкой двуводного гипса в автоклаве под давлением пара или кипячением в водных растворах некоторых солей с последующими сушкой и измельчением в тонкий порошок. Он обладает меньшей водопотребностью (около 45 %), что позволяет получать гипсовые изделия с большой плотностью и прочностью.

Предел прочности при сжатии высокопрочного гипса не менее 25 - 30 МПа. Сроки схватывания высокопрочного гипса примерно такие же, как и у строительного.

Высокопрочный гипс применяют для изготовления архитектурных деталей и строительных изделий с повышенными требованиями по прочности.