Гипсовые вяжущие вещества. Сырье ,понятие о производстве ,состав и разновидности. Твердение гипсовых вяжущих. Свойства,области применения.

Гипсовыми вяжущими веществами называют воздушные вяжущие материалы, получаемые из природного двуводного гипса (CaSO₄∙2H₂O), природного ангидрита (CaSO₄) и некоторых отходов промышленности, главной составной частью которых является сернокислый кальций.

В зависимости от температуры тепловой обработки гипсовые вяжущие вещества подразделяют на низкообжиговые и высокообжиговые. Низкообжиговые гипсовые вяжущие, получаемые тепловой обработкой природного двуводного гипса в температурном интервале 120−180°С, состоят в основном из полуводного гипса (CaSO₄∙0,5H₂O), характеризуются быстрым твердением. К ним относятся строительный и формовочный гипсы.

Высокообжиговые гипсовые вяжущие. Во время обжига свыше 200°С природный двуводный гипс сначала полностью дегидратируется, а затем частично разлагается на окись кальция и серный ангидрид. Продукт, полученный при температуре 600−700°С, представляет собой ангидритовый цемент (CaSO₄). При обжиге сульфата кальция при температуре свыше 900°С получают эстрих-гипс (CaSO₄иCaO). Гипсоангидритовый цемент и эстрих-гипс характеризуются более продолжительными по сравнению с низкообжиговыми гипсовыми вяжущими сроками схватывания и медленным твердением.

К гипсовым вяжущим веществам относятся также смешанные композиции, основной составляющей которых является полуводный гипс, а дополнительными составляющими − известь, цемент, измельченные гранулированные доменные шлаки. В зависимости от вида дополнительной составляющей различают гипсоцементнопуццолановые вяжущие (ГЦПВ), гипсоизвестковые, гипсошлаковые и др.

Производство гипсовых вяжущих веществ. Производство низкообжиговых гипсовых вяжущих чаще всего осуществляют в варочных котлах с соблюдением следующей последовательности операций: дробление природного гипса, совмещение помола и сушки, тепловая обработка.

Размолотый в порошок природный гипс, нагретый до температуры 70…90°С, уносится из шахтной печи и улавливается системой пылеулавливающих устройств (циклоны, рукавные фильтры), после чего порошок гипсового камня подается в гипсоварочный котел, где происходит обжиг (дегитратация) двуводного гипса по реакции:

CaSO₄∙2H₂O = CaSO₄∙0,5H₂O+1,5H₂O.

Дегидратация двуводного гипса начинается при температуре 75…80°С, однако в условиях производства удаление химически связанной воды довольно интенсивно происходит при температуре от 110 до 180°С.выдерживается там в течение 20…40 минут.

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+1,5H₂O = CaSO₄∙2H₂O.

Процесс твердения можно разделить на три этапа. В первый период смешивания гипса с водой, полуводный гипс растворяется. Во втором периоде вода взаимодействует с полуводным гипсом с прямым присоединением ее к твердому веществу. В третьем периоде коллоидные частички двуводного гипса перекристаллизовываются с образованием более крупных кристаллов, которые срастаются между собой с образованием кристаллических сростков, что сопровождается твердением системы и ростом ее прочности.

Дальнейшее высыхание твердеющей массы приводит к значительному повышению прочности гипса. Для ускорения твердения применяют искусственную сушку гипсовых изделий при температуре не выше 60…65°С.

Применение гипсовых вяжущих.
Гипсовые изделия отличаются гигиеничностью, небольшой средней плотностью (1200...1500 кг/м3), высокой пористостью (30...60%), огнестойкостью, архитектурной выразительностью, высокими теплои звукоизоляционными свойствами.
В штукатурных работах применяют гипсовые вяжущие всех марок, среднего и тонкого помола, нормального и медленного твердения. Добавка гипсовых вяжущих ускоряет схватывание известково-песчаных растворов и повышает прочность штукатурного слоя, придает его поверхности гладкость и белизну.
Гипсовые вяжущие марок Г-2...Г-7 применяют для изготовления гипсовых деталей и гипсобетонных изделий — панелей для перегородок, листов сухой штукатурки, для приготовления растворов для внутренней штукатурки и получения гипсоцементно-пуццолановых вяжущих.
Гипсовые вяжущие марок Г-5...Г-25 тонкого помола с нормальными сроками схватывания применяют для изготовления форм и моделей фарфоровых, фаянсовых и других керамических изделий.
Гипсовые вяжущие служат основой для приготовления мастик для приклеивания листов сухой штукатурки.
Вяжущие низких марок используют для гипсовой заводки, в которой обрабатывают паклю при конопатке перегородок, оконных и дверных проемов.
25. Стандартные методы испытания гипсовых вяжущих: определение тонкости помола, водопотребности, сроков схватывания, марки по прочности.

Определение сроков схватывания гипсового теста. Для определения сроков схватывания используют гипсовое тесто стандартной консистенции. Сущность метода состоит в определении времени от начала контакта гипсового вяжущего с водой до начала и конца схватывания теста. Сроки схватывания гипсового теста определяют при помощи прибора Вика. Кольцо заполняют тестом. А затем иглу свободно опускают в кольцо с тестом. Погружение производят один раз каждые 30 секунд, начиная с целого числа минут.

Начало схватывания определяют числом минут, истекших от момента добавления вяжущего к воде до момента, когда свободно опущенная игла после погружения в тесто первый раз не доходит до поверхности пластинки, а конец схватывания - когда свободно опущенная игла погружается на глубину не более 1 мм. Время начала и конца схватывания выражают числом минут.

По срокам схватывания гипсовые вяжущие делят на три группы:
А — быстро схватывающиеся (начало схватывания не ранее 2 мин, конец— не позднее 15 мин);
Б — нормально схватывающиеся (начало схватывания не ранее б мин, конец - не позднее 30 мин);
В — медленно схватывающиеся (начало схватывания не ранее 20 мин, конец — не нормируется).
По тонкости помола, определяемой наибольшим остатком на сите с размером ячеек 0,2 мм, гипсовые вяжущие делят на три группы:
I — грубый помол, остаток на сите не более 23 %;
II - средний помол, остаток на сите не более 14 %;
III - тонкий помол, остаток на сите не более 2 %.
Водопотребность гипсового вяжущего определяют количеством воды в % от массы вяжущего, необходимым для получения гипсового теста нормальной густоты, т. е. стандартной консистенции диаметр расплыва лепешки (180+5) мм.
Прочность гипсовых вяжущих определяютпо результатам испытания образцов-балочек размером 40Х40х160мм из гипсового теста нормальной густоты через 2 ч после изготовления.
За это время гидратация и кристаллизация вяжущего завершаются.
По пределу прочности при сжатии и изгибе, гипсовые вяжущие делят на 12 марок.
Маркировка гипсового вяжущего дает информацию о его основных свойствах.
Например, маркировка Г-7-А-11 означает:
гипсовое вяжущее марки 7 (предел прочности при сжатии не менее 7 МПа);
А — быстротвердеющее;
II — среднего помола.
Гипсовые вяжущие неводостойки. Водостойкость гипсовых изделий повышается с введением 5...25 % извести, молотого доменного гранулированного шлака, при пропитке карбамидными смолами, кремнийорганическими жидкостями. Гипсовые изделия должны применяться в сухих условиях при относительной влажности воздуха не более 60 %.
Процессы твердения полуводного гипса, а также других минеральных вяжущих веществ, образующих гидратные соединения, можно разделить на три периода.