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

Гипсовые вяжущие – группа воздушных вяжущих веществ, преимущественно состоящих из полуводного и безводного сульфата кальция.

Сырье: гипс и ангидрит, полученные обжигом с последующим помолом природного сырья (природного гипсового камня CaSO₄·2H₂O или природного ангидрита CaSO₄).

Гипсовые вяжущие вещества подразделяются в зависимости от температуры тепловой обработки на две группы:

• Низкообжиговыегипсовые вяжущие получают тепловой обработкой природного гипса при температурах 120-160^оС. Они состоят преимущественно из полуводного гипса CaSO₄·2H₂O=CaSO₄·0,5H₂O+1.5H₂O.

Способы получения низкообжигового гипса:

-Сухой способ (β - CaSO₄·0,5H₂O). При сухом обжиге техническая обработка ведётся в открытых аппаратах.

-Мокрый способ (α - CaSO₄·0,5H₂O). Мокрый обжиг ведётся в герметичных аппаратах, в результате чего получаются крупные малодефектные кристаллы.

К низкообжиговым гипсовым вяжущим относятся строительный (изготовляют обжигом гипсовой породы в варочных котлах или печах, гипсовый камень сначала разламывают, а потом в виде порошка нагревают в котлах); формовочный; высокопрочный гипс (термическая обработка под давлением пара с последующей сушкой и измельчением).

• Высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества изготавливают путем обжига гипсового камня при высоких температурах. Они состоят преимущественно из ангидрита CaSO₄. К ним относятся ангидритовый цемент и высокообжиговый гипс. Ангидритовый цемент получают путем совместного помола природного или искусственного ангидрита (600-700 ⁰С) и различными минеральными активизаторами твердения (известь, обожженный доломит, горючие сланцы) CaSO₄+CaO/FeSO₄/Na₂SO₄= ангидритовый цемент. Водопотребность 30-35%, прочность 5-20МПа. Высокообжиговый гипс получают обжигом (800-1000⁰С) двуводного гипса с последующим измельчением. 2CaSO₄=2CaO+2SO₂+O_2. Для высокообжиговых гипсовых вяжущих прочность при сжатии 10-20МПа, водопотребность 30-35%.

Технические свойства гипсовых вяжущих веществ и их определение.

Технические свойства гипса:

• Истинная плотность полуводного гипса – 2,65-2,75 г/см³ (двуводного – 2,32 г/см³)

• Насыпная плотность полуводного гипса – 800-1100 кг/м³

• Водопотребность – количество воды, необходимое для получения удобоформуемого теста. Для получения теста стандартной густоты – 50-70% воды.

• Сроки схватывания

А – быстротвердеющий гипс (2…15 минут)

Б – нормальнотвердеющий гипс (6…30 минут)

В – медленнотвердеющий гипс (более 20 минут)

• Тонкость помола характеризуется остатком на сите, выраженным в процентах от первоначальной массы.

I – грубый помол (не более 23%)

II – средний помол (не более 14%)

III – тонкий помол (не более 2%)

• Прочность. Марка вяжущего определяется пределом прочности при изгибе и при сжатии в возрасте 2 часов.

Прочность при изгибе 1,2-8МПа. Марки по прочности на сжатие в МПа: Г-2…Г-25.

• Огнестойкость

При твердении гипсовые вяжущие не дают усадки. Недостатки: недостаточная водостойкость --> неводостойкий.

Ангидритовые вяжущие вещества: основы получения, свойства и применение.

Ангидритовые вяжущие получают обжигом при t=600…950^оС двуводного гипса CaSO₄ x 2H₂O или ангидрита CaSO₄. Так же их можно получать безобжиговым способом – помолом природного ангидрита с активизаторами твердения.

Свойства: медленно схватывается и твердеет, водостойкость и прочность при сжатии 10-20Мпа (поэтому его применяют при устройстве бесшовных полов, в растворах для штукатурки и кладки, для изготовления «искусственного мрамора»)

33. Твердение гипсового теста (теория А.А.Байкова).

При твердении строительного гипса происходит химическая реакция присоединения воды и образования двуводного сульфата кальция:

CaSO_4*0.5H₂O+1.5H₂O=CaSO_4*2H₂O + Q(133кДж)

При гидратации 1кг полугидрата выделяется 133кДж тепла.

А. А. Байков условно разделил процесс твердения на 3 стадии:

1. Подготовительный период:

Растворение и образование насыщенного раствора. Соль распадается на ионы, происходит до тех пор, пока концентрация не станет предельной.

2. Период коллоидации:

Образование коллоидальной системы в виде геля. Топохимическая реакция путем прямого присоединения воды. Отличительной особенностью этого периода является увеличение вязкости гипсового теста.

3. Период кристаллизации:

Перекристаллизация двугидрата с образованием более крупных кристаллов.

Объем твердеющего гипсового теста увеличивается до 1,0%.