Гипсовые вяжущие вещества кратко

Обновлено: 04.07.2024

Гипсовыми вяжущими называют материалы, состоящие из полуводного гипса CaSO4 x 0,5H2O. Их получают термической обработкой двуводного гипса CaSО4 x 2H2O при температуре 140-180 °С. Ангидритовые вяжущие получают обжигом при температуре 600-950 °С двуводного .

Известь строительная воздушная

Строительная воздушная известь - называют вяжущее, получаемое обжигом карбонатных известняковых и известняково-магнезиальных горных пород, с содержанием глинистых примесей до 6-8%. При их большом количестве получается гидравлическая известь. По внешнему виду воздушную известь подразделяют на .

Магнезиальные вяжущие вещества

Магнезиальными вяжущими называют порошкообразные материалы, в состав которых входит оксид магния. К ним относят каустический магнезит и каустический доломит. Каустический магнезит получают из природного магнезита, каустический доломит — из природного доломита. Природный магнезит —.

Жидкое растворимое стекло

Жидкое (растворимое) стекло - водные растворы солей кремниевой кислоты — силиката натрия Na2O x nSiO2 или силиката калия K2O x nSiO2 (n — силикатный модуль, представляющий отношение числа молекул кремнезема к числу молекул .

ГИПСОВЫЕ ВЯЖУЩИЕ

Гипс строительный получают путем обжига и помола природного гипса. Все негидравлические строительные гипсы имеют в качестве общего химического начала сульфат кальция. Гипсовая порода, в качестве .

Гипсовыми вяжущими называют вещества, состоящие из сульфата кальция в его различных фазах дегидратации, например, полугидрат СаSO4‧0,5Н2О, ангидрит СаSО4 и др. (ГОСТ 125). Получение гипсовых вяжущих основано на способности природного камня (двуводного гипса СаSО4‧2Н2О) в процессе нагревания частично или полностью дегидратироваться, т. е. отдавать кристаллизационную воду

СаSО4‧2Н2О = СаSO4‧0,5Н2О + 1,5Н2О

В настоящее время сырьем для производства гипсовых вяжущих служат природный гипсовый камень СаSО4‧2Н2О (водная соль сернокислого кальция), ангидрит СаSО4 (безводная соль сернокислого кальция) и гипсосодержащие отходы, состоящие в основном из двуводного и безводного сернокислого кальция или их смеси:

Гипсосодержащие отходы образуются во многих производствах химической, пищевой и других отраслей промышленности, а также десульфатизации промышленных газов. В настоящее время известно более 50-ти видов гипсосодержащих отходов.

В зависимости от способа производства и условий твердения гипсовые вяжущие различают: безобжиговые, низкообжиговые (собственно гипсовые), высокообжиговые (ангидритовые) и смешанные. В строительстве применяются в основном низкообжиговые гипсовые вяжущие (обжиговые и варочные), получаемые из природного гипсового камня. Получение их состоит из двух процессов – термообработки сырья и размола продукта термообработки в тонкий порошок. Размол может производиться как до, так и после термообработки сырья. Гипсовый камень – сравнительно мягкий материал (твердость по шкале Мооса – 2), поэтому размалывается достаточно легко.

В зависимости от вида и режимов термической обработки гипсового камня получают две разновидности гипсового вяжущего: α-модификацию и β-модификацию, которые отличаются структурой кристаллической решетки (α-кристаллы имеют кубическую форму, β-кристаллы – форму параллелепипедов). Если природный гипс подвергают термической обработке в герметически закрытых аппаратах (мокрый обжиг) при температуре 109. 115°С и повышенном давлении (0,15. 0,5 МПа), то получают α- модификацию. Такое вяжущее имеет более крупнокристаллическое строение, меньшую растворимость (на 20. 30%) и водопотребность (30. 40%), увеличенные сроки схватывания, повышенную прочность, и называют его высокопрочный гипс.

Гипсовое вяжущее β-модификации получают в атмосфере, не насыщенной парами воды, при температуре 110. 180oС. В результате частицы вяжущего имеют капиллярно-пористую мелкокристаллическую структуру, более развитую внутреннюю поверхность, и более реакционноспособны. Водопотребность их выше (50. 70%), а прочность при той же консистенции ниже. Называют такое вяжущее строительным гипсом.

Следовательно, α- и β-модификации не являются одним и тем же химическим соединением, а различаются структурой и количеством химически связанной воды:

α-модификации соответствует соединение СаSО4·0,67Н2О (высокопрочный гипс);
β-модификации – СаSO4·0,5Н2О (строительный гипс).

Безобжиговые гипсовые вяжущие получают путем тонкого помола гипсового камня с сульфатными активизаторами твердения, либо портландцементом, известью в сочетании с кремнеземистыми компонентами. Высокообжиговые (ангидритовые) вяжущие состоят в основном из полностью обезвоженного гипса или даже частично диссоциированного ангидрита, содержащего небольшое количество свободного оксида кальция в качестве активизатора твердения. Смешивание гипсовых вяжущих с различными компонентами (известь, портландцемент и его разновидности, активные минеральные и химические добавки и др.) позволяет получать различные виды вяжущих, в том числе и т. н. водостойкие гипсовые вяжущие (ВГВ).

Наиболее востребованными гипсовыми вяжущими являются:

строительный гипс (β-модификации) – нормальная густота 45. 65%, по срокам схватывания относится к нормально твердеющим вяжущим (индекс Б), по прочности – к маркам Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, тонкости помола – I, II и III степень;
высокопрочный (α-модификации) – нормальная густота 35. 45%, у него меньше пористость и выше прочность (марки Г-13. Г-25);
супергипс – прочность в возрасте 2-х часов составляет более 25 МПа. Для образцов, высушенных до постоянной массы – 60. 70 МПа;
ангидритовый цемент (ангидритовое вяжущее) – получают при температуре обжига 600. 700°С. В результате двуводный гипс полностью дегидратируется и переходит в ангидрит СаSO4, который сам по себе не схватывается и не твердеет. Измельченный в тонкий порошок совместно с активизаторами твердения (СаО 2. 5%, доменный шлак 10. 15%, обожженный доломит 3. 8% и др.) он приобретает способность твердеть. Марки ангидритового вяжущего – 50, 100, 150 и 200 (кгс/см2);
высокообжиговый (эстрих-гипс) – получают обжигом двуводного гипса или природного ангидрита при температуре 800. 1000°С с последующим помолом. При обжиге в таком интервале температур происходит не только обезвоживание двуводного гипса, но и частичное разложение ангидрита с образованием СаО (свободной изве- сти – катализатора твердения). Такое вяжущее медленнее набирает прочность, но имеет большую водостойкость, чем α- и β-модификации. Марки 100, 150 и 200 (кгс/см2).

При увеличении тонкости помола гипсового вяжущего β-модификации его именуют формовочным гипсом, а при использовании сырья повышенной чистоты (белизны) – медицинским.

В настоящее время разработаны составы водостойких гипсовых вяжущих (ВГВ). Они представляют собой смешанные вяжущие вещества на основе различных модификаций гипсового вяжущего в сочетании с портландцементом (пуццолановым, шла- копортландцементом) и активными минеральными или органоминеральными добавками. На их основе возможно получение бетонов прочностью 10. 25 МПа.

По ГОСТ Р 57957 гипсовые вяжущие подразделяются на вяжущие:

для прямого использования или дальнейшей обработки (сухие порошки);
для прямого использования на строительной площадке;
для дальнейшей обработки (т. е. для производства гипсовых блоков, гипсокартонных листов, гипсовой плитки для подвесных потолков, гипсовых панелей с упрочнением волокном и др.).

Твердение гипсовых вяжущих

Твердение гипсовых вяжущих условно можно разделить на три периода:

При затворении гипсового вяжущего водой полугидрат начинает растворяться (растворимость СаSO4·0,5Н2О в воде очень высокая – 8 г/л). Одновременно происходит и гидратация полуводного гипса с превращением его в двуводный (скорость гидратации β-полугидрата – 2. 7 мин). Растворимость образующегося двуводного гипса значительно меньше растворимости полуводного (2 г/л) и раствор становится перенасыщенным. Из него начинает выделяться двуводный гипс, образуя вместе с водой коллоидную гелеобразную массу. Количество образующихся кристаллов увеличивается, они располагаются в разных направлениях, переплетаются между собой, и образуется кристаллический сросток.

Кристаллизация обусловливает твердение и нарастание прочности. Примерно через 1,5 часа кристаллизация заканчивается. Поэтому по стандарту прочность гипсового вяжущего устанавливается через 2 часа с момента изготовления образцов. Последующее высушивание гипсовых образцов и изделий (температура сушки не должна превышать 65°С) приводит к увеличению прочности в 2. 2,5 раза.

При твердении гипсовых вяжущих, в отличие от других, происходит незначительное увеличение объема (от 0,3 до 1%), что позволяет применять их без заполнителей, не опасаясь растрескивания изделий от усадки. Кроме того, это позволяет делать тонкие воспроизведения всех деталей лепной формы, что и используют широко скульпторы и архитекторы.

Основными свойствами гипсовых вяжущих (α- и β-модификации) являются нормальная густота (водопотребность), сроки схватывания, тонкость помола, прочность, плотность, цвет и др.

Водопотребность гипсового вяжущего

Водопотребность (нормальная густота затворения) гипсового вяжущего характеризуется количеством воды в процентах от массы вяжущего, которое необходимо для получения теста заданной стандартной консистенции (диаметр расплыва гипсового теста 180±5 мм). Отношение количества воды к массе гипсового вяжущего называют водогипсовым отношением (В/Г). Определяется нормальная густота на специальном приборе – вискозиметре Суттарда по диаметру расплыва теста, вытекающего из цилиндра вискозиметра при его поднятии, и составляет в зависимости от вида вяжущего – 40. 70% (ГОСТ 23789).

Теоретически для гидратации полуводного гипса с образованием двуводного требуется около 20% (18,62%) воды по массе вяжущего вещества. Практически для получения необходимой консистенции смеси (гипсового теста) требуется 50. 70% воды (у строительного гипса больше, высокопрочного – меньше). Оставшаяся вода (30. 50%) создает пористость в структуре гипсового камня и снижает прочность. Поэтому, чем выше водопотребность гипсового вяжущего, тем меньше будет его прочность в изделиях.

Срок схватывания гипсовых вяжущих

Сроки схватывания гипсовых вяжущих характеризуются временем начала и конца схватывания и определяются с помощью прибора Вика. За начало схватывания принимается время в минутах от начала затворения их водой до момента, когда свободно опущенная игла прибора Вика после погружения в гипсовое тесто стандартной консистенции впервые не доходит до дна формы-кольца, за конец схватывания – время до момента, когда игла погружается в тесто на глубину не более 1 мм.

Гипсовые вяжущие являются быстросхватывающимися и быстротвердеющими вяжущими. В зависимости от сроков схватывания их подразделяют на три вида:

А – быстротвердеющие (начало схватывания – не ранее 2 мин., конец схватывания – не позднее 15 мин.);
Б – нормальнотвердеющие (начало схватывания ‒ не ранее 6 мин., конец схватывания – не позднее 30 мин.);
В – медленнотвердеющие (начало схватывания ‒ не ранее 20 мин., конец схватывания не нормируется).

В производственных условиях часто возникает необходимость либо замедлить, либо ускорить процесс схватывания и твердения вяжущего. Достигается это путем введения соответствующих добавок. В качестве замедлителей используются ССБ (сульфитно-спиртовая барда), водный раствор столярного клея, 50% раствор уксуса и др. Ускорителями служат молотый природный гипс (1% от массы вяжущего), поваренная соль (0,5%) и др.

Тонкость помола гипса

Тонкость помола гипсового вяжущего характеризуется остатком на сите №02 (с отверстиями размером 0,2 мм или 918 отв./см2) и выражается в процентах по массе, как отношение массы, оставшейся на сите пробы, к массе первоначальной пробы. В зависимости от тонкости помола различают три степени помола:

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%).

Тонкость помола гипсовых вяжущих с остатком на сите не более 2% рекомендуется оценивать по удельной поверхности (суммарной поверхности всех зерен в единице объема или массы), которая составляет, как правило, 300. 500 м2 /кг.

Прочность гипсовых вяжущих

Механическая прочность затвердевших гипсовых вяжущих определяется по результатам испытаний стандартных образцов (призм 40х40х160 мм) на изгиб и сжатие через 2 часа после их формования. По прочности гипсовые вяжущие подразделяются на 12 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. Цифры обозначают минимально допустимую прочность при сжатии в МПА. Марки Г-2. Г-7 обычно соответствуют гипсовому вяжущему β-модификации, а Г-10. Г-25 – α- модификации.

Для повышения прочности гипсовых изделий в состав при их приготовлении вводят полимерные и другие добавки. Это приводит к значительному увеличению прочности, если литых гипсополимербетонов, то до 20. 30 МПа, прессованных – до 60 МПа.

По данным некоторых источников на гипсовом вяжущем α-модификации с водопотребностью 25% возможно получение гипсового камня прочностью до 90 МПа.

Гипсовые вяжущие, получаемые из чистого природного сырья, имеют в основном белый цвет. Наличие примесей в сырье (кварца, серы и др.) придает гипсовому вяжущему и затвердевшего гипсовому камню серый, желтоватый, розовый, бурый и другие оттенки.

Плотность гипсовых вяжущих составляет: истинная – 2600. 2750 кг/м3, насыпная в рыхлом состоянии – 800. 1100 кг/м3 и в уплотненном –1200. 1450 кг/м3.

Маркируются гипсовые вяжущие по трем показателям – прочности, скорости схватывания и тонкости помола. Например, Г-7 А II – гипсовое вяжущее прочностью на сжатие не менее 7 МПа, быстросхватывающееся, среднего помола.

Гипсовые вяжущие применяют для изготовления перегородочных плит и панелей (ГОСТ 6428 и ГОСТ 9574), гипсовых и гипсобетонных блоков (замковых, пазо- гребневых), в т. ч. из ячеистого бетона (ГОСТ 6133 и ГОСТ 21520), санитарно- технических кабин (ГОСТ 18048), вентиляционных коробов, гипсокартонных и гипсоволокнистых (ГОСТ Р 51829) листов (сухая гипсовая штукатурка, гипсокартон), акустических плит, гипсовых и известково-гипсовых растворов для штукатурки (ГОСТ Р 57957), клеевых (ГОСТ 31386), шпатлевочных, штукатурных и кладочных сухих смесей (ГОСТ 31377), различных архитектурно-декоративных (лепных) изделий и при производстве гипсоцементно-пуццоланового вяжущего. Поскольку гипсовые вяжущие являются воздушными, их можно использовать только в условиях с относительной влажностью воздуха до 60% (не подвергающихся воздействию водной среды).

Гипсокартон (смесь гипса с армирующими добавками, помещенная между двумя листами прочного картона) – материал, с которым человечество знакомо с 1894 года, когда американец Огюст Сакетт склеил гипсом картонные листы.

Гипсовые вяжущие вещества – это воздушные вяжущие, состоящие в основном из полуводного гипса или ангидрида и получаемые тепловой обработкой сырья и помолом.

Сырье для получения гипсовых вяжущих чаще всего служит горная порода гипс, состоящая преимущественно из минерала гипса. Используют и ангидрит, отходы промышленности (фосфогипс – от переработки природных фосфатов в суперфосфат, борогипс и др).

Гипсовые вяжущие вещества подразделяются в зависимости от температуры тепловой обработки на две группы: низкообжиговые и высокообжиговые.

Низкообжиговые гипсовые вяжущие

Низкообжиговые гипсовые вяжущие получают тепловой обработкой природного гипса при низки температурах (110-180°C). Они состоят в основном из полуводного гипс, так как дегидратация сырья при указанных температурах приводит к превращению двуводного гипса в полугидрат.

К низкообжиговых гипсовым вяжущим веществам относятся строительный, формовочный и высокопрочный гипс.

Строительный гипс

Строительный гипс изготовляют низкотемпературным обжигом гипсовой породы (гипсового камня) в варочных котлах или печах. В первом случае гипсовый камень сначала размалывают, а потом в виде порошка нагревают в котлах. Имеются промышленные установки, в которых совмещены помолы и обжиг. При обжиге в незамкнутом пространстве вода выделяется и удаляются в виде пара.

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 минимальный предел прочности при изгибе для каждой марки должны соответствовать значению соответственно от 1,2 до 8 МПа.

Высокопрочный гипс

Высокопрочный гипс получают термической обработкой высокосортного гипсового камня в герметичных аппаратах под давлением пара. Он состоит в основном из α-модификации полуводного сульфата кальция, более активной, чем β-модификации. Поэтому прочность высокопрочного гипса при сжатии 15-25 МПа превышает прочность строительного гипса. Из него изготовляют элементы стен и сборных перегородок, камин для стен.

Формовочный гипс

Формовочный гипс состоит в основном из модификации полугидрата. Он содержит незначительное количество примесей и тонко размалывается. Применяют в керамической и фосфора-фаянсовой промышленности для изготовления форм.

Высокообжиговые гипсовые вяжущие

Высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества изготовляют путем обжига гипсового камня при высоких температурах 600-900°C, поэтому они состоят преимущественно из ангидрита, который частично подвергается термической диссоциации с образованием СаО. Малое количество оксида кальция в составе вяжущего играет роль активизатора вяжущего с водой. Можно получить агидритовое вяжущее и без обжига помолом природного ангидрита с активизаторами твердения (известью, обожжённым доломитом и т.п.).

Высокообжиговый гипс

Гипсовые вяжущие вещества — это воздушные вяжущие, состоящие в основном из полуводного гипса или ангидрита и получаемые тепловой обработкой сырья и помолом.

Сырьем для получения гипсовых вяжущих чаще всего служит горная порода гипс, состоящая преимущественно из минерала гипса CaS04-2H20. Используют и ангидрит CaSO.>, отходы промышленности (фосфогипс — от переработки природных фосфатов в суперфосфат, борогипс и др.).

Низкообжиговые гипсовые вяжущие получают тепловой обработкой природного гипса при низких температурах (110 — 180°С). Они состоят в основном из полуводного гипса, так как дегидратация сырья при указанных температурах приводит к превращению двуводного гипса в полугидрит.

К низкообжиговым гипсовым вяжущим веществам оптом строительный, формовочный и высокопрочный гипс.

Строительный гипс изготовляют низкотемпературным обжигом гипсовой породы (гипсового камня) в варочных котлах или печах. В первом случае гипсовый камень сначала размалывают, а потом в виде порошка нагревают в котлах. Имеются промышленные установки, в которых совмещены помол и обжиг. При обжиге в незамкнутом пространстве вода выделяется и удаляется в виде пара.

Строительный гипс состоит в основном из кристаллов р-модификации CaSO4-0,5H2O, содержит также некоторое количество ангидрита (CaS04) и частицы неразложившегося сырья (CaSCv2H20). По срокам схватывания гипсовые вяжущие делят на три группы: А — быстросхватывающиеся (2 — 15 мин)*, Б — нормально схватывающиеся (6 — 30 мин) и В — медленно схватывающиеся (начало схватывания не ранее 20 мин). Предел прочности стандартных образцов, изготовленных из гипсового теста нормальной густоты, через 2 ч должен соответствовать данным, приведенным в табл. 24.

Читайте также: