Физико-химические основы гипсовых вяжущих

Основой для использования гипса в качестве строительного материала и вяжущего является способность дигидрата сульфата кальция к дегидратации и полугидрата и ангидрида к регидратации в дигидрат. При нагревании гипс теряет кристаллизационную воду, образовавшийся сульфат кальция с малым содержанием кристаллизационной воды или не содержащий её вообще снова образует с водой при комнатной температуре первоначальный дигидрат, затвердевший гипс.

1.3.2.1 Фазы в системе CaSO₄ - H₂O

В системе CaSO₄ - H₂O существует 5 различных фаз, а именно дигидрат сульфата кальция (далее дигидрат), полугидрат сульфата кальция (далее полугидрат), а также безводные фазы ангидрит I, ангидрит II и ангидрит III. Дигидрат и ангидрит II встречаются в природе или образуются при химических процессах; метастабильные фазы полугидрата и ангидрита III, а также «обожжённый» ангидрит II получаются искусственно, путём дегидратации из дигидрата. Эти фазы имеют большое техническое значение. Ангидрит I является устойчивым только при температурах свыше 1180 ⁰С и не имеет технического значения. Равновесная температура между дигидратом и ангидритом II лежит около 42 ⁰С, ниже её стабилен дигидрат, выше - ангидрит II. Полугидрат встречается в α- и в ß-формах, которые значительно отличаются друг от друга по виду и размерам частиц, а также по энергетическому поведению и поведению в ходе технологических процессов. Ангидрит III имеется в видах α-ангидрит III, ß-ангидрит III и ß-ангидрит III´, которые имеют подобные отличительные свойства и условия изготовления как α- и ß-полугидраты. В таблице 1.28 приведены фазы системы CaSO₄ - H₂O с соответствующими физическими и химическими данными. Таблица 1.29 содержит значения дегидратационной теплоты, которые имеют значение для технологии [176, 177, 178].

Таблица 1.28 - Фазы в системе CaSO₄ - H₂O и их физико-химические свойства [177]

^* Обожжённый в печи ангидрит в зависимости от зернистости, температуры и времени пребывания обладает составными частями, которые с различной скоростью реагируют с водой. В соответствии с реактивностью этих компонентов с водой их подразделяют на следующие три формы:

А II-т (труднорастворимый ангидрит), время регидратации с водой: ½ часа 3 d, pH-6;

А II-н (нерастворимый ангидрит), время регидратации с водой: 3-7 d, pH-6;

А II-э (эстрих-гипс), время регидратации с водой: >3 d, pH-9

Таблица 1.29 - Теплота дегидратации технологически важных фазовых

преобразований в системе CaSO₄ · 2H₂O