Свойства и применение гипсовых вяжущих

Водопотребность. Для получения пластичного гипсового теста необходимо значительно большее количество воды, чем для протекания реакции гидратации полуводного гипса (стехиометрическое количество воды - 186 г на 1 кг гипса). Чтобы получить литые изделия из 1 кг а-полугадрата, необходимо добавить 350-400 г воды, а из 1 кг б-полугидрата - 600-800 г воды. Избыточная вода остаётся в затвердевшем материале и в дальнейшем испаряется, обуславливая высокую пористость гипсового камня (50-60%). Чем ниже водопотребность вяжущего, тем плотнее и прочнее изделия на его основе, и именно поэтому а-модификация полуводного гипса даёт более качественный и высокопрочный строительный материал.

Высокообжиговые гипсовые, вяжущие имеют еще более плотную структуру и, соответственно, водопотребность их меньше, чем у низкообжиговых. Причём чем выше температура обжига, тем ниже водопотребность: у ангидритового вяжущего - 30-40%, у эстрих-гипса - 25-35%. Эстрих-гипс отличается высокой морозостойкостью, повышенной водостойкостью и меньшей склонностью к пластическим деформациям, поэтому иногда его называют "гидравлическим" гипсом.

Такие свойства полуводного гипса, как сроки схватывания, прочностные характеристики, тонкость помола вяжущего, регламентируются соответствующим ГОС

Том.

 

Сроки схватывания.

По срокам схватывания различают следующие виды гипсовых вяжущих:

∙быстро твердеющие вяжущие - с началом схватывания не ранее 2 мин и концом схватывания - не позднее 13 мин;

∙нормально твердеющие вяжущие - с началом схватывания не ранее 6 мин и концом схватывания - не позднее 30 мин;

∙медленно твердеющие вяжущие - с началом схватывания не ранее 20 мин и ненормированным концом схватывания.

Низкообжиговые гипсовые вяжущие относятся к быстро схватывающимся вяжущим веществам; как правило, они схватываются уже через 5-15 мин. При этом увеличение тонкости помола, а также повышение температуры окружающей среды значительно сокращают сроки схватывания. Начавшие схватываться, а тем более схватившиеся растворы, нельзя подвергать механическим воздействиям во избежание нарушения формирующегося кристаллического каркаса. Короткие сроки схватывания гипса не удобны в технологическом плане, поэтому возникает необходимость использования приёмов, Приводящих к замедлению схватывания. Для этого в состав гипса вводят специальные добавки - замедлители схватывания. Обычно ими являются поверхностно-активные вещества (сульфитно-дрожжевая бражка, известково-клеевой и кератиновый замедлители), которые, адсорбируясь на частичках полугидрата, образуют защитные плёнки. Эти плёнки замедляют взаимодействие вяжущего с водой. Замедлителями схватывания гипсовых вяжущих могут также служить неорганические вещества: бура, борная

кислота, фосфат натрия и др. Взаимодействуя с сульфатом кальция, они также образуют защитные оболочки из трудно растворимых соединений, в результате чего тормозится процесс гидратации.

В ряде случаев необходимо наоборот ускорить схватывание, например, для быстрого извлечения из формы. Для этого используют добавки-ускорители схватывания. К ним относятся двуводный гипс, поваренная соль, серная кислота и др. Одни ускорители (NaCl) повышают растворимость полуводного гипса, другие образуют дополнительные центры кристаллизации, вокруг которых кристаллизуется вся масса (двуводный гипс).

Высокообжиговые гипсовые вяжущие относятся к медленно схватывающимся; различают:

• ангидритовое вяжущее - начало схватывания не ранее 30 мин и конец схватывания - не позднее 24 ч;

• высокообжиговый гипс - начало схватывания не ранее 2 ч и конец схватывания - не нормирован, но обычно вяжущее полностью схватывается в течение 12-36 ч.

 

Тонкость помола.

В зависимости от степени измельчения различают вяжущие грубого, среднего и тонкого помола с максимальным остатком на сите с размером ячеек в свету 0,2 мм не более 23, 14 и 2%, соответственно.

Чем тоньше размолот гипс, тем больше его реакционная поверхность и тем быстрее протекает схватывание и дальнейшее твердение, но одновременно увеличивается водопотребность, а, следовательно, излишне тонкое измельчение может привести к снижению прочности. Особое значение тонкость помола имеет для высокообжиговых вяжущих, для них максимальный остаток на сите № 008 - не более 15%.

Для сравнения - полуводный гипс содержит 2% частиц крупнее 200 мкм, а рядовое ангидритовое вяжущее - не более 15% частиц крупнее 80 мкм.

 

Прочность.

Марку низкообжиговых гипсовых вяжущих определяют по прочности при сжатии образцов-балочек размером 40x40x160 мм, сформованных из теста нормальной густоты в возрасте 2 ч после затворения водой. ГОСТом установлено всего 12 марок - от Г-2 до Г-25 (цифра в обозначении марки указывает на прочность при сжатии, выраженной в. МПа). Эти марки включают марки для б-полугидрата (начало ряда) и а-полугидрата (конец ряда).

Наряду с прочностью при сжатии нормируется также прочность при изгибе, которая существенно ниже; причём, чем выше марка, тем больше эта разница. Так, у Г-2 предел прочности при сжатии 2 МПа, а предел прочности при изгибе - 1,2 МПа (60%), у Г-25 предел прочности при сжатии 25 МПа, а предел прочности при изгибе - 8 МПа (32%).

Прочность гипса может быть повышена рядом технологических приёмов. Сушка гипсовых изделий способствует удалению лишней влаги. При этом растворенный двуводный гипс оседает в порах и упрочняет кристаллический сросток. Прочность гипсовых образцов, высушенных при температурах до 60град, в 2-2,5 раза выше прочности влажных образцов после 2 часов твердения. Иногда выпускается "супер-гипс" на основе а-модификации полугидрата, отличающийся повышенной чистотой состава и более высокой тонкостью помола; при этом такое вяжущее имеет прочность при сжатии до 60-70 Мпа.

У высокообжиговых вяжущих свои методы оценки прочности. Марку ангидритового вяжущего определяют по прочности при сжатии в возрасте 28 суток в образцах из растворов жёсткой консистенции состава вяжущее: Вольский песок - 1:3. Предусмотрен выпуск четырёх марок высокообжигового вяжущего - 5, 10, 15 и 20 МПа.

Выпускаемый высокообжиговый гипс имеет марки 10, 15 и 20 по прочности при сжатии (МПа) через 28 суток образцов - кубов из раствора пластичной консистенции 1:0 (без песка). Кроме того, затвердевший высокопрочный гипс отличается высоким сопротивлением истиранию (0,04-0,06 кг/м3), которое оказывается выше, чем у керамической плитки для полов.

Наряду с гипсовыми вяжущими общестроительного назначения выпускают гипс для фарфорофаянсовой и керамической промышленности. Он имеет сроки схватывания,. установленные для нормально твердеющего гипса, а остаток на сите с ячейками размером в свету 0,2 мм (№ 02) не более 1%. К этим вяжущим предъявляются особые требования: объёмное расширение - не более 0,15%, содержание нерастворимых в НСl примесей - не более 1%, водопоглощение - не менее 30%.

Гипсовые вяжущие твердеют с некоторым увеличением объема (до 1%), благодаря чему гипсовые отливки хорошо заполняют форму и передают её очертания. При их высыхании трещин не образуется, что позволяет применять гипс без заполнителей.

Гипсовые вяжущие по сравнению с другими минеральными вяжущими имеют невысокую пластичность и водоудерживающую способность растворов. В силу того, что это типично воздушное вяжущее, отвердевший гипс в воде теряет прочность вследствие постепенного растворения двугидрата и разрушения кристаллического сростка. Эти недостатки ограничивают область применения гипсовых вяжущих.

Гипс среди эффективных строительных материалов занимает одно из ведущих мест. Это обусловлено большими запасами гипсового сырья, низкой топливо- и энергоёмкостью производства, технологичностью материалов и конструкций и высокими их эксплуатационными и эстетическими свойствами. На изготовление 1 т изделий из гипса удельных капитальных вложений требуется в два раза, а электроэнергии в четыре раза меньше, чем на получение 1 т изделий из цемента.

Основная масса выпускаемых гипсовых вяжущих используется в строительстве. Их применяют при производстве штукатурки, перегородочных стеновых плит и панелей, вентиляционных коробов, работающих при относительной влажности воздуха менее 65%. Гипсовые изделия обладают небольшой объёмной массой, не горючестью и рядом других ценных свойств.

Большие объёмы низкообжигового гипса используются для изготовления штукатурных и кладочных растворов. Особенно перспективно использование сухой гипсовой штукатурки. Гипс идёт также на изготовление гипсокартона, который в больших объёмах производится в Америке, Англии и Германии. В России этот материал пока выпускается в ограниченном количестве.

ГЦПВ вследствие его повышенной водостойкости применяют для изготовления санитарно-технических кабин, ванных комнат, вентиляционных каналов и коробов.

Ангидритовое вяжущее используют для изготовления бесшовных полов, в качестве подстилающего слоя под линолеум, а также для получения лёгких бетонов, искусственного мрамора, для проведения декоративно-отделочных работ.

Высокообжиговый гипс применяют для настила тепло- и звукоизолирующих полов, изготовления подстилающего слоя под линолеум, а также для штукатурных и кладочных растворов и для получения искусственного мрамора.

Марки низкообжигового гипса от Г-5 до Г-25 тонкого помола с нормальными сроками твердения служат для изготовления форм и моделей в керамической, машиностроительной, литейной промышленности, а также в медицине;