Гипсовые вяжущие вещества

Гипсовые вяжущие вещества получают из полуводного гипса или ангидрита путем тонкого измельчения.

Низкообжиговые гипсовые вяжущие получают при нагревании двуводного гипса Са8О4-2Н20 при 150-160 °С с частичной его гидратацией и переводом в полуводный гипс Са804-0,5Н20. К ним относят формовочный строительный и высокопрочный гипс, а также гипсовые вяжущие из гипсосодержащих материалов.

Высокообжиговые (ангидритовые) вяжущие или высокообжиговый эстрих-гипс получают обжигом Са804*2Н20 до 700-1000 °С с полной потерей воды и образованием безводного ангидрита Са804.

Производство гипса заключается в измельчении природного гипсового камня до тонкого порошка и последующей тепловой обработке при 110-180 °С в варочных котлах. Иногда применяют совместный помол и обжиг гипсового камня в шаровых мельницах. При обжиге гипс отщепляет % своей кристаллизационной воды и переходит в метастабильный полу-гидрат по реакции: Са804-2Н20 = Са8О40,5Н2О + 1,5Н20.

При затворении полуводного гипса водой образуется пластичное тесто, быстро загустевающее и переходящее в камневидное состояние. Реакция гидратации происходит с заметным разогреванием по схеме: Са8О40,5Н2О + 1,5Н20 = Са804-2Н20.

Согласно А.А. Байкову процесс твердения разделяется на три периода. В первый, начинающийся с затворения гипса водой, полуводный гипс растворяется и одновременно гидратируется, присоединяя 1,5 молекулы воды и переходя в двувод-

ный гипс. Так как двуводный гипс значительно менее растворим, чем полуводный (растворимость Са804-2Н20 - 0,015 моль/л, а Са8О40,5Н2О - 0,06 моль/л при 20 °С), то образовавшийся вначале насыщенный раствор Са8О40,5Н2О становится пересыщенным по отношению к двуводному гипсу и тот выпадает из раствора в виде зародышей двугидрата, не связанных между собой. Консистенция смеси остается жидкой. Важно, что гидратация гипсового вяжущего - это непрерывный совместный процесс растворения полугидрата и выкристаллизации из него двугидрата кальция.

Во втором периоде вода взаимодействует с полуводным гипсом прямым присоединением ее к твердому веществу и мельчайшие кристаллические частички Са804*2Н2О приводят к образованию коллоидной массы - геля, происходит схватывание массы. Отдельные кристаллы срастаются друг с другом неидеально (с зазорами), а внешний объем в начальный период роста кристаллов увеличивается. Между продуктами гидратации образуются межкристаллитные контакты. Формируется трехмерная решетка из кристаллического дигидрата, что сопровождается твердением и повышением прочности гипсовой смеси. По мере срастания и переплетения (свойлачивания) кристаллов дигидрата и возникновения межмолекулярных связей гипсовая смесь постепенно превращается в затвердевшее камневидное тело.

На третьей стадии в затвердевшем, но еще влажном гипсе протекают процессы пере-кристаллизации. Это связано с растворением части вещества в межкристаллических контактах, которые из-за формы и размеров термодинамически неустойчивы и имеют большую растворимость, чем кристаллический каркас в целом. Образующийся раствор способствует росту наиболее крупных кристаллов дигидрата кальция. Этот процесс ускоряется при повышении температуры, но не выше 65 °С во избежание обратной дегидратации Са804*2Н20.

Структура затвердевшего гипса относительно однородна с пористостью, обусловленной повышенным количеством воды затворения, необходимой для придания гипсовому раствору заданной подвижности. Дальнейшая прочность гипса повышается вследствие высыхания твердеющей массы и более полной при этом кристаллизации.

Быстрое схватывание гипса затрудняет работу, поэтому при необходимости к гипсу добавляют замедлители схватывания (животный клей, сульфитно-дрожжевую бражку СДБ, ЛСТ) в количестве 0,1-0,3 % по массе гипса. При производстве гипсобетонных изделий может возникнуть необходимость в ускорении схватывания гипса, тогда к нему добавляют в небольшом количестве природный двуводный гипс и ЫаС1.

Водостойкость гипса повышают введением молотого гранулированного доменного шлака, а также покрытием его поверхности различными составами, образующими водонепроницаемые пленки.

Строительный гипс применяют в производстве перегородочных плит и панелей, гипсокартонных листов, вентиляционных коробов и других изделий, эксплуатиемых при относительной влажности воздуха не более 60 %.

При твердении гипс расширяется в объеме на 1 %, благодаря чему смеси из него хорошо заполняют форму и передают ее очертания. При высыхании гипсовых изделий трещин не образуется, что позволяет применять его без заполнителей. Эти качества гипса широко используются для лепки, получения изделий малых архитектурных форм, в ортопедии.

Ангидритовое вяжущее получают обжигом двуводного гипса до 600-700 °С с последующим измельчением и добавлением различных катализаторов твердения (извести, доломита, Ыа2804 и Бе804) ибо «пережженный» безводный Са804 (ангидрит) не способен «схватываться» и переходить в гипс. Если гипс или ангидрит нагреть выше 1000 °С, то они начинают выделять триоксид серы 803: Са804= СаО + 803.

Получающийся продукт (твердый раствор СаО в Са804) отличается способностью поглощать воду. При затворении небольшим количеством воды он скорее, чем раствор из извести и песка, образует очень твердую, плотную массу, устойчивую к выветриванию. Это так называемый высокообжиговый эстрих-

гипс - разновидность ангидритовых цементов, который был известен еще древним египтянам. Изделия из высокообжигового гипса довольно водостойки и прочны (это мозаичные полы, искусственный мрамор, формы для керамических изделий и т. д.).

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >