Гипсовые вяжущие

Гипсовыми вяжущими называют материалы, состоящие из полуводного гипса CaSO4-0,5H2O или ангидрита CaS04 и образуемые в результате тепловой обработки и помола сырьевых материалов, включающих двуводный или безводный сернокислый кальций. Двуводный гипс — минерал, входящий в различные горные породы — гипсовый камень, глиногипс и др., а также в искусственные продукты — отходы промышленности — фосфо-гипс, борогипс и др.

При нагреве двуводного гипса протекает ряд химических процессов, приводящих к образованию веществ, обладающих вяжущими свойствами. Основными из них являются модификации полуводного гипса (полугидрата) CaSO4-0,5H2O — продукта частичной дегидратации двуводного гипса (CaS04-2H20 = = CaSO4-0,5H2O-f-1,5Н20). Из полуводного гипса состоят широко распространенные низкообжиговые гипсовые вяжущие, главными представителями которых являются строительный и высокопрочный гипс. Эти вяжущие материалы получают при низкой температуре обжига гипса (110—180° С). Когда нагревание гипса осуществляется в открытых аппаратах и кристаллизационная вода выделяется в виде водяных паров, образуются высокодисперсные кристаллы |}-CaS04-0,5Н2О, слагающие строительный   гипс.   При   удалении   кристаллизационной воды в жидком состоянии образуются крупные кристаллы а-по-лугидрата — основной фазы высокопрочного гипса.

Причина различия вяжущих свойств (3- и а-полугидратов заключается в их различной водопотребности, обусловленной особенностями кристаллического строения. При затворении водой а-полугидрат в результате меньшей водопотребности и как следствие меньшей пористости в затвердевшем состоянии обладает более высокой прочностью.

Из гипсовых вяжущих промышленность выпускает в основном строительный гипс, процесс производства которого состоит в дроблении и тепловой обработке гипсового камня, а также тонком измельчении. Распространенным аппаратом для термической обработки строительного гипса являются варочные котлы. Высокопрочный гипс получают в автоклавах.

Схватывание и твердение гипсовых вяжущих обусловлено переходом   полугидрата   в   кристаллический   двуводный   гипс
 . Реакция гидратации и кристаллизации двугидрата протекает оыстро и завершается через несколько минут после затворения. Прочность гипса повышается по мере высушивания и удаления воды. Основными особенностями строительного гипса являются: быстрое схватывание и твердение, повышенные водопотребность и пористость, способность увеличиваться в объеме на 0,5—1% в начальный период твердения, подверженность деформациям ползучести, низкая водостойкость.

Качество гипсовых вяжущих определяется сроками схватывания, тонкостью помола, водопотребностью, пределом прочности при сжатии и изгибе. В зависимости от сроков схватывания гипсовые вяжущие делят на три группы: быстротвердеющие (А), нормальнотвердеющие (Б) и медленнотвердеющие (В). Для первых двух групп начало схватывания должно наступать не ранее соответственно 2 и 6 мин, конец — не позднее 15 и 30 мин. Для гипсовых вяжущих группы В начало схватывания наступает не ранее 20 мин.

Тонкость помола гипсовых вяжущих оценивается просеиванием на сите с размером ячеек в свету 0,2 мм. Для вяжущих грубого (I), среднего (II) и тонкого (III) помола остаток на сите должен быть не более соответственно 23, 14 и 2%.

Для получения теста нормальной густоты строительный гипс требует до 50—70% воды, высокопрочный — 30—40%. Теоретически для гидратации полуводного гипса необходимо 18,6% воды от массы вяжущего, и вся избыточная вода, удаляясь при сушке, образует поры, снижающие прочность вяжущего. Снижению водопотребности гипсовых вяжущих способствуют замедлители схватывания, позволяющие уменьшить на 10—15% нормальную густоту.

Для замедления сроков схватывания гипсовых вяжущих возможно применение добавок, уменьшающих растворимость полу-гидрата при определенной концентрации (аммиак, этиловый спирт и др.), образующих труднорастворимые соединения (фосфаты, бура и др.), веществ, уменьшающих скорость образования кристаллических зародышей при гидратации гипса (лигно-сульфонаты, кератиновый замедлитель и др.).