| Гипсовые вяжущие материалы |
|
Гипсовым вяжущим материалом называют минеральный порошок белого цвета, состоящий в основном из двухводного сернокислого кальция, реже – из сульфата кальция. Основным сырьем для гипсовых вяжущих является осадочная горная порода – двухводный сернокислый кальций (гипс) СаSO4•2H2O и реже – безводный сульфат кальция CaSO4 (ангидрит). Для получения гипсовых вяжущих материалов гипсовый камень подвергают тепловой обработке и измельчению. В зависимости от температуры, условий нагрева и степени измельчения различают: строительный, формовочный и высокопрочный гипс, а также ангидритовый цемент. В процессе нагревания двухводный гипс претерпевает изменения. Так, при температуре 650С он начинает утрачивать кристаллизационную воду, а при температуре 100-140°С превращаться в полуводный СаSO4•2H2O? СаSO4•0,5H2O+1,5Н2О. Полуводный гипс может быть в двух модификациях: ?-полугидрат образующийся при нагревании гипсового камня в герметически закрытых аппаратах и кристаллизующийся в крупные кристаллы в виде длинных игл или призм, и ?-полугидрат, образующийся при нагревании гипсового камня в герметически закрытых аппаратах и кристаллизирующийся в крупные кристаллы в виде длинных игл иди призм, и ?-полугидрат, образующийся при нагревании гипсового камня в открытых печах с образованием мелких кристаллов со слабо выраженными гранями. При дальнейшем повышении температуры до 200-400°С полуводный гипс становится безводным и переходит в нерастворимый ангидрит (например, обоженный гипс). Повышение температуры до 750-800°С приводит к образованию ангидрита, который в порошкообразном состоянии при затворении водой очень медленно схватывается. В интервале 750-1000°С ангидрит начинает диссоциировать, выделяя свободную окись кальция СаО по реакции СаSO4?СаО+SO3, которая способствует твердению порошкообразного ангидрита. Следует иметь в виду, что чем выше температура, тем больше выделяется свободной окиси кальция. Полученный продукт в порошкообразном состоянии-после затворения водой охватывается и медленно твердеет. Строительный гипс получают в результате размола обожженного при температуре 150-200°С гипсового камня СаSO4•2H2O в тонкий порошок. Гипсовый камень сначала дробят на камнедробилках до размеров мелкого щебня, затем измельчают в тонкий порошок в различных мельницах. Прежде строительный гипс называли алебастр. В процессе тепловой обработки двухводный гипс превращается в по-луводный. При затворении полуводного гипса водой вновь образуется двухводный гипс, который кристаллизуясь, превращается в каменный материал. В процессе твердения гипс увеличивается в объеме до 0,5%. Строительный гипс очень быстро схватывается (5-15 мин). Если необходимо замедлить процесс схватывания, то к гипсу добавляй ингибиторы – казеиновый или малярный клей, раствор ССБ. Плотность строительного гипса находится в пределах 2,60-2,75 т/м3, объемная масса в рыхлом состоянии 0,8-1,0 т/м3. Строительный гипс применяется в качестве вяжущего при изготовлении гипсовых и гипсобетонных изделий, гипсовых растворов, а. также в качестве добавки к некоторым минеральным вяжущим материалам и т.д. Формовочный гипс – это строительный, гипс, но с более тонким помолом и быстрым схватыванием. Высокопрочный строительный гипс может быть получен двумя способами. Первый способ заключается в запаривании щебня из гипсового камня в закрытых металлических аппаратах. В результате получают полугидрат, который требует небольшого количества воды для затворения, что и придает ему повышенную прочность. Второй способ, предложенный Б.Г. Скрамтаевым и Г.Г. Булычевым, заключается в «самовыпаривании» щебня из гипсового камня в регметически закрывающемся аппарате. Внутри аппарата по трубам пропускают горячий газ, который нагревает гипс, в результате чего происходит испарение воды из гипса. Образовавшийся пар внутри аппарата создает давление до 0,13 МПа. Под этим давлением гипс на-ходится в течение 6 часов, по истечении которых давление снижают и гипс высушивают в том же аппарате в течение 3 часов. ?-полугидрат получают в открытых печах. Для получения рабочей консистенции строительного гипса необходимо 60-80% воды, а на химическую реакцию твердения расходуется только 19% воды. Следовательно, в гипсе имеется избыточная влага, которая значительно замедляет процесс твердения и снижает его прочность. Это обусловлено тем, что образовавшийся при твердении студень двухводного сульфата кальция сильно разбавляется водой, а образовавшиеся ранее кристаллики раздвигаются пленками воды. Для затвердения высокопрочного гипса (?-полугидрат) и придания ему рабочей консистенции требуется примерно 40% воды, что и обуславливает его высокую прочность. Высокопрочный гипс обладает теми же сроками схватывания, что и строительный гипс, однако прочность его на седьмые сутки может быть 15, 20, 25, 30 и 40 МПа. Высокопрочный гипс обладает повышенной ползучестью. Он может применяться для изготовления гипсовых и гипсобетонных изделий, блоков и плит, для изготовления форм в машиностроении. Ангидритовый цемент получают путем обжига природного гипса при температуре 600-7000С с последующим измельчением в порошок вместе с катализаторами (известь, доломит, сульфат натрия в смеси с железным или медным купоросом, основной доменный шлак и др.). Ангидритовый цемент отличается медленным схватыванием, поэтому его и назвали цементом. Сроки схватывания его: начало – не ранее 30 мин, конец – не позже 24 ч. после затворения. В отличие от других гипсовых вяжущих материалов при схватывании и твердении он не растирается. Прочность ангидритового цемента при сжатии (раствор 1:3 с нормальным песком): 5, 10, 15, 20 МПа. Применяется для приготовления строительных растворов и изготовления искусственных камней (мрамора) и бетона, предназначенных для сооружений, работающих в сухих местах. |