Гипсовые вяжущие

Технология получения и использование гипсовых вяжущих основаны на способности сырья – природного гипса (СаSO₄×2Н₂О) легко отдавать кристаллизационную воду уже при 123ºС с переходом в химически активное по отношению к воде состояние (СаSО₄×0,5 Н₂О), позволяющее за счет реакции гидратации и присоединения кристаллизационной воды, получить искусственный гипсовый камень (СаSO₄×2Н₂О).

В зависимости от требуемых свойств готового продукта сырье при температуре 123 – 160ºС, подвергают термообработке, получая полуводные, низкообжиговые вяжущие (СаSО₄×0,5 Н₂О): строительный и высокопрочный гипс, или при температуре 600 – 1000ºС, выпуская безводные (СаSО₄) высокообжиговые вяжущие: ангидритовый цемент и эстрихгипс.

Низкообжиговые вяжущие характеризуются быстрым набором прочности, низкой водостойкостью.

Максимальная прочность полученного гипсового камня определяется водогипсовым (В/Г) отношением и зависит от размера и формы кристаллов минерального вяжущего. Строительный гипс представляет собой мелкокристаллический материал, требующий для получения гипсового теста определенной пластичности, от 50 до 70% воды (В/Г = 0,5 – 0,7). Для высокопрочного крупнокристаллического гипса, полученного в автоклавах при температуре 123ºС, количество воды сокращается до 30 – 50% (В/Г = 0,3 – 0,5). В связи с тем, что на реакцию гидратации расходуется до 19% воды, прочность камня на основе высокопрочного гипса, вследствие более высокой плотности, составляет 30 – 40 МПа, а строительного гипса до 25 МПа.

Качество гипсовых вяжущих оценивают по тонкости помола, срокам схватывания и прочности. Сроки схватывания являются временным показателем, по которому фиксируют процесс загустевания гипсового теста определенной пластичности (нормальной густоты) с подобранным расходом воды – начало схватывания – и образование гипсового камня – конец схватывания. При соответствии этих значений требованиям стандарта, по пределу прочности на сжатие (МПа) с учетом прочности на изгиб образцов, твердевших два часа в воздушно-сухих условиях, вяжущему присуждают марку. Для строительного гипса от Г2 до Г25.

Наиболее широкое применение нашел строительный гипс, на основе которого получают по прокатной технологии гипсоволокнистые (ГВП) и гипсокартонные (ГКП) листы, используемые в качестве отделочного листового материала для выравнивания стен (сухая штукатурка), выполнения потолков и модульных трансформируемых каркасных перегородок. Использование листового картона с внутренним слоем из гипсового камня (ГКП) или дисперсного (мелковолокнистого) армирования гипсового камня по всему объему волокнами растительного происхождения (ГВП), обеспечивают гвоздимость и снижают хрупкость изделий. В зависимости от условий эксплуатации помещения путем введения добавок и использования декоративных пленочных покрытий, применяют влагостойкие (ГКЛВ), огнестойкие (ГКЛО) и влагоогнестойкие (ГКЛВО) листовые материалы.

Высокая пористость гипсовых изделий, способность очень точно воспроизводить форму и рельефный рисунок за счет расширения при твердении на один процент, обусловили применение гипса для получения акустических (звукопоглощающих) и архитектурно-художественных изделий.

К достоинствам гипсового камня, содержащего кристаллизационную воду, относится высокая огнестойкость. Это свойство использовано при производстве огнезащитных плит и строительных растворов. Кроме этого применение гипсовых изделий в жилищном строительстве обеспечивает создание комфортных условий проживания, связанных со способностью гипсового камня регулировать влажность воздуха в помещении путем водопоглощения или влагоотдачи.

Для повышения водостойкости гипсовых изделий увеличивают их плотность, полируют лицевую поверхность или обрабатывают ее пленкозащитными и гидрофобными смесями, а также изменяют состав вяжущего за счет дополнительного введения тонкомолотых гидравлических добавок искусственного или природного происхождения: портландцемент, доменный шлак, золы, природные пуццоланы. Полученные смешанные гипсовые вяжущие: гипсоцементношлаковые (ГЦШ) и гипсоцементнопуццолановые (ГЦП) приобретают свойства гидравлических вяжущих, а изделия на их основе повышенную водостойкость (коэффициент размягчения не ниже 0,65), пониженные морозо- и воздухостойкость (ГЦП). Это обусловило их применение, аналогичное высокопрочному гипсу, для изготовления санитарно-технических кабин, монолитных полов в общественных зданиях и на предприятиях легкой промышленности с обработкой поверхности составами, повышающими водостойкость и износостойкость покрытия.

Высокообжиговые гипсовые вяжущие обладают пониженной химической активностью, медленным схватыванием, повышенной водостойкостью, прочностью до 20 МПа. Для ускорения процесса твердения в ангидритовый цемент, полученный при температуре 600 – 700ºС, вводят добавку извести. При температуре 900 – 1000ºС безводный сульфат кальция частично разлагается на оксид кальция (СаО) и серный газ (SО₃). Следовательно, выпускаемый эстрихгипс представляет собой двухкомпонентный продукт, состоящий из СаSО₄ + СаО. Основное назначение этих вяжущих – выполнение монолитных полов или в сочетании с плитами из горных пород – мозаичных полов; изготовление путем введения пигментов полированных плит искусственного мрамора, применяемых для отделки пола и стен в зданиях общественного назначения; получение штукатурных, кладочных растворов и легких бетонов.