Гипсовые вяжущие — это материалы на основе полуводного гипса или ангидрита. Относятся к воздушным вяжущим веществам.
В зависимости от способа получения гипсовые вяжущие (ГВ) вещества делятся на три основные группы:
· I — вяжущие, получаемые термической обработкой гипсового сырья: низкообжиговые (обжиговые и варочные) и высокообжиговые: α- или β- полугидрат сульфата кальция (или их смесь), а также растворимый ангидрит (полностью обезвоженный гипс или даже частично диссоциированный ангидрит, содержащий небольшое количество свободного оксида кальция).
· II — вяжущие, получаемые без термической обработки (безобжиговые): природный ангидрит, для активации твердения вводятся специальные добавки.
· III — вяжущие, получаемые смешиванием гипсовых вяжущих I или II групп с различными компонентами (известь, портландцемент и его разновидности, активные минеральные добавки, химические добавки и др.). 
Вяжущие I и II групп являются неводостойкими (воздушными) гипсовыми вяжущими (НГВ). Вяжущие III группы относятся, за некоторым исключением, к водостойким гипсовым вяжущим (ВГВ).
Для производства указанных в табл.1.1 гипсовых вяжущих веществ применяют природное гипсовое, ангидритовое сырье или гипсосодержащие отходы.
В зависимости от температуры тепловой обработки гипсовые вяжущие разделяют на две группы:
Низкообжиговая группа
Низкообжиговые (собственно гипсовые, на основе CaSO4 • 0,5H2O), получаемые при температуре 120-180°С. Они характеризуются быстрым твердением и сравнительно низкой прочностью. К ним относятся:
· строительный гипс, в том числе алебастр;
· формовочный гипс;
· высокопрочный гипс;
· медицинский гипс;
Высокообжиговая группа
Высокообжиговые (ангидритовые, на основе CaSO4), получаемые при температурах 600-900°С. Ангидритовые вяжущие отличаются от гипсовых медленным твердением и более высокой прочностью. К ним относятся:
· эстрих-гипс (высокообжиговый гипс);
· ангидритовый цемент;
· отделочный цемент.
Схватывание гипса
По срокам схватывания, определяемым на приборе Вика гипс делят на три группы (А, Б, В):
| Вид вяжущего | Индекс сроков твердения | Срок схватывания, мин | |
| начало, не ранее | конец, не позднее | ||
| Быстротвердеющий | А | ||
| Нормальнотвердеющий | Б | ||
| Медленнотвердеющий | В | Не нормируют |
Время твердения гипса зависит от марки гипса, количества воды, от температуры воды, от дисперсности гипса. При малом содержании воды смесь плохо заливается, быстро твердеет, выделяет повышенное количество тепла, с одновременным увеличением количества объема.
Время твердения гипса с повышением температуры воды увеличивается, поэтому следует использовать холодную воду.
Замедляют схватывание гипса с помощью добавок:
· столярный клей;
· сульфитноспиртовая барда (ССБ);
· технический лигносульфонат (ЛСТ);
· кератиновый замедлитель;
· борная кислота;
· бура;
· полимерные дисперсии (например, ПВА).
Твердение гипса
Химизм твердения гипса заключается в переходе полуводного сульфата кальция при затворении его водой в двуводный: CaSO4 • 0,5Н2О + 1,5H2O → CaSO4 • 2Н2О. Внешне это выражается в превращении пластичного теста в твердую камнеподобную массу.
Причина такого поведения гипса заключается в том, что полуводный гипс растворяется в воде почти в 4 раза лучше, чем двуводный (растворимость соответственно 8 и 2 г/л в пересчете на CaSO4). При смешивании с водой полуводный гипс растворяется до образования насыщенного раствора и тут же гидратируется, образуя двугидрат, по отношению к которому раствор оказывается пересыщенным. Кристаллы двуводного гипса выпадают в осадок, а полуводный вновь начинает растворяться и т. д.
В дальнейшем процесс может идти по пути непосредственной гидратации гипса в твердой фазе. Конечной стадией твердения, заканчивающегося через 1-2 часа, является образование кристаллического сростка из достаточно крупных кристаллов двуводного гипса.
Часть объема этого сростка занимает вода (точнее, насыщенный раствор CaSO4 • 2Н2О в воде), не вступившая во взаимодействие с гипсом. Если высушить затвердевший гипс, то прочность его заметно (в 1,5-2 раза) повысится за счет дополнительной кристаллизации гипса из указанного выше раствора по местам контактов уже сформированных кристаллов.
При повторном увлажнении процесс протекает в обратном порядке, и гипс теряет часть прочности. Причина наличия свободной воды в затвердевшем гипсе объясняется тем, что для гидратации гипса нужно около 20% воды от его массы, а для образования пластичного гипсового теста — 50-60% воды. После затвердевания такого теста в нем останется 30-40 % свободной воды, что составляет около половины объема материала. Этот объем воды образует поры, временно занятые водой, а пористость материала, как известно, определяет многие его свойства (плотность, прочность, теплопроводность и др.).
Разница между количеством воды, необходимым для твердения вяжущего и для получения из него удобоформуемого теста — основная проблема технологии материалов на основе минеральных вяжущих. Для гипса проблема снижения водопотребности и, соответственно, снижения пористости и повышения прочности была решена путем получения гипса термообработкой не на воздухе, а в среде насыщенного пара (в автоклаве при давлении 0,3-0,4 МПа) или в растворах солей (СаСl2 • MgCl2 и др.). В этих условиях образуется другая кристаллическая модификация полуводного гипса — α-гипс, имеющая водопотребность 35-40 %. Гипс α
— модификации называют высокопрочным гипсом, так как благодаря пониженной водопотребности он образует при твердении менее пористый и более прочный камень, чем обычный гипс β-модификации. Из-за трудностей производства высокопрочный гипс не нашел широкого применения в строительстве.
Вопросы:
1.Что такое строительный гипс?
2. Способ производства.
3. Применение гипса в строительстве.