Твердение гипса, Виды и свойства - Гипсовые вяжущие вещества и их применение в строительстве
Существует много различных теорий твердения вяжущих веществ, но наиболее распространенной является теория А. А. Байкова. Согласно его теории весь процесс твердения подразделяется на три периода.
1. Подготовительный
На данном этапе происходит растворение гипса в воде.
2. Коллоидация
На данном этапе происходит процесс взаимодействия гипса с водой с образованием новых гидратных соединений в высокодисперсном коллоидном состоянии, но коллоидное состояние неустойчивое, т. к. обладает большим запасом внутренней энергии и система стремится избавиться от избытка внутренней энергии и перейти в энергетически более выгодное состояние. Растворимость двуводного сернокислого кальция в воде меньше, чем полуводного гипса и поэтому раствор быстро становится насыщенным и перенасыщенным после чего наступает следующий этап.
3. Кристаллизация
Данный этап характеризуется выделением в виде твердой фазы двуводного сернокислого кальция. Кристаллы растут, переплетаются друг с другом и происходит рост прочности всей системы.[3]
Виды и свойства
В качестве сырья для производства различных строительных материалов на основе гипса используются гипсовые вяжущие вещества. Они производятся из природного двуводного гипса СаSO4*2Н2O, называемого гипсовым камнем, природного ангидрита СаSO4 и некоторых отходов промышленности, содержащих двуводный СаSO4*2H2O или безводный CaSO4
Природный гипс - порода осадочного происхождения, имеющая различные модификации. Его разновидности: плотный мелкозернистый гипс с сахароварным изломом или крупнозернистый с беспорядочно расположенными кристаллами (алебастр); волокнистая порода из нитевидных кристаллов с шелковистым отливом (селенит) и пластинчатый гипс с прозрачными кристаллами слоистой структуры (гипсовый шпат). Окраска гипса зависит от наличия примесей, в частности оксида железа.
Исходный продукт - двуводный гидрат сульфата кальция СаSO4 2H2O - имеет следующие характеристики:
Плотность гипсового камня, кг/м3 |
2200-2400 |
Насыпная плотность камня, кг/м3 |
1300-1600 |
Влажность, % |
3-5 |
Твердость по шкале Мооса |
2 |
Растворимость гипса в воде в пересчете на CaS04, г/л, при: | |
18 °С |
0,2 |
40°С |
0,21 |
100°С |
0,17 |
Теплопроводность в интервале 16-46°С, Вт/(м. К) |
0,43 |
Содержание CaS04 2H2O в гипсовом камне, %, для сортов: | |
I |
Не менее 95 |
II |
90 |
III |
80 |
IV |
70 |
Ангидрит - безводный сульфат кальция CaS04 - встречается в природе значительно реже, часто он сопутствует месторождениям гипса. Ангидрит более плотен и прочен, чем гипс. Плотность ангидрита 2900-3100 кг/м3.
Гипсовые вяжущие вещества в зависимости от температуры тепловой обработки сырья разделяют на две группы: низкообжиговые (до 250°С) и высокообжиговые (свыше 450°С).
Схема термических превращений различных модификаций гипса приведена ниже.
Двуводный сернокислый кальций CaS04 2Н20 | |
При обработке в атмосфере, насыщенной водяным паром, или в жидких средах при 115°С (alfa) - полугидрат CaS04 * 0,5Н2О |
При обработке в атмосфере, не насыщенной водяными парами при 107°С (beta) - полугидрат CaS04 * 0,5H2O |
При нагревании до 200-210°С (alfa) - обезвоженный полугидрат CaS04 * 0,5Н2О |
При нагревании до 170-180°С (beta) - обезвоженный полугидратCaS04 * 0,5Н2О |
При нагревании до 220-250°С (alfa) - растворимый ангидрит CaS04 |
При нагревании до 320-360°С (beta) - растворимый ангидритCaS04 |
При нагревании выше 450°С - нерастворимый ангидрит CaS04 При нагревании более 750-1000 °С - частичное разложение: CaS04=2СаО + 2SO2 + O2 |
Основа производства гипсовых вяжущих - дегидратация двуводного гипса по приведенной схеме. При дегидратации путем нагревания двуводного гипса в открытых аппаратах окружающей средой является воздух со сравнительно низкой относительной влажностью. Вода выделяется из гипса в виде пара. При дегидратации гипса в закрытых аппаратах при повышенном давлении вода из гипса выделяется в капельно-жидком состоянии. Медленное обезвоживание гипса начинается уже при 65°С.
Применительно к альфа - и бета - полугидратам, альфа - и бета - обезвоженным полугидратам и растворимым ангидритам термин "модификация гипса" является условным. Различия между ними обусловлены энергетическим состоянием, связанным с микроструктурой и размером поверхности частичек этих веществ.
Свойства модификаций полуводного гипса
Показатель |
(alfa) - модификация |
(beta) - модификация |
Температура образования, °С |
115 |
107 |
Температура дегидратации, °С |
200-210 |
170-180 |
Плотность, г/см3 |
2,72-2,73 |
2,62-2,68 |
Показатели светопреломления: | ||
Ng |
1,583 |
1,556 |
Np |
1,559 |
1,55 |
Скорость гидратации, мин |
17-20 |
7-12 |
Теплота гидратации, Дж/моль |
17200 |
19300 |
Водогипсовое отношение, % |
40-45 |
60-65 |
На предприятиях КНАУФ налажено производство различных гипсовых вяжущих, которые в зависимости от свойств являются основой для изготовления большого ассортимента гипсовых материалов и изделий.
В связи с большей плотностью кристаллов alfa-полугидрата по сравнению с кристаллами beta-полугидрата первые медленнее гидратируются, о чем можно судить по их меньшей растворимости в воде и пониженному тепловыделению при гидратации. Затвердевший после затворения водой alfa-полугидрат вследствие меньшей водопотребности и пониженной пористости обладает более высокой прочностью. Поэтому высокопрочные гипсы состоят в основном из alfa-полугидрата.
Гипсовые вяжущие на российских предприятиях КНАУФ производят в соответствии с требованиями ГОСТ 125-79 "Вяжущие гипсовые. Технические условия", но они также отвечают и требованиями немецкого DIN 1168 "Bangipse".
Марка вяжущего определяется пределом прочности при сжатии образцов в возрасте 2 ч, приготовленных из теста нормальной густоты.
Соотношения между марками гипсового вяжущего и прочностью при сжатии и изгибе приведены:
Характеристика |
Марка гипсового вяжущего | |||||||||||
Г-2 |
Г-3 |
Г-4 |
Г-5 |
Г-6 |
Г-7 |
Г-10 |
Г-13 |
Г-16 |
Г-19 |
Г-22 |
Г-25 | |
Предел прочности при сжатии, МПа |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
10 |
13 |
16 |
19 |
22 |
25 |
Предел прочности при изгибе, МПа |
1,2 |
1,8 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,5 |
5,5 |
6,0 |
6,7 |
7,0 |
8,0 |
По срокам схватывания различают следующие виды вяжущих: быстротвердеющее - начало схватывания не ранее 2 мин, конец - не позднее 15 мин; нормальнотвердеющее - начало схватывания не ранее 6 мин, конец - не позднее 30 мин; медленнотвердеющее - начало схватывания не ранее 20 мин, конец - не нормируется.
В зависимости от помола вяжущие делятся на грубые, средние и мелкие и характеризуются остатком на сите № 02, соответственно, 23, 14 и 2 мас. %. В зависимости от конкретной области применения гипсовых вяжущих к ним могут предъявляться дополнительные требования.
На российских предприятиях КНАУФ вяжущие марок Г-4 - Г-7 применяют при производстве сухих штукатурных смесей "Ротбанд" и "Гольдбанд", шпаклевочных смесей "Фугенфюллер", "Фугенфюллер-гидро", "Фугенфюллер ГВ" и других, клея "Перлфикс", формовочных и медицинских гипсов, в также при изготовлении ГКЛ, ГВЛ, пазогребневых плит и др.
На некоторых предприятиях КНАУФ производят высокомарочные гипсы а - модификации, которые применяют при изготовлении высокопрочных шпаклевок, наиболее популярной из которых является "Унифлот".
К высокообжиговым вяжущим, у которых температура обжига выше 450°С, относятся ангидритовые вяжущие и эстрихгипс.
Ангидритовое вяжущее состоит преимущественно из нерастворимого ангидрита, который получают обжигом гипса при 600-700°С во вращающихся или шахтных печах с последующим измельчением продукта в тонкий порошок совместно с различными минеральными активизаторами твердения. Вместо искусственно полученного ангидрита может быть использован природный.
Истинная плотность ангидритового вяжущего, кг/м3 |
2800-2900 |
Насыпная плотность, кг/м3: | |
В рыхлом состоянии |
850-1100 |
В уплотненном состоянии |
1200-1500 |
Водопотребность, % |
30-35 |
Остаток на сите № 008, мас. %, |
Не более 15 |
Сроки схватывания: | |
Начало, мин |
Не ранее 30 |
Конец с момента затворения, ч |
Не позднее 24 |
Похожие статьи
-
Производство - Гипсовые вяжущие вещества и их применение в строительстве
Весь технологический цикл изготовления изделий на основе гипсовых вяжущих веществ можно осуществлять в заводских условиях. Подготовка сырья заключается в...
-
Рассмотрена возможность повышения адгезионных свойств гипсовых вяжущих систем при применении калийсиликатного цемента в сочетании с органическими...
-
Выпускается 12 марок гипса строительного. Обычно выделяют: * Строительный гипс ( Г4, Г5). Он используется для строительных элементов, для штукатурных...
-
Проблема безопасности общества в условиях высокотехнологической производственной деятельности деятельности человека, как показывает практика, требует...
-
Строительный гипс: технология производства, свойства и область применения - Строительные материалы
Технологический процесс состоит из отдельных стадий производства: 1. дробления исходного сырья 2. его помола и сушки 3. обжига гипсовой мучки в котлах...
-
Показано, что с помощью введения в состав гипсово-вяжущего техногенных отходов и побочных продуктов различных производств (карбитного ила и...
-
Введение - Гипсовые вяжущие вещества и их применение в строительстве
Горные породы являются важнейшими сырьевыми продуктами при получении искусственных строительных материалов, для чего их подвергают сложным видам...
-
Пеногипс - Гипсовые вяжущие вещества и их применение в строительстве
Пеногипс представляет собой пористый материал, который состоит из множества мелких воздушных ячеек, изолированных друг от друга тонкими стенками...
-
Применение гипса в строительстве - Гипсовые вяжущие вещества и их применение в строительстве
Гипс известен в строительной сфере уже довольно давно. На протяжении многих лет гипс заменялся цементом только потому, что изделия из гипса не переносили...
-
Литература - Гипсовые вяжущие вещества и их применение в строительстве
1. Н. В.Козлов, А. И.Панченко, А. Ф.Бурьянов, В. Г.Соловьев. Микроструктура гипсового вяжущего повышенной водостойкости. Строительные...
-
Рассмотрены технические и технологические аспекты получения и применения теплоизоляционного пеногипса в конструкциях наружных стен. Приведен опыт...
-
Минеральными вяжущими веществами Называют тонкоизмельченные порошки, образующие при смешивании с водой пластичное тесто, под влиянием физико-химических...
-
При укреплении крупнообломочных, песчаных и супесчаных грунтов жидкой карбамидоформальдегидной смолой смешение следует производить в смесителях с...
-
ВЗРЫВОПОЖАРООПАСНЫЕ СВОЙСТВА ГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ - Пожарная безопасность в строительстве
Строительные решения зданий или помещений в максимально возможной степени должны зависеть от взрывопожарных свойств используемых в них горючих веществ,...
-
Исследование свойств и технологий многокомпонентных цементов проводились в 30-х, а затем в 50-х годах. Были разработаны составы вяжущих, позволяющие...
-
Инъекционные растворы фирмы "Триада Холдинг" успешно решают проблемы протечек в строительстве. Они представляют, собой однокомпонентные полиуретановые...
-
Основания и покрытия из щебеночных, гравийных и песчаных смесей, обработанных органическими и минеральными вяжущими материалами, следует устраивать при...
-
Для изготовления горячих асфальтобетонов применяют вязкие дорожные битумы марок БНД90/130, БНД60/90, БНД40/60. При этом более вязкие битумы применяют при...
-
Характеристика применяемых материалов При выполнении исследования для сопоставления результатов при определении свойств бетонных смесей и бетонов в...
-
Влияние сухого жаркого климата на технологию бетона Районы с сухим жарким климатом характеризуются большими перепадами температуры, относительной...
-
Основания из грунтов, укрепленных органическими вяжущими, применяют в тех районах, где отсутствуют крупнозернистые минеральные материалы. По сравнению с...
-
Для укрепления естественных и техногенных грунтов применяют следующие основные минеральные вяжущие материалы: - портландцемент, шлакопортландцемент по...
-
Мраморы - образовались из известняков (реже доломитов) под действием высоких температур и огромного всестороннего давления. , , водопоглощение 0,1ч0,7 %,...
-
Для экспериментального определения зависимостей свойств бетонной смеси от различных факторов использовали современные методы математического планирования...
-
Для обеспечения современных требований по теплозащите зданий с целью экономии энергоресурсов на отопление толщина однослойных стен из традиционных...
-
Первой работой, в которой описаны лессовые отложения в районе р. Дона, является исследование Н. Д.Борисяка, опубликованное в 1867 г., Генетическую...
-
Исследование влияния состава и температуры на свойства бетонной смеси. Из анализа литературных данных следует отметить, что большинство авторов считают,...
-
Для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог и железнодорожного полотна применяют разнообразные природные и искусственные...
-
Основные сведения о принятых методах испытания бетонной смеси и бетона. Для производства работ и обеспечения высокого качества бетона необходимо, чтобы...
-
Физико-механические свойства мерзлых пород - Геологические процессы и строительство сооружений
При строительстве сооружений в районах многолетней мерзлоты наибольшую опасность представляют участки распространения глинистых и песчаных пород...
-
Жаркая сухая погода вносит серьезные осложнения в технологию бетонных работ, вызывая увеличение водоподребности бетонной смеси при повышении ее...
-
Применение ЩМА в России - Строительство и реконструкция Московской кольцевой автомобильной дороги
Компания ОАО "Центродорстрой" впервые в практике дорожного строительства России на автомобильной дороге 1-й технической категории "МКАД" реализовал...
-
Технология армирования Инновационный процесс, применяемый при строительстве и реконструкции МКАД представляет собой воплощение новшеств, как правило -...
-
Бетонный деструктивный жаркий 1. Теоретически обоснована связь формуемости бетонной смеси на основе ВНВ и ТМЦ с его составом и структурой, а также...
-
Технологический процесс укладки прослоек из НСМ в общем случае включает следующие операции: подготовка основания; раскатка рулонов НСМ и закрепление...
-
На основании многочисленных исследований (Ф. Л.Андрухин, Ю. М.Абелев, А. М.Дранников и др.) было установлено, что именно специфическая макропористая...
-
Установки по приготовлению смесей необходимо размещать непосредственно у строящейся дороги, или в притрассовых карьерах, или у железнодорожных, водных...
-
Смеси следует приготовлять, как правило, в смесителях принудительного перемешивания. Разгрузку и подачу каменных материалов в приемные бункера...
-
Устраивать покрытия и основания из щебня, обработанного по способу пропитки битумом, дегтем или эмульсиями, следует в сухую погоду при температуре...
-
В технической литературе описано несколько классификаций видов износа и факторов влияющих на его величины На поверхностях деталей нетрудно обнаружить в...
Твердение гипса, Виды и свойства - Гипсовые вяжущие вещества и их применение в строительстве