Твердение и свойства гипсовых вяжущих

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Учебные вопросы:

1. Воздушные вяжущие вещества;

2. Гидравлические вяжущие вещества

Вяжущие вещества - строительные материалы для изготовления бетонов и растворов.

Различают:

- неорганические (минеральные) вяжущие вещества (цемент, гипс, известь и др.);

- органические (битумы, дегти, пеки).

Минеральные вяжущие вещества (обычно порошкообразные) при смешивании с водой (иногда с водными растворами солей) образуют пластичную массу, приобретающую затем камневидное состояние.

Рисунок 1- Классификация минеральных вяжущих

Их делят на:

- гидравлические, способные твердеть и сохранять прочность на воздухе и в воде (напр., портландцемент);

- воздушные, твердеющие и сохраняющие прочность только на воздухе (гипс, известь)

Вопрос 1 ВОЗДУШНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Для вяжущих воздушноготвердения характерна сравнительно высокая растворимость как веществ, из которых состоит вяжущее, так и соединений, которые образуются в результате реакции гидратации.

Поэтому изделия из этих вяжущих при контакте с водой теряют свою прочность, а при действии проточной водой размываются – коэффициент размягчения менее 0,5.

Следовательно, их можно использовать только для изготовления изделий, эксплуатируемых в воздушно-сухих условиях внутри помещения.

Гипсовые вяжущие. Сырье и условия получения

Гипсовыми вяжущими веществами принято называть тонкомолотые материалы, состоящие из полуводного гипса (СaSO₄ * 0,5H₂O) или ангидрита (CaSO₄).

Сырьем для производства гипсовых вяжущих веществ служат сульфатные горные породы (природный каменный материал – гипс, представляющий собой осадочную горную породу, образовавшуюся примерно 100 – 200 млн лет назад в результате испарения участков Мирового океана), преимущественно минерал - двуводный гипс (СаSO₄*Н₂О).

Получение гипсовых вяжущих основано на способности двуводного гипса СaSO₄ * 2H₂O в процессе нагревания частично или полностью отдавать кристаллизационную воду (дегидратировать):

СaSO₄ * 2H₂O = СaSO₄ * 0,5H₂O + 1,5H₂O

и постепенно теряет часть химически связанной воды, а при температуре от 110 до 180°С становится полуводным гипсом. После тонкого измельчения этого продукта обжига получают гипсовое вяжущее вещество.

По условию тепловой обработки, от которой в дальнейшем зависят свойства полученных веществ, гипсовые вяжущие подразделяют на:

- низкообжиговые гипсовые вяжущие;

- высокообжиговые гипсовые вяжущие;

Низкообжиговые гипсовые вяжущие вещества условно разделяют на:

- строительный;

- формовочный;

- высокопрочный гипсы.

Гипс строительный получают путем «варки» сырья при температуре 140 -160⁰С и является продуктом обжига тонкоизмельченного двуводного гипса.

На отдельных заводах после обжига гипс подвергают вторичному помолу.

Он относится к мелкокристаллической разновидности гипсового вяжущего вещества, что увеличивает водопотребность при затворении строительного гипса водой до стандартной консистенции теста.

В отвердевшем состоянии обладает невысокой прочностью - 2...16 МПа.

Но прочность на сжатие уменьшается с увлажнением образцов.

Гипс формовочный состоит также из полугидрата сульфата кальция, отличаясь от гипса строительного большей тонкостью помола.

Гипс высокопрочный является продуктом тонкого помола полугидрата, получаемого в результате тепловой обработки в условиях, в которых вода из гипса выделяется в капельно-жидком состоянии.

Такие условия возможны в автоклаве в среде насыщенного пара при давлении 0,15 ... 0,3 МПа. Вместо автоклавов возможно использование в качестве тепловой среды водных растворов некоторых солей, например хлористого кальция.

Гипс высокообжиговый (эстрихгипс). При температурах обжига (800 ... 950°С) помимо обезвоживания гипсового сырья происходит и частичная термическая диссоциация с образованием СаО, активизирующим химическое взаимодействие вяжущего с водой и ускоряющим процессы твердения.

Начало схватывания наступает не ранее 2 ч, предел прочности при сжатии составляет 10 .,. 20 МПа, а водостойкость несколько выше, чем у гипсовых вяжущих и ангидритового цемента.

Его применяют для изготовления декоративных и отделочных материалов, например искусственного «мрамора», штукатурных растворов, устройства бесшовных полов и подготовки под линолеум.

Отличительной особенностью гипсовых вяжущих веществ является их низкий срок схватывания, что вызывает определенное неудобство при производстве строительных работ.

По срокам схватывания они разделяются на:

- быстротвердеющие;

- нормальнотвердеющие;

- медленнотвердеющие.

Для продления сроков схватывания в гипсовое тесто нередко вводят добавки-замедлители, например кератиновый клей, сульфитно-дрожжевую бражку и др. Они адсорбируются частицами гипса, что затрудняет их растворение и начало схватывания.

Твердение и свойства гипсовых вяжущих

Как и любые вяжущие вещества, гипсовые вяжущие при смешивании с водой образуют пластичное тесто, превращающееся со временем в камневидное тело.

В процессе твердения гипсовых вяжущих можно выделить три этапа:

1) подготовительный - образование раствора, насыщенного по отношению к продуктам гидратации;

2) период коллоидации (схватывание) - переход новообразований в раствор в гелеобразном виде, минуя растворение;

3) период кристаллизации (твердение) - перекристаллизация коллоидных частиц в большие кристаллы и образование сростка.

При твердении строительного гипса происходит химическая реакция присоединения воды и образования двуводного сульфата кальция CaSO_4*0,5H₂O + 1,5Н₂0 = CaS0_4*2H₂0.

Схватывание (загустевание) гипсового теста начинается с образования рыхлой пространственной коагуляцнонной структуры, в которой кристаллики двугидрада связаны слабыми ван-дер-ваальсовыми силами молекулярного сцепления.

После схватывания происходит твердение, обусловленное ростом кристаллов новой фазы, их срастанием и образованием кристаллизационной структуры.

Свежеизготовленные гипсовые изделия сушат (при 60—70°С), что повышает прочность контактов срастания кристаллов и самих изделий вследствие удаления пленочной воды.

Основными характеристиками гипсовых вяжущих служат:

- сроки схватывания,

- тонкость помола,

- прочность при сжатии и растяжении,

- водопотребность и др.

Тонкость помолахарактеризуется массой гипсового вяжущего (% пробы, взятой для просеивания, но не менее 50 г), оставшегося при просеивании на сите с ячейками размером в свету 0,2 мм. Установлены три степени помола, обозначаемые соответственно I, II, III: I (грубый помол) -остаток на сите не более 30 %; II (средний помол)- остаток на сите не более 15%; III (тонкий помол)— остаток на сите не более 2 %.

Водопотребностьгипсового вяжущего определяется количеством воды, % массы вяжущего, необходимым для получения гипсового теста стандартной консистенции (диаметр расплыва 180±5 мм).

По срокам схватывания ГОСТ 125-79 предусматривает выпуск следующих вяжущих;

быстротвердеющего (индекс А) - с началом схватывания не ранее 2 мин, конец - не позднее 15 мин;

нормально твердеющего(индекс Б) - с началом схватывания не ранее 6 мин, конец - не позднее 30 мин;

медленнотвердеющего (индекс В) - с началом схватывания не ранее 20 мин (конец схватывания не нормируется) .

В зависимости от степени помола различают вяжущие:

- грубого;

- среднего;

- тонкого помола с максимальным остатком на сите с размером ячеек 0,2 мм не более соответственно 23% 14% и 2%, обозначаемые индексами I, II и III.

Марку гипсовых вяжущих (от Г-2 до Г-25) характеризуют по прочности при сжатии образцов- балочек 40x40x160 мм в возрасте 2 ч после затворения водой. Минимальный предел прочности при сжатии соответствующих марок меняется в пределах 2-25 МПа, а при изгибе- 1,2-8,0 МПа.

Чтобы получить гипсовое удобоукладываемое тесто, необходимо взять 60-80% воды от массы вяжущего, а на химическую реакцию гидратации требуется лишь 18,6% воды. Избыток ее остается в порах, затем испаряется, поэтому получившийся в результате твердения полуводного гипса гипсовый камень обладает высокой пористостью, достигающей 40-60% и более. Чем больше воды затворения, тем выше пористость камня, а прочность его соответственно меньше. Прочность гипсовых образцов, высушенных при температурах до 330 К, в 2-2,5 раза выше прочности влажных образцов после 1,5 ч твердения.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: