какую температуру выдерживает гипс при нагревании

Гипс строительный: свойства, характеристики, применение

Гипс строительный – сероватое либо белое порошкообразное вещество тонкого помола. Получается переработкой природного минерала методом обжига при повышенных температурах.

Производство

Изготавливается строительный гипс способом дробления естественных материалов с последующей переработкой в автоклавах. Для достижения нужной фракции материал проходит сушку и помол в шаровых мельницах.

Получение строительного гипса основано на уникальной способности вещества к выделению влаги из кристаллической решетки при нагревании до 140 о С. При достаточно незначительных температурных воздействиях нагреванием получают алебастр.

Разновидности

Существует несколько разновидностей гипса, которые находят широчайшее применение в сфере строительства и ремонта:

Свойства строительного гипса

Качества всех гипсовых основ отличаются некоторой схожестью. Поэтому строительную фракцию можно считать эталоном для всех разновидностей материала.

Гипс строительный характеристики имеет следующие:

Строительный гипс: применение

Материал входит в число основных компонентов для изготовления большинства распространенных строительных смесей: шпатлевок, наливных полов, штукатурки и т.п.

Широко применяется гипс в индустрии по производству фарфоровых и керамических изделий. Здесь материал становится актуален в основном при необходимости изготовления форм, макетов, всевозможных моделей.

В промышленной сфере из гипса производят изделия для тампонирования и изоляции нефтяных скважин, а также изготавливают декоративные плиты, вентиляционные решетки.

Применяют материал в сфере изготовления строительных материалов: гипсокартона, перегородочных плит, пазогребневых изделий, гипсобетонных блоков. Но наибольшее распространение гипс строительный приобрел в индустрии производства быстротвердеющих легковыравнивающихся пластичных масс. Используются данные вещества при монтаже напольных, потолочных, настенных покрытий, при необходимости заделки швов, трещин и неровностей.

Приготовление смеси

Чтобы подготовить материал к использованию, потребуется сухая гипсовая основа и вода. Смешивать данные компоненты следует до достижения густоты, которая соответствует выполнению конкретных задач. Например, для заделки крупных углублений в вертикальных поверхностях лучше уменьшить количество воды при подготовке гипсовой смеси.

Процесс приготовления материала во многом схож с замешиванием клея для оклейки обоев. Вместительная емкость наполняется холодной водой, при постоянном неспешном помешивании засыпается сухая основа.

Следует понимать, что в полужидком, податливом состоянии материал находится не более 15 минут. Поэтому рекомендуется готовить смесь в небольших количествах под выполнение каждой конкретной задачи.

Подмешивание сухой основы в емкость после застывания предыдущей смеси с добавлением воды не является возможным, так как при этом гипс потеряет изначальные свойства. Несколько продлить время схватывания гипсовой массы без потери качества можно: для этого следует предварительно добавить в смесь небольшое количество обойного клея.

Хранение

Как и цемент, хранить гипс рекомендуется в водонепроницаемых полиэтиленовых мешках в сухих, хорошо проветриваемых помещениях. Однако даже при соблюдении всех требований к хранению материала со временем его свойства утрачиваются. Поэтому после истечения гарантийного срока применения материал стоит лишний раз испытать на пригодность.

Чтобы проверить качество гипса после длительного хранения, достаточно взять около 100 граммов материала, после чего растворить его в воде до образования консистенции не гуще сметаны. Образованную массу необходимо уложить на стекло либо листовой металл и определить время, которое уходит на полное застывание с момента приготовления смеси. Данный показатель должен соответствовать данным, указанным в технической документации материала. Отрезок времени, что необходим для застывания материала разных торговых марок, несколько отличается.

Источник

Свойства гипса и его основные характеристики

Доступность сырья, технологичность изготовления и невысокая энергоемкость производства делают гипс недорогим и распространенным вяжущим.

Из-за значительной пористости плотность гипсового камня невысокая и составляет от 1200 до 1500 кг/м3.

Изделия из гипса не только являются негорючими материалами, но в силу своей пористости замедляют передачу теплоты, а при действии высоких выделяют воду, тем самым тормозя распространение огня. В сухих условиях эксплуатации или при предохранении от действия воды (защита гидрофобами, пропитками и т. п.) гипс очень перспективен с технической и экологической точек зрения.

Прочность на сжатие и изгиб

Установлено 12 марок гипса по прочности от 2 до 25 (цифра показывает нижний предел прочности при сжатии данной марки гипса в МПа). В строительстве используется в основном гипс марок от 4 до 7.

Нормальная густота (водопотребность или водогипсовое отношение)

Нормальная густота (стандартная консистенция) гипсового теста характеризуется диаметром расплыва гипсового теста, вытекающего из цилиндра при его поднятии на высоту не менее чем на 100 мм. Диаметр расплыва должен быть равным (180±5) мм. Количество воды является основным критерием для определения свойств гипсового вяжущего: времени схватывания, предела прочности, объемного расширения и водопоглощения. Количество воды выражается в процентах, как отношение массы воды, необходимой для получения гипсовой смеси стандартной консистенции, к массе гипсового вяжущего в граммах.

При изготовлении гипсовых изделий методом литья требуется 60-80 % воды от массы строительного или формовочного гипса и 35-45% воды от массы высокопрочного гипса.

Морозостойкость гипса очень низкая. Примерно 15-20 циклов замораживания и оттаивания.

Дело в том, что гипс гигроскопичен, он впитывает влагу воздуха. Любое защитное покрытие проницаемо для воздуха в большей или меньшей степени и может защитить только верхний, пропитанный покрытием слой гипса. Причем, за счет различной плотности гипса и клея, влага конденсируется внутри плитки в зоне контакта плитки и клеевого состава, на который эта плитка приклеена. При замерзании конденсат расширяется и разрушает гипсовую плитку. Мной, ради эксперимента, была облицована часть наружной стены дома гипсовым искусственным камнем. Плитка приклеивалась на специальный клей для наружных работ и была покрыта морозостойким лаком. Простояла две зимы. На третью весну начали отпадать отдельные плитки. В конце пятой зимы отвалилась вся. Бетонная же плитка держится уже 17й год без единого дефекта.

Итак, какие выводы можно сделать? На наружных стенах и всех стенах, которые зимой не отапливаются, применяем искусственный камень, изготовленный из бетона. На внутренних стенах отапливаемых зимой зданий желательно использовать искусственный камень, сделанный из гипса.

Стальная арматура в гипсовых изделиях в условиях нейтральной среды (рН=6,5-7,5) подвергается интенсивной коррозии. Увлажняется гипс за счет его хорошей гигроскопичности (способность поглощать влагу из воздуха).

Гипс хорошо сцепляется с древесиной и поэтому его целесообразно армировать деревянными рейками, картоном или целлюлозными волокнами и наполнять древесными стружками и опилками.

Источник

Строительный гипс: описание,виды,свойства,фото

Строительный гипс — это вяжущие вещества, получаемые из гипсового камня или отходов химической промышленности.

При обжиге гипсового камня отделяется химически связанная вода и в зависимости от температуры образуются различные формы гипса. При 100 градусах Цельсия начинается формирование полугидратного гипса. При его затворении в воде вновь образуется дигидрат сульфата кальция. Этот замкнутый цикл был открыт примерно 20 тысяч лет назад. Люди сооружали очаги из гипсового камня и, вероятно, замечали, как рассыпавшийся обожженный гипс превращается под дождем снова в камень. В шумерских и вавилонских клинописях встречаются упоминания о гипсе и его применении.

Доступность сырья, простота технологии и низкая энергоемкость производства (в 4-5 раз меньше, чем для получения портландцемента) делают гипс дешевым и привлекательным вяжущим.

История применения гипса

Гипс является одним из древнейших минеральных вяжущих. В Малой Азии гипс использовали для декоративных целей за 9 тысяч лет до н.э. При археологических раскопках в Израиле находили полы, покрытые гипсом за 16 тысяч лет до н.э. Гипс был известен и в древнем Египте, его использовали при строительстве пирамид. Знания о производстве строительного гипса из Египта распространились на остров Крит, там во дворце царя Кноссоса многие наружные стены были возведены из гипсового камня. Швы в кладке были заполнены гипсовым раствором. Далее сведения о гипсе через Грецию пришли в Рим. Из Рима информация о гипсе распространилась в центральной и северной Европе. Особенно искусно применяли гипс во Франции. После вытеснения римлян из центральной Европы знания о производстве и применении гипса были утрачены во всех регионах севернее Альп.

И только с 11 столетия использование гипса вновь стало возрастать. Под влиянием монастырей распространилась технология, по которой пустоты внутри фахверковых зданий заполняли смесью гипса с сеном или конским волосом. В раннее средневековье в Германии, особенно в Тюрингии, было известно применение гипса для напольных стяжек, кладочных растворов, декоративных изделий и памятников. В Саксен-Анхальте сохранились остатки гипсовых полов ХI века.

Кладка и стяжки, выполненные в те давние времена, отличаются необыкновенной долговечностью. Их прочность сравнима с прочностью нормального бетона.

Особенность этих средневековых гипсовых растворов заключается в том, что вяжущие и наполнители состояли из идентичных материалов. В качестве наполнителей использовали гипсовый камень, измельченный до круглых зерен, не заостренных и непластинчатых. После твердения раствора образуется связанная структура, состоящая только из дигидрата сульфата кальция.

Еще одной особенностью средневековых растворов является высокая тонина помола гипса и экстремально низкая водопотребность. Соотношение воды к вяжущему составляет менее 0,4. Раствор содержит мало воздушных пор, его плотность примерно равна 2,0 г/см3. Более поздние гипсовые растворы производились с гораздо большей водопотребностью, поэтому их плотность и прочность значительно меньше.

Определение и основные характеристики

Строительный гипс – это природный минерал из класса сульфатов. Его химической формула CaSO₄·2H₂O (гидрат сульфата кальция). Так как в молекуле вещества содержится 2 атома воды, его также называют диаквасульфат кальция.

Мелкокристаллическая структура с большим количеством пор является и положительным качеством (дает легкость и устойчивость к высоким температурам), и отрицательным (не обеспечивает прочность и влагостойкость).

Оптимальная пористость изделия после отвердевания составляет 40-60%. Если она выше, изделие становится менее прочным и легко разламывается. Пористость зависит от количества воды, использованного при замешивании раствора.

Удельный вес материала – 2,6-2,75 г/см³. Плотность в рыхлом состоянии – 800-1100 г/м³, при уплотнении может достигать 1450 кг/м³.

Что представляет собой строительный гипс внешне? Это порошок довольно мелкого помола, обычно белый или сероватый, иногда с желтым или розовым оттенком. Запах очень слабый, усиливается при добавлении воды.

Жидкий раствор (тесто) представляет собой серую массу со специфическим запахом. После высыхания приобретает белый или светло-серый цвет, поверхность готового изделия гладкая на ощупь.

Гипс обладает таким количеством преимуществ, что его можно назвать поистине уникальным материалом.

Марки

В зависимости от прочности гипсовые вяжущие разделяют на 12 типов, или марок. Их обозначают буквой Г и числами от 2 до 25: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25. Цифровая часть обозначает прочность при сжатии: например, для марки Г-5 она будет 0,5 Мпа (5 кгс/см²). Испытания на прочность проводят на стандартных брусках-балках размером 4х4х16 см. После отливки они в течение 2 часов сохнут на открытом воздухе. Затем целые балки испытывают на изгиб, а половинки – на сжатие. В зависимости от результатов образцам присваивается соответствующая марка.

В свою очередь марки строительного гипса делятся на две группы:

Разновидность гипса

Гипс β-модификации получают при температуре 150-180°C в аппаратах, сообщающихся с атмосферой. Продукт измельчения гипса β-модификации в тонкий порошок до или после обработки называется строительным гипсом или алебастром, при более тонком помоле получают формовочный гипс или, при использовании сырья повышенной чистоты, медицинский гипс.

Гипс α-модификации получают при низкотемпературной (95-130°C) тепловой обработке в герметически закрытых печах. Из него делают высокопрочным гипс.

Алебастр (от гр. alebastros — белый) — быстротвердеющее воздушное вяжущее, состоящее из полуводного сульфата кальция CaSO₄ • 0,5Н₂О, получаемого низкотемпературной обработкой гипсового сырья.

Алебастр — гипс β-модификации, порошкообразный вяжущий материал, полученный путём термической обработки в открытых печах при температуре 150-180 градусов природного двухводного гипса CaSO₄ · 2H₂O. Полученный продукт измельчают в тонкий порошок. При более тонком помоле получают формовочный гипс. Для медицинского гипса используют сырья повышенной чистоты.

Ангидрит — природный безводный гипс. Ангидритовое вяжущее медленно схватывается и медленно твердеет, состоит из безводного сульфата кальция CaSO₄ и активизаторов твердения.

Высокообжиговый эстрих-гипс получают обжигом природного гипсового камня CaSO₄ • 2Н₂О до высоких температур (800-950°С). При этом происходит его частичная диссоциация с образованием СаО, который служит активизатором твердения ангидрита. Окончательным продуктом твердения такого вяжущего является двуводный гипс, определяющий эксплуатационные свойства материала.

Технологические свойства эстрих-гипса существенно отличаются от свойств обычного гипса. Сроки схватывания эстрих-гипса: начало не ранее 2 часов, конец — не нормируется. Благодаря пониженной водопотребности (у эстрих-гипса она составляет 30-35% против 50-60 % у обычного гипса) эстрих-гипс после затвердевания образует более плотный и прочный материал.

Прочность образцов — кубов из раствора жесткой консистенции состава — вяжущее:песок = 1:3 через 28 суток твердения во влажных условиях — 10-20 МПа. По этому показателю устанавливают марку эстрих-гипса: 100, 150 или 200 (кгс/см 2 ).

Эстрих-гипс применяли в конце XIX — начале XX вв. для кладочных и штукатурных растворов (в том числе и для получения искусственного мрамора), устройства бесшовных полов, оснований под чистые полы и т.п. В настоящее время это вяжущее применяют ограниченно.

Прочность на сжатие и изгиб

Марку гипса определяют испытанием на сжатие и изгиб стандартных образцов — балочек 4 х 4 х 16 см спустя 2 часа после их формования. За это время гидратация и кристаллизация гипса заканчивается.

Установлено 12 марок гипса по прочности от 2 до 25 (цифра показывает нижний предел прочности при сжатии данной марки гипса в МПа). В строительстве используется в основном гипс марок от 4 до 7.

Согласно ГОСТ 125-79 (СТ СЭВ 826-77) в зависимости от предела прочности на сжатие различают следующие марки гипсовых вяжущих:

При увлажнении затвердевший гипс не только существенно (в 2-3 раза) снижает прочность, но и проявляет нежелательное свойство — ползучесть — медленное необратимое изменение размеров и формы под нагрузкой.

Технология производства

Месторождения природного гипса бывают осадочными, остаточными или метасоматическими (по типу формирования). В России крупные месторождения в основном осадочные. При разработке большинства залежей добыча ведется карьерным способом, но из-за природных условий на некоторых месторождениях приходится применять камерно-столбовой метод.

Добытое сырье доставляется на завод по переработке. Там оно измельчается сначала на шнековой дробилке, а затем на молотковой мельнице. После этого полученный порошок сушится и подвергается термической обработке – обжигу в специальных варочных котлах. Это самая распространенная технология производства строительного гипса, но есть и другие. Например, обжиг может проводиться во вращающихся печах или в мельницах совмещенного помола и обжига.

Чаще всего обжиг проходит при температуре 150-180°C. Сушка происходит двумя способами:

После обезвоживания химическая формула выглядит как CaSO₄·0,5H₂O. Полученный полуводный гипс измельчают в мелкий порошок и фасуют в бумажные или полиэтиленовые мешки.

Работа с гипсом.

На практике, при работе с гипсом, в основном применяют раствор чистого гипса, реже с наполнителем. В зависимости от видов работ, гипсовый раствор может иметь различную степень густоты: жидкий, средний или нормальный или густой. Для приготовления жидкого раствора на 1 кг гипса потребуется примерно 0,7 л воды, среднего или нормального раствора − на 1,5 кг гипса 1 л воды и для густого раствора − на 2 кг гипса 1 л воды.
Приготовление раствора происходит следующим образом: в подготовленную тару сначала наливают необходимое количество воды и нее постепенно засыпают гипс с постоянным тщательном перемешивании. при таком способе приготовления получается однородная масса без примесей комочков неразмешанного гипса. Не следует перемешивать уже начавший схватываться гипсовый раствор, так как при этом гипс начинает отмолаживаться и практически теряет свои прочностные качества.
При работе с гипсом следует учитывать быстрое схватывание гипсового раствора и готовить небольшими порциями. Для замедления сроков схватывания гипсового раствора применяют замедлители схватывания, о которых выше уже говорилось. При использовании в качестве замедлителя клеевого раствора, его вливают в приготовленную для затворения воду, тщательно перемешивают и в этой воде затворяют гипс. Готовить клеевой раствор следует с расчетом на один день работы.

Достоинства

При выборе стройматериалов всего решающими факторами становятся его цена, простота в работе и быстрое отвердевание. Но стоит учитывать и другие, не менее важные характеристики строительного гипса:

Недостатки

Не существует стройматериалов без недостатков. У дигидрата кальция (гипса) они связаны в основном с водой:

Показатели влагостойкости можно улучшить с помощью добавок-наполнителей. Ими могут быть известь, олеиновая кислота, глина, гранулированный доменный шлак, смесь растворимого стекла и декстрина. Другим вариантом является нанесение на готовое изделие финишных покрытий, предотвращающих попадание воды в поры.

Гипс, как вяжущий материал

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:

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:

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:

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:

Схватывание гипса

По срокам схватывания, определяемым на приборе Вика гипс делят на три группы (А, Б, В):

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:

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.

Источник