Определение основных показателей качества строительного гипса. Гипс камень - его свойства и применение

Гипс, или гидросульфат кальция – это минерал, широко используемый в строительстве, медицине и скульптурном литье. В готовом виде он представляет собой порошок, который смешивается с водой, после чего постепенно высыхает, приобретая высокую жесткость. Его цвет может быть белым, серым или с оттенками бурого, розового, желтого или красного. Твердость минерала по шкале Мооса 2 балла.

Добыча гипса

Минерал встречается в виде вкраплений в осадочные породы. Его частицы представлены в виде чешуйчатых или мелкозернистых масс. Его залежи обычно встречаются в глинистых осадочных породах. Внешне они напоминают мрамор. Минерал добывают шахтным способом. Подземные залежи откалывают от общей массы точечными взрывами. Добытый гипсовый камень доставляется на поверхность, после чего размалывается в порошок. Изначально он имеет повышенную влажность, поэтому осуществляется его первичная просушка, а в дальнейшем выпекание на протяжении нескольких часов. Выходящий из печи гипс уже полностью готов к использованию.

Технологический процесс может включать дополнительные способы очистки состава от примесей, что зависит от применяемого сырья. Если требуется производство гипса для медицинских целей, то он очищается более качественно для повышения связующих свойств.

Преимущества гипса как материала

Гипс обладает рядом достоинств, которые позволяют ему значительно превосходить подавляющее большинство прочих материалов, применяемых в строительстве, а также других сферах. К неоспоримым его преимуществам можно отнести:

• Небольшой вес.
• Легкое смешивание при приготовлении растворов.
• Быстрое застывание.
• Короткий период высыхания.
• Умеренная твердость.

К безусловным преимуществам гипса относится возможность его легкой шлифовки. Благодаря этому можно поправить форму сделанного из него изделия. В зависимости от предмета или поверхности это можно делать , или специальной .

Перечисленные свойства, являющиеся преимуществами материала, могут отличаться в зависимости от степени помола, очистки и наличия пластификаторов. Его принято классифицировать по степени сжатия. По данному критерию существует 12 видов гипса. Данный показатель измеряет в количество килограмм на сантиметр квадратный, которые необходимо приложить, чтобы провести разрушение материала. Число в номенклатурном наименовании обозначает данное количество килограмм. К примеру гипс с маркировкой 5 имеет верхнюю точку сжатия 5 кг/см2.

Где применяется гипс

Существует 3 основных направления применения данного материала:

• Медицина.
• Скульптура.
• Строительство.

Медицинское использование

Очищенный порошок гипса используется для создания бандажа для блокировки конечностей, что необходимо для срастания сломанных костей. Для этого его разводят в воде, готовя жидкий раствор. В нем вымачиваются бинты, которыми и делается перевязка. После застывания армированный бинтами раствор приобретает жесткость, полностью защищая загипсованную конечность от нежелательного воздействия.

Для медицинских целей применяется только мелкий помол гипса, обеспечивающий высокую монолитность после схватывания. Помимо применения для лечения переломов он также используется в стоматологии. С его помощью делаются слепки зубов для дальнейшего изготовления имплантов. С появлением более современных не пачкающих материалов данный способ отходит в прошлое.

Гипс в скульптуре

Использование гипса нашло свое применение в художественном творчестве, в частности создании скульптур. Для этой цели используется высококачественный помол без примесей, подобный тому, что и в медицине. Существует два способа его применения. Первый предусматривает вырезание произведений из крупных гипсовых камней, а второй обыкновенное литье. Резьба по гипсу уже практически не применяется, поскольку получаемые произведения имеют внешние дефекты, что обусловлено неоднородностью природного материала. Кроме того такой способ производства требует большого мастерства и существенных временных затрат. Гораздо проще заливать гипсовый раствор в формы. Он достаточно быстро застывает, благодаря чему имея литьевую форму такое производство можно поставить на поток.

Гипсовые изделия далеко не вечны, ведь их твердость по шкале Мооса всего 2 балла, что конечно меньше чем бетона, набирающего 4-5 баллов. При механическом воздействии он разрушается. Все же к достоинствам гипса можно отнести ремонтопригодность, ведь изделия из него могут склеиваться, а получаемые швы легко затираются наждачной шкуркой. После шлифовки дефекты при достаточном мастерстве можно полностью скрыть.

Строительное использование

Чаще всего гипс применяют для создания штукатурок. В отличие от цементных или известковых составов, они обладают более удобной консистенцией для работы. При средней температуре +20 градусов продолжительность высыхания таких штукатурок всего 7 дней. За это время они полностью набирают свою прочность, что в 4 раза скорее, чем в случае с бетоном.

Из гипса изготовляют и шпаклевки. В них применяется более мелкая фракция помола чем в штукатурках, благодаря этому получаемая в результате поверхность обладает высокой гладкостью. Это особенно важно если требуется проведение поклейки обоев, а тем более окраски.

Из гипса льются декоративные изделия для отделки. Из него изготовляют:

• Стеновые 3D панели.
• Стеновую плитку.
• Лепнину.
• Багеты.
• Колонны.
• Пилястры.
• Молдинги.
• Орнаменты.
• Дизайнерские розетки.

Подавляющее большинство гипса производимого для строительных целей используется для изготовления гипсокартона. Он применяется в качестве ровного основания для быстрого возведения межкомнатных перегородок и подвесных потолков. Также с помощью гипсокартона осуществляется выравнивание большой кривизны стен.

Использование гипса для создания элементов декора

Гипсовый порошок отличный материал для производства украшений интерьера. Чаще всего из него делают стеновые 3D панели, а также различные изделия для имитации античной архитектуры. С появлением полиуретана такие предметы интерьера начали делать из него, но гипс по-прежнему остается доступным материалом, который используют при желании сделать подобные украшения своими руками. Для этого в продаже по вполне умеренным ценам предлагаются 3D формы из пластика или силикона для проведения литья. При их использовании применяются чистые составы гипса. В идеале подходит скульптурная разновидность, но ее стоимость слишком высока, что экономически невыгодно. Более удачным выбором будет использование зернистого гипса, продаваемого в магазинах под названием алебастр.

Для производства алебастр разбавляется водой в равных пропорциях. Получаемый жидкий состав заливается в форму, после чего она встряхивается для обеспечения выхода пузырьков воздуха. Лучше всего ее устанавливать на вибрационный станок. Его наличие позволяет готовить раствор с меньшим добавлением воды, что в дальнейшем положительно повлияет на прочность. Форма оставляется до момента схватывания алебастра. Обычно в летнее время для этого достаточно 25-30 минут. После извлечения из нее изделия оно уставляется для просыхания, а форма может использоваться повторно необходимое количество раз.

Поскольку обычно глубина формы около 20-25 мм, то при температуре воздуха в +20 градусов полное высыхание литья занимает около 3 суток. После этого изделие может использоваться по предназначению.

При использовании форм их нужно смазывать, чтобы обеспечить нормальный выход литья. Это можно делать техническим вазелином, но проще и дешевле всего применять обыкновенное рафинированное подсолнечное масло.

Особенности работы с гипсовыми штукатурками

Штукатурки на основе гипса могут применяться для нанесения на минеральные поверхности. В первую очередь они подходят для покрытия стен из кирпича, бетона, газобетона, керамзитобетона и т.д. Также они используются для выравнивания потолков.

Хотя штукатурки и шпаклевки на основе гипса и обладают хорошей адгезией, подготовка поверхности с нанесением грунтовки глубокого проникновения обязательна. Это позволяет создать непроницаемую пленку между основанием и гипсом, препятствующую отдачи влаги стене или потолку. Благодаря этому гарантируется, что на период высыхания штукатурка будет иметь достаточно воды для нормального течения химической реакции кристаллизации между смешанным помолом гипса. В дальнейшем это обеспечит более высокую твердость материала и устойчивость к механическим повреждениям.

Обычно гипсовую штукатурку можно наносить на поверхность с толщиной слоя от 0,5 до 3 см. Отдельные производители предлагают гипсовые смеси с добавлением особых пластификаторов и прочих примесей, благодаря чему вполне возможно оштукатуривание с большой толщиной слоя.

Для штукатурки на основе гипса характерно менее выраженное сползание материала. Благодаря этому они нуждаются в меньшем количестве подрезок наплывов. Все это способствует более высокой производительности труда при их применении.

Гипс легко впитывающий влагу материал, потому штукатурки и шпаклевки на его основе малопригодны для использования в ванных комнатах. В условиях повышенной влажности возможность разрушения слоя многократно увеличивается. Для решения данной проблемы выпускаются специальные влагозащитные полимерные составы, но даже с их использованием, все равно надежнее цементные штукатурки.

Класса сульфатов, CaSO 4 .2Н 2 О. В чистом виде содержит 32,56% СаО, 46,51% SO 3 и 20,93% Н 2 О. Механические примеси главным образом в виде органического и глинистого веществ, сульфидов и др. Кристаллизуется в моноклинной . В основе кристаллической структуры — двойные слои из анионных групп (SO 4) 2- , связанных катионами Ca 2+ . Кристаллы таблитчатые или призматические, образуют двойники, так называемый ласточкин хвост. весьма совершенная. Агрегаты: зернистые, листоватые, порошковатые, конкреции, волокнистые прожилки, радиально-игольчатые.Чистый гипс — бесцветный и прозрачный, при наличии примесей имеет серую, желтоватую, розоватую, бурую до чёрной окраску. Блеск стеклянный. 1,5-2. 2300 кг/м 3 . В заметно растворим (2,05 г/л при 20°С). По происхождению главным образом хемогенный. Выпадает в осадок при t 63,5°С, а в растворах, насыщенных NaCl, — при температуре 30°С. При значительном повышении солёности в усыхающих морских лагунах и солёных озёрах вместо гипса начинает выпадать безводный сернокислый кальций — , аналогичным образом ангидрит возникает при обезвоживании гипса. Известен также гидротермальный гипс, образующийся в низкотемпературных сульфидных месторождениях. Разновидности: — полупрозрачные волокнистые агрегаты, отливающие в отражённом свете красивым шелковистым блеском; гипсовый шпат — пластинчатый гипс в виде прозрачных кристаллов слоистой структуры и др.

Применение гипса

Гипс применяется в сыром и обожжённом виде. 50-52% добываемого в гипсового камня используется для выработки гипсовых вяжущих веществ различного назначения (ГОСТ 195-79), получаемых обжигом природного гипса, 44% гипса — в производстве портландцемента, где гипс применяется как добавка (3-5%) для регулирования сроков схватывания цемента, а также для выпуска специальных цементов: гипсоглинозёмистого расширяющегося цемента, напрягающего цемента и др. 2,5% гипса потребляет сельское хозяйство при производстве азотных удобрений (сульфата аммония) и для гипсования засоленных почв; в цветной металлургии гипсование используется в качестве флюса, в основном при выплавке ; в бумажном производстве — в качестве наполнителя, преимущественно в высших сортах писчих бумаг. В некоторых странах ( , и др.) гипс применяется для производства серной кислоты и цемента. Способность гипса легко обрабатываться, хорошо воспринимать полировку и обычно высокие декоративные свойства позволяют применять его в качестве имитатора при производстве облицовочных плит для внутренней отделки зданий и как материал для различных поделок.

В южных районах СССР в народном хозяйстве используется глиногипс с содержанием CaSO 4 .2Н 2 О от 40 до 90%. Рыхлую породу, состоящую из гипса, и , называют землистым гипсом, а в Закавказье и Средней Азии — "гажа" или "ганч". Эти породы в сыром виде употребляются для гипсования почв, в обожжённом — для штукатурки, как вяжущее средство.

Месторождение гипса

В СССР наиболее крупные месторождения расположены в , Тульской, Куйбышевской, Пермской областях РСФСР, на Кавказе и в Средней Азии. На 150 месторождениях гипса и 22 месторождениях глиногипса, гажи и ганча разведаны по промышленным категориям запасы 4,2 млрд. т (1981). Имеются 11 месторождений, запасы гипса на которых превышают 50 млн. т (в том числе Новомосковское — 857,4 млн. т).

Гипса разрабатываются карьерами (Шедокский, Сауриешский комбинаты и др.) и шахтами ("Новомосковский", "Артёмовский", "Камское Устье" и др.). В СССР эксплуатируются 42 месторождения гипса и ангидрита и 6 месторождений гипсоносных пород с годовой добычей около 14 млн. т (1981), из которых 60,2% — на территории

ГИПС - 1. Ca·2H 2 O. Мон. К-лы тонко- и толстотаблитчатые. Сп. в. сов. по {010}, сов. по {100} и {110). Дв. по {100} обычны - ласточкин хвост. Агр.: зернистые, листоватые, порошк., волокн., прожилки, радиальноигольчатые. Бесцветный, белый, желтоватый до черного. Бл. стеклянный. Тв. 1,5-2. Уд. в. 2,32. Гибкий, но не эластичный. В воде заметно растворим. Образует осад. г. п.; часто в з. окисл. рудных м-ний; известен гидротерм. Образуется при t 63,5 °С, а в растворах, насыщенных NaCl, при t 30 °С; при гидратации ангидрита, а также при воздействии сульфатных растворов на карбонатные п. В совр. солеродных басс. сульфат Са отлагается в виде гипса, в древних известны преимущественно ангидритовые, реже гипсовые образования. Разнов.: кристаллический Г.; волокн., или ; зернистый или ; песчанистый - пойкилитовый. 2. Осад. г. п., состоящая в основном из м-ла гипса и входящая в гр. галогенных п. По условиям образования Г. может быть первичным (собственно осад.), образовавшимся хим. осаждением в осолоненных басс. на начальных стадиях галогенеза, или вторичным. К последнему относятся широко развитые Г., возникающие при гидратации ангидрита в приповерхностной зоне: гипсовые шляпы; метасоматический Г. (гл. обр. по карбонатным п.) и др. Г. применяется в сыром и обожженном виде в строительной промышленности, при производстве вяжущих веществ, штукатурного и формовочного гипса, эстрихгипса, гипсового цемента и для получения серной .

Геологический словарь: в 2-х томах. - М.: Недра . Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др. . 1978 .

(от греч. gypsos - , известь * a. gypsum; н. Gips; ф. gypse, pierre а platre; и. yeso ) –
1) минерал класса сульфатов, Ca(SО 4)·2H 2 О. B чистом виде содержит 32,56% СаО, 46,51% SО 3 и 20,93% Н 2 О. Механич. примеси гл. обр. в виде органического и глинистого веществ, сульфидов и др. Кристаллизуется в моноклинной сингонии. В основе кристаллич. структуры - двойные из анионных групп (SO 4) 2- , связанных катионами Ca 2+ . Кристаллы таблитчатые или призматические, образуют двойники, т.н. ласточкин хвост. весьма совершенная. Агрегаты: зернистые, листоватые, порошковатые, конкреции, волокнистые прожилки, радиально-игольчатые. Чистый Г. - бесцветный и прозрачный, при наличии примесей имеет серую, желтоватую, розоватую, бурую до чёрной окраску. Блеск стеклянный. Тв. 1,5-2. 2300 кг/м 3 . В воде заметно растворим (2,05 г/л при 20°С). По происхождению гл. обр. хемогенный. Выпадает в осадок при t 63,5°С, а в растворах, насыщенных NaCl, - при темп-ре 30°С. При значит. повышении солёности в усыхающих мор. лагунах и солёных озёрах вместо Г. начинает выпадать безводный сернокислый - Ангидрит, аналогичным образом возникает при обезвоживании Г. Известен также Г., образующийся в низкотемпературных сульфидных м-ниях. Разновидности: селенит - полупрозрачные волокнистые агрегаты, отливающие в отражённом свете красивым шелковистым блеском; гипсовый шпат - пластинчатый Г. в виде прозрачных кристаллов слоистой структуры и др.
.
2) Осадочная горн. порода, состоящая в осн. из минерала Г. и примесей ( , ангидрит, гидрооксиды железа, сера, и др.). По условиям образования Г. может быть первичным, образовавшимся путём хим. осаждения в осолонённых бассейнах на нач. стадиях Галогенеза, или вторичным, возникающим при гидратации ангидрита в приповерхностной зоне, - гипсовые шляпы, метасоматич. Г. и др. Качество гипсового сырья определяется в осн. содержанием двуводной сернокислой соли кальция (CaSО 4 ·2H 2 О), к-рое в разл. сортах гипсового камня изменяется от 70 до 90%.
Г. применяется в сыром и обожжённом виде. 50-52% добываемого в СССР гипсового камня используется для выработки гипсовых вяжущих веществ разл. назначения (ГОСТ 195-79), получаемых обжигом природного Г., 44% Г. - в произ-ве портландцемента, где Г. применяется как добавка (3-5%) для регулирования сроков схватывания цемента, а также для выпуска спец. цементов: гипсоглинозёмистого расширяющегося цемента, напрягающего цемента и др. 2,5% Г. потребляет с. х-во при произ-ве азотных удобрений (сульфата аммония) и для гипсования засоленных почв; в цветной металлургии Г. используется в качестве флюса, в осн. при выплавке никеля; в бумажном произ-ве - в качестве наполнителя, преим. в высших сортах писчих бумаг. В нек-рых странах ( , Великобритания и др.) Г. применяется для произ-ва серной к-ты и цемента. Способность Г. легко обрабатываться, хорошо воспринимать полировку и обычно высокие декоративные свойства позволяют применять его в качестве имитатора мрамора при произ-ве облицовочных плит для внутр. отделки зданий и как материал для разл. поделок.
В юж. р-нах СССР в нар. х-ве используется глиногипс с содержанием CaSО 4 ·2H 2 О от 40 до 90%. Рыхлую породу, состоящую из Г., и песка, наз. землистым Г., а в Закавказье и Ср. Азии - " " или "ганч". Эти породы в сыром виде употребляются для гипсования почв, в обожжённом - для штукатурки, как вяжущее средство.
В СССР наиболее крупные м-ния расположены в Донбассе, Тульской, Куйбышевской, Пермской областях РСФСР, на Кавказе и в Ср. Азии. На 150 м-ниях Г. и 22 м-ниях глиногипса, гажи и ганча разведаны по пром. категориям запасы 4,2 млрд. т (1981). Имеются 11 м-ний, запасы гипса на к-рых превышают 50 млн. т (в том числе Новомосковское - 857,4 млн. т).
М-ния Г. разрабатываются карьерами (Шедокский, Сауриешский комб-ты и др.) и шахтами ("Новомосковский", "Артёмовский", "Камское Устье" и др.). В СССР эксплуатируются 42 м-ния Г. и ангидрита и 6 м-ний гипсоносных пород с годовой добычей ок. 14 млн. т (1981), из к-рых 60,2% - на терр. РСФСР и 15,8% - УССР. Наиболее крупные предприятия - "Новомосковский" (2,33 млн. т), "Ергачинский", "Артёмовский" (по 1,0 млн. т) и "Заларинский" (0,85 млн. т).
Мировые разведанные запасы Г. оцениваются в 2,2 млрд. т: 0,6 млрд. т в США; 0,375 млрд. т в Канаде; 0,825 млрд. т в странах Европы (во Франции, ФРГ, Испании, Италии, Югославии и Греции); 0,09 млрд. т в странах Азии; по 0,07 млрд. т в Мексике и странах Африки. Ресурсы Г. во много раз превышают разведанные запасы. Мировая добыча Г. среди капиталистич. стран составляет 70 млн. т (1978), из них на долю США приходится 20% (13,5 млн. т), Канады - 11% (7,9 млн. т). В странах Европы добывают 30,7 млн. т, Азии - 11,9 млн. т Г. Литература : Виноградов Б. Н., Сырьевая база промышленности вяжущих веществ СССР, М., 1971; Вихтер Я. И., Производство гипсовых вяжущих веществ, 4 изд., М., 1974. Ю. С. Микоша.

Горная энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984-1991 .

Смотреть что такое "Гипс" в других словарях:

гипс - гипс, а … Русский орфографический словарь

гипс - гипс/ … Морфемно-орфографический словарь

Гипс - – (от греч. gypsos – мел, известь) – 1) Г. природный – минерал, водный сульфат кальция CaSO4*2H2O. Цвет белый, желтоватый, кремовый; часто бесцветный. Тв. по минералогия, шкале 1,5 – 2; плотн. 2300 кг/м3. Состоящая гл. обр … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов - (Туркмения). ГИПС (от греческого gypsos мел, известь), 1) минерал, водный сульфат кальция. Бесцветные, серые кристаллы, агрегаты. Твердость 1,5 2; плотность 2,3 г/см3. Разновидности: гипсовый шпат (полупрозрачные кристаллы); атласный шпат, или… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ГИПС - ГИПС, сернокислый кальций, Calcium sul furicum, CaS04+2H20, белый мягкий, легко растирающийся в порошок минерал, встречающийся в природе в виде больших залежей; синтетически получается при действии серной кислоты или ее растворимых в воде солей… … Большая медицинская энциклопедия

- (от греч. gypsos мел известь), 1) минерал класса сульфатов, CaSO4.2H2O. Бесцветные, белые, серые кристаллы, агрегаты. Твердость 1,5 2; плотность 2,3 г/см³. Разновидности: гипсовый шпат (полупрозрачные кристаллы); атласный шпат, или уральский… … Большой Энциклопедический словарь

ГИПС, гипса, муж. (греч. gypsos). 1. только ед. Серноизвестковая кристаллическая минеральная соль б. ч. белого или желтого цвета, употр. между прочим в хирургии и служащая материалом для скульптурных работ (минер.). 2. Скульптурный слепок из… … Толковый словарь Ушакова

Свойства гипса

Гипс (водный сульфат кальция) - самый распро­страненный минерал, относящийся к группе сульфа­тов. Его название происходит от греческого слова gypsos. Гипс царапается ногтем и легко режется ножом. Известно несколько разновидностей гипса , используе­мых в качестве коллекционных камней, в частности мелкозернистый алебастр. Шелковистый шпат, волокнистый гипс и белый гипс обладают шелковистым блеском, их часто обрабатывают в форме кабошонов и полируют, при этом проявляется эффект «кошачьего глаза».

Мягкий селенит, который бес­цветен и прозрачен, тоже иногда подвергается огранке. Популярны сре­ди коллекционеров прекрасные «розы пустыни», двойниковые кристаллы «ласточкин хвост» и звездообразные формы.

Применение гипса

Гипс используется в производстве штукатурки, удобрений, портланд­цемента, бумаги, красок и карандашей. Он является самым распространен­ным эвапоритом - осадком, остающимся после испарения воды. Гипс, встречается в виде массивных отложений в осадочных горных породах вме­сте с известняками и сланцем. Он образуется в результате гидратации ми­нерала ангидрита.

Гипсу сопутствуют кальцит, сера, кварц, доломит, галит и глина. Иногда гипс откладывается в результате испарения соленой воды или образует на месте высохших озер мягкие полупрозрачные кристаллы. Он также встречается в виде кристаллов в глине, в виде оболочки соля­ного купола и в зонах действия вулканов. Алебастр, как плотный, так и мелкозернистый, используется для создания статуй и лепных украше­ний.

Однако ввиду чрезвычайной мягкости алебастра изделия из него лег­ко ломаются и быстро разрушаются. Как правило, алебастр полупрозрачен и окрашен в белый, розоватый или коричневатый цвет. Основные место­рождения гипса и алебастра находятся в Италии и в Англии. В Уэльсе добывают ро­зовый алебастр.

Происхождение гипса

Есть месторождения алебастра в Испании, Иране и Пакистане. «Алебастр», из которого в Древнем Египте и Древнем Риме якобы изготавливали вазы, надгробия и прочее, на самом деле мрамор (карбонат кальция). Богатые месторождения гипса есть в США (штаты Аризона, Калифорния, Юта, Колорадо, Оклахома, Нью-Мексико, Огайо, Мичиган, Вир­гиния и Нью-Йорк), в Канаде и во Франции.

Перед тем как вы начнете изучать эту статью хочу сделать небольшое вступление... Тема гипса у меня возникла неслучайно. Я собрался делать . В этом плане это мой первый опыт. Первое, что начинаю делать в таких случаях - изучаю материл, т.е. я попытался узнать о строительном гипсе всё.

Изначально тема мне казалась простой, но это оказалось не так, поэтому и делаю предисловие. Начнем с того, что природный . Но и это не всё. Гипс получают, как отход химической промышленности (например, ) и он идет с примесями и, как правило, ухудшающие свойства гипса, как вяжущего. Да и в природе гипс идет с примесями. Примеси убирают, но частично они остаются, поэтому нужно понимать, что покупая гипс у разных производителей, вы покупаете разный материал. Если вы самостоятельно добавляете модифицирующие добавки и купили гипс производителя с которым раньше не работали, то лучше сделать пробный замес и нанесение тестового слоя.

Гипс бывает β-модификации и α-модификации. Отличаются только способом приготовления (дегидрации). β-модификации делают нагревая двуводный гипс в открытых печах и вода выходит паром образуя мельчайшие поры, что ухудшает прочность, т.к. при любой тонкости помола получаются пористые частички. α-модификацию делают в автоклавах под давлением и вода выходит капельным способом, что делает полученный полуводный гипс монолитным, что улучшает прочность. α-модификация сложна в производстве, соответственно получается дорогой гипс и используется только в медицине и частично в скульптуре.

Алебастр это название природного зернистого гипса, который имеет более мелкое структурное зерно. В некоторых местах пишут, что любой строительный гипс - алебастр. Это не так. Алебастр является зернистым гипсом, но не любой зернистый гипс является алебастром. Он и в природе от простого зернистого гипса отличается по виду и похож на мрамор. Алебастр по своей природе мелкозернист, поэтому есть возможность при помоле получить более мелкое зерно, чем у простого зернистого гипса. Порошок с более мелким зерном имеет большую площадь поверхности частиц, а значит быстрее вступает в реакцию с водой и быстрее твердеет. Строительный Алебастр - это полуводный гипс, полученный из природного алебастра.

Есть ещё один важный момент. Гипс β-модификации, который только и продается в готовых смесях и так состоит из пористых частичек, но для приготовления рабочего раствора нужной текучести приходится добавлять воды в 2 раза больше, чем нужно для химической реакции. Лишняя вода выходит испарением создавая дополнительные поры и ещё уменьшает прочность. Поэтому если вам важна прочность, уменьшайте воду и применяйте добавки увеличивающие текучесть и используйте гипс с мелким помолом.

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.

Плотность полуводного гипса

Плотность затвердевшего гипсового камня низкая (1200-1500 кг/м 3) из-за значительной пористости (60-30% соответственно).

Расширение при твердении

Гипсовое вяжущее - одно из немногих вяжущих, расширяющихся при твердении. Увеличение объема при схватывании и твердении на 0,5-1%. При высыхании уменьшение в объеме на 0,05-0,1%. Эта особенность гипсовых вяжущих позволяет применять их без заполнителей, не боясь растрескивания от усадки.

Горючесть

Гипсовые материалы не только являются негорючими материалами, но в силу своей пористости замедляют передачу теплоты, а при действии высоких температур в результате термической диссоциации выделяют воду, тем самым тормозя распространение огня. В сухих условиях эксплуатации или при предохранении от действия воды (гидрофобизирующие покрытия, пропитки и т. п.) гипс очень перспективное с технической и экологической точек зрения вяжущее.

Разновидность гипса

Гипс β-модификации

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

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

Алебастр

Алебастр (от гр. alebastros - белый) - быстротвердеющее воздушное вяжущее, состоящее из полуводного сульфата кальция CaSO 4 . 0,5Н 2 О, 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 CaSO 4 · 2H 2 O. Полученный продукт измельчают в тонкий порошок. При более тонком помоле получают формовочный гипс. Для медицинского гипса используют сырья повышенной чистоты.

Ангидрит

Ангидрит - природный безводный гипс. Ангидритовое вяжущее медленно схватывается и медленно твердеет, состоит из безводного сульфата кальция CaSO 4 и активизаторов твердения.

Эстрих-гипс

Высокообжиговый эстрих-гипс получают обжигом природного гипсового камня CaSO 4 . 2Н 2 О 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.

Свойства строительного гипса

Степень помола

По тонкости помола, определяемой максимальным остатком пробы гипса при просеивании на сите с отверстиями 0,2 мм, гипсовые вяжущие делят на три группы: грубый, средний, тонкий.

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.

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.

При затворении гипсового вяжущего водой на протекание химической реакции гидратации полугидрата CaSO 4 теоретически расходуется 18,6% воды, а избыточное количество воды, оставшееся в порах затвердевшего изделия, при твердении испаряется и вызывает характерную для гипсовых изделий высокую пористость - 50-60 % от общего объема затвердевшего изделия. То есть, чем меньше используется воды при затворении гипсового теста и меньше значение нормальной густоты при достижении хорошей удобоукладываемости теста, тем плотнее и прочнее гипсовое изделие.

Нормальная густота гипсового вяжущего зависит от множества факторов, главные из которых - вид гипсового вяжущего, тонина помола, форма и размеры кристаллов полугидрата.

Для снижения водопотребности гипсового вяжущего используют добавки - разжижители (пластификаторы), увеличивающие подвижность и удобоукладываемость гипсовой массы без уменьшения прочностных показателей свойств.

К таким добавкам относятся:

• глюкоза;
• меласса;
• декстрин (вводятся в гипсовое вяжущее в смеси с известью);
• сульфитно-спиртовая барда (ССБ) и ее термополимеры;
• двууглекислая сода;
• глауберова соль и др.

Добавка 0,1 % раствора Ca-Cl 2 к гипсовому камню в процессе варки интенсифицирует процесс варки, снижает водопотребность и ускоряет сроки схватывания гипсового вяжущего.

При хранении гипсовых вяжущих на воздухе их водопотребность несколько снижается (происходит "искусственное старение" гипса), что приводит к искажению результатов определения прочности при стандартных испытаниях.

В практической деятельности иногда производят увлажнение гипсового вяжущего паром специально для снижения водопотребности, некоторого повышения пластичности теста и прочности изделий. Количество водной добавки в гипсовое вяжущее составляет около 5%, при этом происходит частичная гидратация поверхностных слоев зерен гипса и изменение их смачиваемости при последующем затворении гипсового вяжущего водой. Однако, длительное хранение гипсовых вяжущих (более 3 месяцев) в присутствии паров воды недопустимо, так как из-за преждевременной гидратации гипса значительно снижается его активность.

Морозостойкость

15-20 и более циклов замораживания и оттаивания.

Армирование

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.

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:

• I - вяжущие, получаемые термической обработкой гипсового сырья: низкообжиговые (обжиговые и варочные) и высокообжиговые: α

  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 CaSO 4 . 0,5H 2 O), 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 CaSO 4), 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.

Преимущество гипсового вяжущего:

• высокая скорость схватывания;
• химическая нейтральность, т.е экологичность материала;
• удовлетворительная прочность;
• удобство нанесения, пластичность.

Недостатки гипсового вяжущего:

• ограниченная водостойкость;
• ограниченная область применения, преимущественно для внутренних строительных и отделочных работ;
• недостаточная термостойкость;

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:

• 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: CaSO 4 . 0,5Н 2 О + 1,5H 2 O → CaSO 4 . 2Н 2 О. 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 CaSO 4). 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 CaSO 4 . 2Н 2 О 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 (СаСl 2 . MgCl 2 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.

Производство строительного гипса

Сырье для строительного гипса

Сырьем для гипса служит в основном природный гипсовый камень, состоящий из двуводного сульфата кальция (CaSO 4 . 2Н 2 О) и различных механических примесей (глины и др.).

По ГОСТ 4013 - 82 гипсовый камень для производства гипсовых вяжущих веществ должен содержать:

Примеси: SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 .

В качестве сырья могут использоваться также гипсосодержащие промышленные отходы, например, фторогипс, борогипс, - образующиеся при обработке кислотами соответствующего сырья, например

Ca 5 (PO 4) 3 F + H 2 SO 4 → H 3 PO 4 + HF + CaSO4 . nH 2 O

Все это указывает на то, что проблем с сырьем для гипсовых вяжущих нет.

Схемы дегидратации строительного гипса

В основе получения любого гипсового вяжущего лежит дегидратация сырьевых компонентов при термообработке. В зависимости от условий по мере увеличения температуры образуются различные продукты дегидратации.

Общая схема дегидратации двуводного сульфата кальция можно представить схематично:

На схеме приведены температуры переходов в лабораторных условиях; на практике, в условиях большого количества материала и флуктуации химического состава, для ускорения обжига приходится применять более высокие температуры.

В зависимости от температуры и условий обжига можно получить полуводный сульфат кальция (полугидрат) α

И β -модификаций, α

И β -растворимый ангидрит, нерастворимый ангидрит.

Сегодня общепризнанно, что образование α

Или β -модификаций полуводного гипса (по строению кристаллической решетки они подобны) зависит от условий тепловой обработки: α-полугидрат образуется при температуре 107-125 °С и выше при условии, что вода выделяется в капельно-жидком состоянии, для чего предусматривается автоклавная обработка; β -модификация полуводного гипса получается при нагревании до 100-160°С в открытых аппаратах (вращающихся печах или варочных котлах) при удалении воды в виде пара.

Высокопрочный α -полугидрат кристаллизуется в виде хорошо сформированных крупных прозрачных игл или призм; обычный строительный гипс - β-полугидрат - состоит из мельчайших плохо выраженных кристалликов, образующих агрегаты.

Этим обусловлены различные свойства продукта: β -полугидрат отличается более высокой водопотребностью, большей скоростью взаимодействия с водой, меньшей плотностью и прочностью получаемого гипсового камня. Несмотря на это, β -полугидрат существенно дешевле и составляет основную часть гипсовых вяжущих.

Для практических целей особое значение имеют условия получения модификаций полуводного сульфата кальция (полугидрата). Реакция дегидратации двуводного гипса с образованием полугидрата протекает с поглощением теплоты и имеет вид:

2(CaSO 4 . 2H 2 O) => 2CaSO 4 . H 2 O + 3H 2 O

Эту реакцию часто записывают в несколько условном виде:

CaSO 4 . 2H 2 O => CaSO 4 . 0,5H 2 O + 1,5H 2 O

Заводской строительный гипс, обжигаемый при температурах более высоких, чем теоретически необходимые для образования полугидрата, содержит, кроме полуводного гипса, также растворимый и даже нерастворимый ангидрит, что сказывается на свойствах продукта. Растворимый ангидрит на воздухе поглощает влагу и превращается в полугидрат.

Следовательно, у несколько пережженного гипса при вылеживании качество повышается, тогда как примесь недожженного гипса при недостаточном обжиге представляет собой балласт и неблагоприятно влияет на механическую прочность затвердевшего вяжущего, а также на скорость схватывания.

Одновременное содержание в строительном гипсе растворимого ангидрита и сырого гипса вызывает весьма быстрое схватывание, так как первый быстро растворяется и переходит в двуводный гипс, а второй создает центры кристаллизации.

Промышленное получение гипсового вяжущего

Строительный гипс получают с применением варочных котлов, вращающихся печей и установок совмещенного помола и обжига. Наиболее распространено производство строительного гипса с применением варочных котлов.

Стадии производства:

• Дробление гипсового камня (щёковая и молотковая дробилка).
• Помол совмещенный с сушкой (шахтная мельница).
• Тепловая обработка при атмосферном давлении или в автоклаве (варка в гипсовом котле).
• Томление (вылёживание в бункере).
• Вторичный помол (шаровая мельница).

Применение гипса

• Широко применяется в промышленности и строительстве, как строительный материал. В чистом виде применяют редко, в основном используют в качестве добавки, как связующее. Главнейшая область применения - устройство перегородок.
• В ремонте используют, как основной отделочный или выравнивающий материал. Для выравнивания используют панели заводского изготовления, гипсовые камни, гипсокартонные листы.
• Из гипса делают акустические плиты.
• В различных вариантах его применяют для огнезащитных покрытий металлических конструкций.
• Небольшое по объему, но важное направление использования гипса: декоративные архитектурные детали (лепнина) и скульптура.
• Обожжённый гипс применяют для изготовления форм (например, для керамики) для отливок и слепков (барельефы, карнизы и т.д.). Из него изготавливают прочные формы для заливки фигур.
• В стоматологии используют для изготовлении слепков зубов.
• В медицине для фиксации при переломах (медицинский гипс).

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.