Материал: 1086

Свойства гипсовых вяжущих в значительной мере зависят от технологии их получения. Поэтому для определения оптимальных технологических параметров производства необходимы соответствующие исследования, особенно если меняются источники поставки

реходом их при взаимодействии с водой в двугидрат по схеме

CaSO4·0,5H2O+ 1,5H2О = CaSО4.2H2О.

По теории Ле Шателье (1887Дг.), при смешении полуводного гипса с водой он растворяется с образованием насыщенного водного раствора. В растворе он взаимодействует с водой и переходит в двуводный. С течением времени раствор становится пересыщенным по отношению к двугидрату, поэтому в жидкой фазе возникают условия для образования зародышей кристаллов двуводногоИгипса и выделения их из раствора. Это в свою очередь вызывает уменьшение концентрации полугидрата в жидкой фазе и создает возможность для растворения новых порций этого вещества и образования пересыщенного раствора CaSО4·2Н2О. По мере выделения из раствора все новых и новых количеств двуводного гипса кристаллики его растут, переплетаются, срастаются и обусловливают схватывание и твердение исходной смеси гипса с водой. Нарушение структуры твердеющего гипса после начала его схватывания приводит к резкому снижению его прочности.

6

По теории А.А. Байкова (1923 г.), процессы твердения полуводного гипса, а также других минеральных вяжущих веществ, образующих гидратные соединения, можно разделить на три периода.

В первый период, начинающийся с момента смешения гипса с водой, растворяется полугидрат и образуется его насыщенный раствор.

Во втором периоде вода взаимодействует с полуводным гипсом с прямым пр соед нен ем ее к твердому веществу. Это приводит к возникновен ю двуводного гипса в виде высокодисперсных кристал-

дуютдругимстрого од н за . Они налагаются так, что в твердеющей

рекристалл зовываются с о разованием более крупных кристаллов, что сопровождается твердением системы и ростом ее прочности.

массе одновременнобАпротекают процессы коллоидообразования, характерные для второго периода, и процессы перекристаллизации в более крупные частички. Дальнейшее высыхание затвердевшей системы приводит к значительному увеличению прочности.

Следует подчеркнуть, что, по А.А. Байкову, эти периоды не сле-

По данным П А. Ре индера и Е.Е. Сегаловой, гидратация полуводного гипса идет по схеме Ле Шателье с образованием кристалли-

в процессе направленного роста кристалликовД, спаянных между собой контактами срастания и образующих сплошную кристаллизационную структуру затвердевшего гипса.

зационной структуры. При этом рост прочности системы обычно заканчивается несколько раньше полного перехода полуводного гипса в двуводный. Прекращение роста прочности или даже понижение ее в

конечной стадии гидратации гипса объясняется частичным разруше-

нием структуры под влиянием внутренних напряжений, возникающих И

Гидратация основной массы полуводного гипса и кристаллизация двугидрата практически заканчиваются одновременно через

20…40 мин после затворения. К этому же времени достигается и максимальная прочность системы во влажном состоянии. Прочность затвердевшего гипса по мере высыхания значительно возрастает, что объясняется уже не дальнейшими процессами гидратации, а испарением воды. При этом из водного раствора выделяется двуводный гипс, способствующий упрочнению контактов между кристаллическими сростками. Кроме того, предполагается, что при удалении во-

7

ды, смачивающей поверхность кристаллов, устраняется их взаимное скольжение, что приводит к повышению прочности затвердевшего гипса, а также к резкому уменьшению деформаций ползучести под нагрузкой. При полном высыхании рост прочности прекращается.

Снасыпанном состоян обычно составляет 800…1100, в уплотненном

войства строительного и высокопрочного гипса

Ист нная плотность этих полуводных модификаций гипса колеблется в пределах 2600…2750 кг/м3. Насыпная плотность в рыхло-

– 1250…1450 кг/м3.

Водопотре ность. Теоретически для гидратации полуводного

гипса на 10…15%, что способствует увеличению прочности гипсовых

Сроки схватывания. Строительный и высокопрочный гипсы – быстросхватывающиеся вяжущие вещества. Как правило, начало схватывания строительного гипса должно наступать не ранее 4 мин, а конец схватывания – не ранее 6 мин, но не позднее 30 мин после затворения водой. Начало схватывания высокопрочного гипса должно

8

быть не ранее 4 мин, а конец схватывания – в пределах 8…20 мин от начала затворения гипсового теста.

роки схватывания гипса зависят от свойств сырья, технологии изготовления, длительности хранения, количества вводимой воды, температуры вяжущего вещества и воды, условий перемешивания, Сналичия добавок и др. Быстрее всех схватывается полуводный гипс,

содержащий некоторое количество частичек неразложившегося двугидрата, являющ хся центрами кристаллизации и вызывающих ускоренную г дратац ю полуводного гипса. Схватывание гипса значи- ниетельно ускоряется при затворении его пониженным количеством воды по сравнен ю с тем, которое требуется для теста нормальной гус-

тоты, наоборот.

замедлен ю. При температуре гипсовой массы 90…100 °С схватыватверден е прекращаются. Это объясняется тем, что при указанных и более высок х температурах растворимость полуводного гипса

Повышен е температуры гипсового теста до 40…45 °С способствует ускоренбАю его схватывания, а выше этого предела, наоборот, –

в воде станов тся меньше растворимости двугидрата. В результате прекращается переход полугидрата в двугидрат, а следовательно, и связанное с ним твердение. Схватывание замедляется, если гипс при-

меняют в смеси с заполнителями – песком, шлаком, опилками и т.д.

Быстрое схватывание полуводного гипса является в большинстве случаев положительным его свойством, позволяющим быстро извлекать изделия из форм. Однако в ряде случаев быстрое схватывание нежелательно. Для регулирования сроков схватывания (ускорения и

замедления) в гипс при затворении вводят различные добавки.

Первый класс – это добавки, изменяющие растворимость вяжущих веществ и не вступающие с ними в химические реакции. Схватывание гипса ускоряется, если эти добавки, например NaCl, KC1, Na2SО4 и др., усиливают растворимость полугидрата в воде; наоборот, оно замедляется, если добавки (аммиак, этиловый спирт и др.) снижают его растворимость. Некоторые добавки (например, NaCl) при одних концентрациях в растворе увеличивают растворимость полугидрата и, следовательно, являются ускорителями, а при других, уменьшая растворимость, являются замедлителями.

9

Второй класс – вещества, реагирующие с вяжущими веществами с образованием труднорастворимых или малодиссоциирующих со-

единений. Добавки этого класса (для гипса – фосфат натрия, бура, борная кислота и др.) образуют на поверхности полугидрата защитные пленки труднорастворимых соединений, в результате чего схватывание гипса замедляется.

СУ добавок первого и третьего классов имеется «порог эффективности», под которым подразумевают концентрацию добавки, дающую макс мальный замедляющий или ускоряющий эффект.

Третий класс – вещества, являющиеся готовыми центрами кри-

сталлизац . Для г псовых вяжущих таковыми являются CaSО4 2Н2О,

аНРО4·2Н2О др. Они ускоряют схватывание.

бируютсяЧетвертый класс – поверхностно-активные добавки. Они адсорчаст чками полуводного и двуводного гипса и уменьшают

Обычно этот эффект достигается при введении добавок в воду затворения в кол честве до 2…3%.

гипса. Адсорбируясьчастичками полугидрата, они придают тесту по-

скорость образован зародышей кристаллов. Эти добавки (сульфит-

но-дрожжевая бражка, звестково-клеевой и кератиновый замедлители и др.) известны как пластификаторы и замедлители схватывания

вышенную подвижностьАи снижают количество воды затворения, необходимой для получения смеси требуемой подвижности.

ренном количестве (0,1…0,3%)Дспособствует обычно увеличению прочности изделий, так как снижение ими активности гипса компенсируется в этом случае приростом прочности вследствие значительного уменьшения водогипсового отношения при получении смесей одинаковой подвижности.

Следует отметить, что введение добавок (ускорителей или замедлителей схватывания) обычно отрицательно сказывается на конечной прочности гипсовых изделий. Это выявляется, если их полу-

чают из смеси с добавками и без них при одинаковом водогипсовом

отношении. Однако введение поверхностно-активных веществ в уме- И

Прочность. Прочность строительного гипса определяют испытанием образцов-балочек размером 4 х 4 х 16 см, приготовляемых из гипсового теста нормальной густоты. Балочки испытывают через 2 ч после изготовления на изгиб, а их половинки – на сжатие.

Прочность на сжатие затвердевшего полуводного гипса и изделий из него в большой степени зависит от их влажности. В частности, даже сорбционное увлажнение до 0,5…1% сухого гипсового образца,

10