Гипсовые вяжущие вещества: описание,виды,применение,фото,видео
Гипсовые вяжущие — группа воздушных вяжущих веществ, в затвердевшем состоянии состоящих из двуводного сульфата кальция (CaSO4 • 2Н2О), включает в себя собственно гипсовые вяжущие (далее для краткости — гипс) и ангидритовые вяжущие (ангидритовый цемент и эстрихгипс).
Общая классификация минеральных вяжущих веществ
Минеральными вяжущими веществами называют тонкоизмельченные порошки, образующие при смешивании с водой пластичное тесто, под влиянием физико-химических процессов переходящее в камневидное состояние. Это свойство вяжущих веществ используют для приготовления на их основе растворов, бетонов, безобжиговых искусственных каменных материалов и изделий. Различают минеральные вяжущие вещества воздушные и гидравлические.
Воздушные вяжущие вещества твердеют, долго сохраняют и повышают свою прочность только на воздухе. К воздушным вяжущим веществам относятся гипсовые и магнезиальные вяжущие, воздушная известь и кислотоупорный цемент.
Гидравлические вяжущие вещества способны твердеть и длительно сохранять свою прочность не только на воздухе, но и в воде. В группу гидравлических вяжущих входят портландцемент и его разновидности, пуццолановые и шлаковые вяжущие, глиноземистый и расширяющиеся цементы, гидравлическая известь. Их используют как в надземных, так и в подземных и подводных конструкциях.
Наряду с этим различают вяжущие вещества, эффективно твердеющие только при автоклавной обработке — давлении насыщенного пара 0,8…1,2 МПа и температуре 170…200°С. В группу вяжущих веществ автоклавного твердения входят известково-кремнеземистые и известково-нефелиновые вяжущие.
Производство гипсовых вяжущих веществ.
Производство низкообжиговых гипсовых вяжущих чаще всего осуществляют в варочных котлах с соблюдением следующей последовательности операций: дробление природного гипса, совмещение помола и сушки, тепловая обработка.
По этой схеме гипсовый камень с помощью грейферного крана загружается в приемный бункер, после чего питателем подается в щековую дробилку, где он подвергается грубому измельчению-дроблению до кусков размером менее 40 мм. Затем раздробленный материал подается элеватором в расходный бункер, из которого материал при помощи питателя равномерно поступает в шахтную мельницу. В шахтной мельнице материал одновременно измельчается и подсушивается. Подогрев гипса облегчает размалывание и интенсифицирует последующий процесс обжига. Отработанные дымовые газы подают в шахтную мельницу по теплоизолированному газопроводу. Дымовые газы образуются в топке при сжигании твердого. Жидкого или газообразного топлива. Размолотый в порошок природный гипс, нагретый до температуры 70…90°С, уносится из шахтной печи и улавливается системой пылеулавливающих устройств (циклоны, рукавные фильтры), после чего порошок гипсового камня подается в гипсоварочный котел, где происходит обжиг (дегитратация) двуводного гипса по реакции:
Дегидратация двуводного гипса начинается при температуре 75…80°С, однако в условиях производства удаление химически связанной воды довольно интенсивно происходит при температуре от 110 до 180°С.
Варочный котел представляет собой стальной цилиндр объемом от 3 до 15 м 3 , футерованный кирпичной кладкой. Внутри котла находятся четыре жаровые трубы и мешалка в виде вертикального вала с лопастями. Под котлом расположена топка. Топочные газы после обогрева днища поступают в кольцевые газоходы и омывают последовательно нижнюю, среднюю и верхнюю часть стенки котла, а также проходят через жаровые трубы нижнего и верхнего ярусов.
Предварительно измельченный и подсушенный порошок гипсового камня загружают через загрузочный люк в варочный котел, где в течение 1…3 часов двуводный гипс обезвоживается и превращается в полуводный. В процессе варки гипс интенсивно перемешивается и равномерно нагревается, что обеспечивает получение однородного продукта высокого качества. После окончания варки гипс через разгрузочное отверстие в нижней части котла поступает в бункер томления и выдерживается там в течение 20…40 минут. Здесь за счет теплоты выгружаемого материала в нем продолжается дегидратация оставшихся в большом количестве зерен двуводного гипса. Из бункера томления гипс направляется на склад готовой продукции.
Также имеет распространение совместный помол и обжиг гипсового камня в шаровых мельницах. В них гипсовый камень измельчается, мелкие частицы его подхватываются потоком поступающих в мельницу горячих дымовых газов с температурой 600…700°С. Находясь во взвешенном состоянии, частицы гипсового камня обезвоживаются до превращения в полуводный гипс и выносятся дымовыми газами из мельницы в пылеосадительные устройства. Основное преимущество данного способа по сравнению с производством гипса в варочных котлах − более высокая производительность за счет непрерывности процесса производства.
Твердение строительного гипса.
При затворении полуводного гипса водой образуется пластичное тесто, которое быстро загустевает и переходит в камневидное состояние. Процесс твердения полуводного гипса происходит в результате гидратации полуводного гипса, т.е. присоединения к нему воды и перехода его в двуводный гипс:
Процесс твердения можно разделить на три этапа. В первый период, начинающийся с момента смешивания гипса с водой, полуводный гипс растворяется. Одновременно он гидратируется, присоединяя 1,5 молекулы воды и превращаясь в двуводный гипс. Так как двуводный гипс менее растворим, чем полуводный, то образовавшийся вначале насыщенный раствор полуводного гипса становится пересыщенным по отношению к двуводному гипсу и тот выпадает из раствора. Во втором периоде вода взаимодействует с полуводным гипсом с прямым присоединением ее к твердому веществу. Это приводит к возникновению двуводного гипса в виде мельчайших кристаллических частичек и к образованию коллоидной массы-геля. При этом происходит схватывание массы.
В третьем периоде коллоидные частички двуводного гипса перекристаллизовываются с образованием более крупных кристаллов, которые срастаются между собой с образованием кристаллических сростков, что сопровождается твердением системы и ростом ее прочности. Однако рассмотренные периоды не протекают в строгой последовательности, а налагаются один на другой.
Дальнейшее высыхание твердеющей массы приводит к значительному повышению прочности гипса. Для ускорения твердения применяют искусственную сушку гипсовых изделий при температуре не выше 60…65°С. При более высокой температуре может начаться процесс разложения двуводного гипса, сопровождаемый резким понижением прочности. При твердении гипс увеличивается в объеме до 1%, хорошо заполняя формы при отливке гипсовых изделий.
Свойства гипсовых вяжущих веществ.
Качество строительного гипса устанавливают на основании ГОСТ 125-79* «Вяжущие гипсовые. Технические условия» и данных, полученных в результате определения: тонкости помола, нормальной густоты гипсового теста, сроков схватывания, предела прочности при изгибе и сжатии образцов, изготовленных из гипсового теста нормальной густоты. Испытания проводят в соответствии с ГОСТ 23789-79* «Вяжущие гипсовые. Методы испытаний».
Определение тонкости помола гипса.
Сущность метода заключается в определении массы гипсового вяжущего, оставшегося при просеивании на сите с ячейками размером в свету 0,2 мм. Пробу вяжущего массой 50 г, взвешенную с погрешностью не более 0,1 г и предварительно высушенную в сушильном шкафу в течение 1 ч при температуре (50±5) °С, высыпают на сито и производят просеивание вручную или на механической установке. Просеивание считают законченным, если сквозь сито в течение 1 мин при ручном просеивании проходит не более 0,05 г вяжущего. Тонкость помола отдельной пробы определяют в процентах с погрешностью не более 0,1% как отношение массы, оставшейся на сите, к массе первоначальной пробы. За величину тонкости помола принимают среднее арифметическое результатов двух испытаний. В зависимости от степени помола различают виды вяжущих, приведенные в табл. 1.
Виды гипса в зависимости от степени помола (ГОСТ 125-79)
Индекс степени помола
Максимальный остаток на сите с размерами ячеек в свету 0,2 мм, %, не более
Виды строительных смесей
При внутренних и наружных работах по строительству, ремонту и реставрации объектов жилого, промышленного и иного назначения широко используют различные виды сухих строительных смесей (ССС). В состав современных ССС входит 4 основных группы компонентов: минеральные вяжущие, инертные наполнители, добавки различного назначения, в том числе водоудерживающие, полимерные связующие. Виды и процентное соотношение компонентов определяются видом работ, для которых смесь предназначается. Классификационные признаки этих строительных материалов регламентированы ГОСТом 3118902015.
Классификация сухих строительных смесей по виду вяжущего
В производстве ССС используют несколько типов вяжущих, самые распространенные: цементные, магнезиальные, известковые, гипсовые.
Цементные
Для этих целей чаще всего востребованы белые и серые портландцементы, быстротвердеющие высокоалюминатные цементы.
Портландцементом называют гидравлическое вяжущее, производимое способом измельчения портландцементного клинкера с добавками небольшого количества гипса (до 3%), выполняющего функции отбеливания и регулирования сроков твердения. Сырьем для цементного клинкера являются природный мергель осадочной породы или смесь известняка и глины. Наиболее распространен цемент 4-х марок: 400, 500, 550, 600.
Магнезиальные
К этому виду вяжущих относится белый магнезиальный цемент. Это достаточно дорогой материал, поскольку месторождения чистого доломита и магнезита встречаются редко. Окрашенные натуральными пигментами (суриком, охрой, сажей, берлинской лазурью, аквамарином) магнезиальные цементы применяются в производстве цветных смесей.
Известковые
Часто применяются разновидности сухих строительных смесей со смешанными вяжущими, изготовленными на базе извести:
- известково-пуццолановыми – содержат гидравлические добавки активного кремнезема;
- известково-шлаковыми – добавкой служит гранулированный доменный шлак.
Гипсовые
Эта большая группа недорогих и перспективных воздушных вяжущих включает гипс, высокообжиговый гипс, ангидритовый цемент, ангидритовое вяжущее. В качестве сырья применяют чаще всего гипсовый камень, который очищают от вредных примесей: органики, мела, глины.
Таблица примерных составов сухих строительных смесей
| Группа | Виды | % по массе |
|---|---|---|
| Минеральные вяжущие | Силикатные цементы | 5-50 |
| Алюминатные цементы | 3-30 | |
| Смешанные цементы | 20-40 | |
| Гашеная известь | 3-15 | |
| Строительный гипс | 5-90 | |
| Органо-минеральные вяжущие | Полимерцементые композиции | 15-40 |
| Заполнители >16 мм | Кварцевые пески | 10-80 |
| Доломитная, мраморная, известняковая крошка | ||
| Гранитная крошка | ||
| Производственные отходы | ||
| Наполнители | Золы | |
| Шлаки | ||
| Молотый мрамор | ||
| Известняк | ||
| Функциональные добавки | Пластификаторы | До 4% |
| Водоудерживающие | ||
| Регуляторы схватывания | ||
| Упрочнители (волокна) |
Какие бывают сухие строительные смеси по назначению?
По применению различают несколько типов сухих строительных смесей.
Кладочные
Материалы этого типа используются для кладки кирпича, легких бетонных блоков, камней, устройства фундаментов малоэтажных домов, укладки дорожек, лестниц. Специальные составы, в зависимости от предназначения, имеют особые свойства: термостойкость, изоляционные акустические и гидравлические, устойчивость к рентгеновскому излучению.
Штукатурные
Разные типы этих составов предназначены для выполнения следующих функций:
- санация – ремонт бетонных и ж/б конструкций, подвергавшихся воздействию агрессивных солевых средств;
- защитно-отделочные – устройство внешнего и внутреннего функционально-декоративного слоя;
- водоотталкивающие – использование в местах с повышенной влажностью.
Шпатлевочные
Эти составы разделяются на следующие типы:
- выравнивающие – служат для заделки неровностей и раковин;
- финишные – позволяют создавать идеально гладкую поверхность, наносятся тонким слоем.
Клеевые
Смеси этой группы служат для укладки облицовочной плитки из искусственного и натурального сырья, приклейки листовых материалов – ГКЛ, ГВЛ, ДВП, – монтажа армирующих сеток в легких теплоизолирующих штукатурных системах. Составы специального назначения служат для:
- приклейки мозаики, в том числе прозрачной;
- облицовки бассейнов (влагостойкие виды);
- наружных работ (обладают повышенной морозостойкостью);
- приклейки на подвижные основания.
Затирочные
Разные типы шовных составов служат для затирки узких (до 6 мм) и широких (более 6 мм) швов между плитками. Выпускаются белыми и окрашенными.
Вяжущие материалы для строительства
Вяжущие материалы в строительстве присутствуют практически в каждом изделии. В зависимости от природы происхождения вяжущие подразделяются на органические и неорганические. К неорганическим принято относить цемент, известь и гипс. Относительно новым неорганическим веществом считается магнезиальное вяжущее, отличительной особенностью которого является необходимость его разбавления растворами солей. Цемент, известь и гипс разбавляют водой. К органическим вяжущим материалам относят битумы, синтетические полимеры и дегти. Данные материалы используют совместно с различного вида растворителями.
Каждый из вяжущих материалов имеет свои особенности и области применения. Свое место в строительстве каждый из них получил благодаря своим специфическим уникальным свойствам.
Применение вяжущих материалов
Цементные вяжущие материалы применяются для приготовления бетонов растворов, тротуарной плитки, бордюрного камня и различного вида штукатурок. Использование цемента придаёт изделиям прочность, износостойкость и высокую морозоустойчивость.
Известковые вяжущие материалы используется при изготовлении силикатного кирпича, пеноблоков, штукатурок.
Их преимущества в более низкой стоимости вяжущего, кроме того они придают изделиям прочность и устойчивость к температурным колебаниям. Известковые штукатурки обладают хорошей пластичностью, что облегчает выполнение штукатурных работ.
Гипсовые вяжущие материалы применяются при изготовлении листов сухой штукатурки, различных декоративных элементов и шпатлевок. Основным его преимуществом считается быстрота твердения до 10 минут, благодаря чему возрастает технологичность строительных процессов. Негативным моментом использования является тот факт, что изделия из гипса являются не водостойкими и при прямом попадании воды очень быстро разрушаются, из-за чего используются только для внутренней отделки помещений.
Битумные вяжущие материалы или просто битумы, обладают уникальной возможностью размягчаться при повышении температуры и становиться твердыми как камень при её понижении. Данную особенность используют при введении битума в песчано-щебеночную смесь, которую по-иному называют асфальтобетон.
Также битум при сочетании с модифицирующими добавками используют при производстве различных видов кровельных материалов, которым битум придаёт эластичность и водонепроницаемость.
Синтетические полимеры придают изделиям гибкость и износостойкость.
Их применяют для изготовления резин, пластмасс, некоторых видов лакокрасочных покрытий.
Различные виды дегтя так же нашли свое применение в промышленности. Благодаря своим незаменимым свойствам они применяются при изготовлении смазочных материалов, пропиток, в сочетании с льняным маслом из них получают краски для дерева.