Строительный гипс как отделочный материал  

За последние столетия вкусы людей изменились кардинально. Дизайнеры используют новые стили в интерьере, или миксуют их между собой. Несмотря ни на что, классика всегда будет в моде. Неотъемлемый элемент в традиционной строительной отделке — гипс.

Отличительные свойства гипсового материала — прочность, однотонность окраски, пластичность, что позволяет без труда воплощать ваши любые идеи от лепнины с орнаментом до скульптур. Важно правильно эксплуатировать изделия, создать нужные условия хранения, с осторожностью реконструировать и гипсовые товары будут служить столетия. Взгляните на храмы и дворцы как в России, так и в мире, где потрясающие интерьеры, созданные с помощью гипса и алебастра.

Свойства строительного гипса

В состав гипса входят компоненты с множеством преимуществ, связи химических веществ очень прочные. Из-за такого сочетания вещество вполне можно назвать неповторимым материалом.

  • Природное происхождение. Гипс — полностью экологичный материал, что дает ему большое преимущество перед любым другим современным материалом. Изготовление — это и есть его добыча в природных условиях.
  • Улучшенный влагообмен. В зданиях, где отделка из лепнины — воздух кажется чище, от этого и дышится легче несмотря на то, что на улице высокая температура или, наоборот, идет дождь. Дело в том, что в водогипсовом отношении влага впитывается прекрасно, если вода в воздухе в достаточном количестве, тогда она отдается.
  • Реставрация. Лепнину возможно полностью восстановить в отличие от стекла, камня, металла и древесины. В руках профессионалов после реставрационных работ лепнина может выглядеть идеально, несмотря на её годы. А вот с фарфором такое не пройдет, воссоздать отколотый кусочек у вазы не удастся так, чтобы его не было заметно, и она смотрелась как новенькая. А вот гипсовые изделия не выдают того, что к ним прикасалась рука мастера. Они всегда смотрятся отлично.
  • Разнообразие декора. В руках профессионала гипс может принимать любую форму с самыми мелкими деталями в дизайне. Смело можно фантазировать: окрашивайте, патинируйте, грунтуйте или покрывайте любыми другими составами, которые придают блеск или создают иные визуальные качества. В отличие от других материалов, у гипса нет момента усадки, декор останется в первоначальном виде, до момента, пока вы сами не захотите что-то изменить.

За прочность гипса и за срок хранения гипса мастера широко использовали его в декоративной отделке стен много столетий назад. Однако классический декор популярен и сегодня. Украшение стен лепниной имеет спрос среди обеспеченных людей, когда они украшают свои поместья. Так же, лепнина широко используется при строительстве храмов или иных культурных объектов (театры, музеи, консерватории, библиотеки). Гипс, в архитектуре культурных объектов, вписывается органично, это говорит об аристократичном вкусе дизайнера.

Где используют гипс

Используют гипс в повседневной жизни довольно часто:

  • Внутренние отделочные работы — выравнивание потолков, внутренних и внешних стен помещений, вентиляционных коробов, в возведении перегородок;
  • Производство барьеров против огня и звукоизоляционных конструкций;
  • При изготовлении гипсокартона, арболита, сухой штукатурки, гипсостружечные и гипсоволокнистые плиты и т.д.;
  • Декор — архитектурные элементы, плитка, лепнина, сувенирные детали, дизайн ландшафта, оформление интерьера и т.д.;
  • реставрация лепнины и многих других изделий из алебастра;
  • Составляющая гипсоцемента высшего качества.

Из чего делают гипс? Гипс и его характеристика

Нынешний строительный гипс или алебастр, составной элемент в приготовлении раствора, которой производится традиционным путем термообработки гипсового камня. Он добывается в карьерах. Обжигается минерал при температуре 150 — 180°С. После обработки идет стадия размола и просева, чтобы получился однородный порошок с разным размером гранул — крупные (иначе их называют грубыми), среднего и мелкого помолов.

С помощью мелкоячеистом ситом определяют степень помола. Спустя 500 лет ничего не изменилось, способ остался таким же. Сначала просеиваются крупные, затем средние и после остаются мелкие. Этот остаток, которые не прошел сквозь сито 0,2 мм, определяют массу путем взвешивания.

  • Индекс I получает материал, в котором крупных частиц осталось не более 23%. Этот помол и называют крупным.
  • Индекс II — средний помол, где частиц крупных не более 14%.
  • Индекс III — высококачественный мелкий помол. Здесь крупных частиц не должно быть более 2%.

Почему степень измельчения так важна? Чем меньше будут частицы гипса, тем лучше раствор будет засыхать. На приборе АДП-1 (ПСХ-2) устанавливают вердикт по качеству путем определения его удельной поверхности. Что касается раствора, то его вязкость определяется стандартом ГОСТ 125-79 и, конечно, она зависит напрямую от степени помола. Размер частиц раствора влияет на водопотребность.

Для реакции полуводного алебастра до степени двуводного достаточно 18,6 % воды, однако такой раствор не подойдет для строительных работ. Нормальная вязкость раствора получается при добавлении 50 — 70 % воды (3-полугидрат). В случае, когда нужен густой раствор, достаточно добавить 35 — 45% воды. Так же можно использовать ускоритель схватывания гипса, для быстрого результата.

Алебастр. Срок годности

После высыхания гипс меняется в объеме. Как вы могли подумать, объем уменьшается, но в случае с гипсом, он увеличивается. Деформация достигает до 1 %. Плотность алебастра особенно не отличается от гипса, разница в помоле. В случае производства скульптур из лепнины, это будет только плюсом, потому что, увеличиваясь и заполняя формы, рисунок получается идеальным и четким.

За расширение в составе отвечает компонент ангидрит. Гипс, который обжигали при повышенных температурах, в больше степени подвержен деформации. Показатели снижаются несколькими способами:

  • Увеличить объем воды в растворе;
  • Добавить в состав замедлитель твердения;
  • Ввести однопроцентную негашеную известь до 0,1%.

Гипс может потрескаться из-за неправильного замешивания раствора или во время создания масштабных изделий, когда используется большой объем материала. Избежать данной ситуации можно с помощью минеральных добавок.

Рассчитав раствор неправильно в соотношении пластичности, при гнущих нагрузках, есть вероятность, что пластических деформаций. Из-за высокого уровня влажности, увеличивается и ползучесть гипса. Снижают пластические изменения пуццолановые гидравлические присадки совместно с портландцементом.

Прочность гипса

В народе плотность гипса считают не высокой и воспринимают как достаточно хрупкий материал. При воздействии под определенным углом, он, и правда, легко раскалывается. В то же время, прочность гипса на сжатие велика, именно он может выдержать такие нагрузки. Это отличительное свойство строительных материалов. Нормальные свойства современного гипса прописаны в ГОСТ 23789—79 и ГОСТ 125—79. Гипс материал не простой, чтобы его понять, важно знать некоторые свойства, характеристики и разновидности, которые напрямую влияют на прочность.

  • Предел прочности гипса на сжатие. Специалист определяет прочность полуводного гипса путем изготовления раствора из бруски размером 4х4х16 см. Гипс застаивается 2 часа, после все детали собирают и проверяют на сжатие и изгиб. Приемлемый предел прочности готовых материалов делится на 12 марок: от Г-2 до Г-7, от Г-10 (шаг 3 до Г-25).
  • Совокупная оценка. На упаковке есть обозначения А, В и С, что говорит о дополнительной скорости твердения гипса, так же написана и степень помола. Индекс III имеет высшую категорию качества с характеристикой от Г-5. Для производства керамических и фарфорово-фаянсовых изделий гипс отбирают тщательно, требования к нему особые. Выбирайте марку компаний гипса со схватыванием 6-10 минут, не более 1% тонкость помола, от Г-10, 30% водопоглощение, расширение после засыхания не более 0,15%.
  • Гипс и пористость. Объем пор от 40% до 60% в готовых твердых гипсовых изделиях. Чем больше добавить воды в раствор, тем больше будет количество пор, и прочность изделия ниже. Важно соблюдать нормы изготовления строительного раствора. Перед подготовкой рассчитайте объем воды в материале, все будет зависеть от размера частиц гипса. Чем мельче степень помола, тем больше воды заберет смесь. В данном случае, от увеличения воды, в пределах ГОСТ, прочность материала не изменится, а даже увеличится. Мастера предпочитают гипс с мельчайшим помолом для изделий с высокой степенью сжатия.
  • Вода и гипс. Прочность алебастра можно повысить до 300% с помощью уменьшения водогипсового отношения до 0,4. По этой причине, мастера выбирают материал с невысокой водопотребностью. Путем добавления специальных компонентов, например, синтетических жирных кислот или водорастворимых полимеров, схватывание замедляется. Густота смеси снижается до 15%, поэтому повышается прочность готового раствора.
  • Прочность на растяжение. Нет единого показателя предела прочности гипса на сжатие или растяжение готовых товаров. Важно понимать, что алебастр лучше подается сжатию, а растяжение материал выносит в 10 раз хуже. Его не следует использовать в местах, где может измениться характеристика основы.

Как влажность влияет на прочность гипса?

Нельзя оставить без внимания, как влажность влияет на прочность. Чем выше уровень влаги в помещении, тем ниже прочность гипса на сжатие. Если влага гипса повысилась всего на 1% (при уровне влажности 90-100%), прочность снижается сразу до 70%. А на 50% прочность снижается, при водонасыщении до 15%. Влагонасыщение в 40% разрушает изделие. Лепнина с повышенной плотностью переносит влагу много лучше. Однако, не стоит сомневаться в том, что гипсовый материал легко разрушать. Если изделие напиталось излишней влагой, нужно аккуратно положить его в сухое помещение и просушить, и все вернется в прежнее состояние.

Показатель размягчения

Степень зависимости от влагонасыщения материалов из гипса определяется показателем размягчения. Формула: сначала изделия напитывают влагой, после высушивают и вычитают соотношение полученных показателей. Итог зависит от плотности изделия с показателями от 0,3 до 0,5, как упоминалось ранее, чем жестче был раствор, тем выше результат. Нужно учесть, что после применения органических добавок прочность ухудшается, а минеральные присадки не сильно влияют.

Срок годности гипса

Хранение гипса происходит в мешках или ящиках россыпью, их держат на стеллажах выше 50 см, потому что правила хранения сухих порошков требуют максимально низкого уровня влажности. Срок годности гипса строительного должны соответствовать ГОСТ 2226-75. Для сохранения материала в первозданном виде обязательно действуйте по правилам. Порошки, которые используют в фарфоровой и керамической промышленности хранить россыпью нельзя.

У полуводного гипса есть свои сроки хранения, поэтому при покупке материала обращайте внимание на дату производства. Если гипс будет храниться слишком долго, его свойства изменятся.

Что представляет процесс?

  • Сухой и свежий минерал взаимодействует с влажным воздухом, после оболочка частицы полуводного гипса происходит молекула двугидрата.
  • После замешивания такого гипса, вы заметите, что он дольше застаивается, потому что пленка полугидрата не дает связаться с водой.
  • Готовые слепки намного прочнее, если водопотребность снизить.

Длительная выдержка усложняет процесс.

  • К перегидратации порошка приводит увеличение толщины пленки двугидрата.
  • После увеличения водопотребности, снижается срок, прочность и пластичность.

Исходя из информации выше: для работы лучше всего подойдёт свежий алебастр, срок хранения которого 1-2 месяца.

Из чего делают гипс и раствор

Перед тем как замесить раствор, подготовьте все для работы. Смесь застывает очень быстро, поэтому для получения ожидаемого результата, нужно делать все своевременно.

Техника правильной заливки форм.

  • Нужно приготовить 2 части гипса и 1 равную часть воды. Для начала налейте воду в ёмкость. Равномерно вмешивайте сухой порошок, и тщательно размешивайте состав деревянным предметом или миксером строительным. В среднем смесь застывает от 4 до 30 минут, время зависит от размера частиц алебастра.
  • Растворите клей животного происхождения в воде. В приготовленную смесь добавьте не более 2% клея. Если время застывания нужно продлить, тогда смело добавляйте известковый раствор.

Берите во внимание, что алебастр при застывании расширяется не более чем на 1%, об этом мы писали выше.

Сроки схватывания гипса и как их регулировать

Мы уже упоминали, что раствор гипса имеет свойство быстро затвердевать, но и этот процесс тоже можно урегулировать. Для начала мастер должен определить, что ему нужно: ускоритель схватывания гипса или замедлить процесс. Если он изготавливает изделия в форме (отливки), то процесс затвердевания обязательно должен быть быстрым. Выбирайте материалы, которые соответствуют вашим запросам и качеству. Во время отделочных и реставрационных работ требуется низкая скорость застывания, которая необходима для выполнения нужных действий.

Растворы различаются по времени застывания.

  • Твердеющий быстро — время процесса 2-15 минут с начала изготовления раствора.
  • Твердеющий нормально — время процесса 6-30 минут.
  • Твердеющий медленно — более 20 минут.

Срок схватывания зависит сразу от нескольких факторов:

  • Измельчение частиц (чем они мельче, тем быстрее скорость);
  • Полуводный гипс с элементами двугидрата, схватывается заметно быстрее.
  • Температура и длительность прокалывания сырья влияет на технологию изготовления;
  • Раствор и температура сырья: холодный замес затвердевает дольше, чем разогретый на 40-45°. Если раствор перегреть до 90°, он потеряет свойства растворимости полуводного гипса, т.е. больше не перейдет в состояние двугидрата, это значит, что застывание невозможно.
  • Количественное соотношение воды и гипса. Это значит, что чем меньше добавить воды, тем быстрее пройдет затвердевание;
  • Свойства и насыщенность замешивания;
  • Дополнительные добавки в составе: опилки, песок, шлак, специальные химические добавки и полимеры уменьшают срок затвердевания раствора.

Добавки для гипса. Как выбрать?

В строительных магазинах представлен широкий ассортимент добавок для смесей. Они различаются по составу и принципу действия. На случай, если вы делаете смесь самостоятельно, учитывайте правильное соотношение веществ (пропорции), нужно верно все соблюсти. Если пренебречь требованиями, качество раствора заметно станет хуже: уменьшится твердость, способность впитывания влаги и удержанию сырости увеличится, пластичность раствора также уменьшится, и другие сопутствующие негативные моменты.

Улучшение раствора гипса. 5 видов добавок.

  • Электролиты. В этой группе присадки, которые воздействуют на растворимость материала без течения химических реакций. В составе электролитов не должно быть больше 0,2-3%. Катализируют: Na2S04 KC1. Замедляют: аммиак, этиловый спирт и другие. Катализатор и задерживают: NaCl.
  • Ингибиторы. Присадки-замедлители вступают в реакцию и создают малодиссоциирующие связи. Элементов не должно быть больше 0,2-3%. Фосфат натрия, борная кислота, и бура. Столярный клей 5-10% и C6H5OH.
  • Катализаторы. Присадки-ускорители, которые усиливают кристаллизацию. В составе не должно быть больше 0,2-3%. CaS04-2FI20, СаНР04-2Н20, KCl и другие соли.
  • ПАВ. Снижают кристаллизацию и повышают пластичность теста поверхностно-активные вещества. Такая добавка в составе повышает твердость готовых изделий. Процентное содержание и качество раствора напрямую зависит от профессионализма мастера. Известково-клеевой раствор, кератин.
  • Добавки в комплексе. Мастера с многолетним опытом практически никогда не используют одно вещество. У каждого собственный состав идеального раствора, поэтому есть различия в качестве изделий. Зачастую профессионалы замешивают два, или три элемента из разных химических групп. Это повышает пластичность материала значительно. После подготовки элемента, увеличивается износостойкость готовых изделий и застывание происходит быстрее. Сульфат натрия, поваренная соль, двуводный гипс — самые известные ускорители, а замедлитель известково-клеевой раствор. Если добавить ПАВ, в таком составе он нейтрализует снижение прочности, которые вызвано присадками.

Смазки матриц

Перед работой с гипсом нужно купить специальную смазку для форм. Она будет помогать беспроблемному разделению слепка и матрицы.

  • Для разделения гипса от гипса растворите в керосине стеарин и парафин.
  • В производстве рельефов с непростыми узорами применяйте мыльную пену, кальцинированную соду, медный купорос и поташ.
  • Для изготовления гипсовых изделий в больших объёмах лучше растворить в ацетоне эпоксидную смолу и использовать её.
  • Промышленные смазки изобрели для всех видов изделий.

Если вы замешиваете гипс в домашних условиях в качестве смазки используйте кальциевое мыло. Приготовить его можно так: 7 стаканов воды смешайте с 1 бруском масла и 2 кусками мыла (7:1:2).

Увеличить твердость алебастра

Твёрдость — это способность вещества сопротивляться проникновению более твердого материала. В быту это помогает уберечь изделия от неосторожного воздействия, разрушения и царапин. Мастера добавляют в раствор разные компоненты, чтобы материал был как можно тверже. У каждого есть свой профессиональный рецепт замеса алебастра. Ниже самые популярные из них.

  • Добавьте в гипс окись кальция (известь). Высушите изделие в комнатной температуре.
  • Пропитайте только что изготовленный декор жидкостью борнокислого аммония 5%, и просушите при температуре 30 градусов.
  • Добавьте кремниевой кислоты — не более 50% — в воду для замеса. В последствии нагрейте отливку не более 60 градусов.
  • Используйте в растворе бур, после обработайте формы хлористым барием и разогретым мыльным раствором.
  • Обработайте отливки эссенцией глауберовой соли.
  • Пропитайте готовый алебастр железным или медным купоросом.
  • Выдержите в эссенции алюмокалиевых квасцов изделие в течении суток, а после прогрейте материал до 550 градусов.

Увеличить водостойкость материалов возможно несколькими способами:

  • уплотните готовую смесь;
  • примените различные добавки, о которых говорили выше (кремний, смолы, пуццолановые добавки, портландцемент, гранулированный шлак);
  • обработайте поверхность влагоотталкивающими растворами (баритовое молоко, синтетическую смолу, гидрофобные составы).

Выбирайте только качественный металл для основы, эта важная составляющая несет опасную разрушительность. При взаимодействии железа и влаги, появляется ржавчина, в итоге коррозия увеличивается в объеме и начинает рушить конструкцию изнутри. Используйте только нержавеющие материалы в любых железных элементах. Детали обязательно должны быть обработаны специальными антикоррозийными средствами.

Такая стихия, как огонь не страшна алебастру. Разрушение начинает только после 5 часов постоянного воздействия, а в современном мире этот факт не стоит учитывать.

Взаимодействие с гипсом требует отличных знаний в химии. Несмотря на доступность и относительно низку цену гипса, истинных мастеров в этой профессии очень мало. Залить гипсом готовую форму может любой человек — от мала до велика. Но создать качественную лепнину, которая будет служить многие столетия и не разрушаться, может только профессионал с большим опытом работы и арсеналом своих личных рецептов раствора.

Гипсовые растворы: состав, пропорции, приготовление, применение

Гипс – широко распространенный в природе минерал осадочного происхождения, представляющий собой водный сульфат кальция. Химическая формула двухводного природного гипса CaSO4*2H2O. Этот минерал – основное сырье для изготовления альфа- и бета-гипса, используемых в строительстве.

Разновидности гипса и особенности их применения

Альфа-гипс получают при обработке природного минерала при температурах +95…+100°C. После измельчения продукта образуется высокопрочный гипс, имеющий специфические области применения.

Бета-гипс получают путем обработки сырья при температурах, примерно равных +180°C, в специализированных аппаратах. После его измельчения образуются материалы, различающиеся по назначению, которое зависит от тонкости помола:

  • Тонкий порошок – наиболее распространенный в строительстве материал, называемый строительным гипсом или алебастром, по виду – это белое или сероватое порошкообразное вещество. Его применяют для заделки швов, трещин на полу, потолке и стенах помещений, устранения неровностей, при монтаже настенных, напольных и потолочных покрытий.
  • Более тонкий помол – формовочный материал, применяемый при производстве керамических предметов, различных форм и макетов.
  • Тонкий помол и глубокая очистка – состав, используемый в медицине.

Далее речь пойдет именно о строительном гипсе (алебастре), получаемом из природного минерала.

Положительные и отрицательные характеристики строительного гипса

Преимущества материала:

  • плотная мелкозернистая структура;
  • быстрые схватываемость и твердение, эти же качества в определенных ситуациях можно считать недостатками гипсового раствора, полное схватывание пластичной смеси происходит примерно через полчаса после ее приготовления;
  • устойчивость к повышенным температурам;
  • небольшое увеличение алебастрового раствора в объеме при застывании, что обеспечивает хорошее проникновение во все щели и поры;
  • экологичность, благодаря природному происхождению и отсутствию добавок, выделяющих в окружающее пространство вредные вещества.

Этапы приготовления гипсового раствора

Быстрое схватывание пластичного материала диктует необходимость его приготовления в количестве, которое можно использовать в короткий период. Этапы изготовления раствора из гипса:

  1. В посуду наливают необходимое количество воды.
  2. В воду высыпают порошок тонкой струйкой.
  3. Состав перемешивают инструментом из дерева, пластика, резины, нержавеющей стали. Не стоит использовать металлические лопатки с ржавчиной. Для изготовления большого количества гипсового раствора используют электродрель со специальной насадкой или строительный миксер. Размешивать состав более одной минуты не рекомендуется, поскольку может начаться процесс расслаивания теста.
  4. Гипсовые частицы, проходя через слой воды, быстро смачиваются, поэтому уже через минуту будет готово гипсовое тесто, которое сразу же необходимо использовать.

Внимание! Если влить воду в порошок, получить однородный раствор без комков сложно или невозможно.

Пропорции компонентов гипсового раствора:

  • для получения высокопрочного материала на 1 л воды берут 2 кг порошка;
  • традиционный вариант, позволяющий получать смесь средней пластичности, – 1 л воды и 1,5 кг порошка;
  • для обработки стен и других вертикальных поверхностей делают более жидкий раствор, приготовленный из 1 кг порошка и 1 л воды.

Замедлители пластичной смеси

В некоторых случаях возникает необходимость замедления процесса схватывания гипсового раствора для чего в состав можно ввести следующие компоненты в небольших количествах:

  • клеи – костный, мездровый, обойный, ПВА;
  • кератиновый замедлитель, изготавливаемый из отходов, которые образуются при переработке рогов и копыт КРС;
  • казеинат кальция;
  • продукты питания – сахар, молоко;
  • вещества, используемые в быту, – стиральный порошок, шампунь, жидкое мыло, жидкость для мытья посуды.

Такие замедлители позволяют продлить время схватывания гипсового раствора до нескольких часов.

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).

Гипс(в строительной практике иногда используют устаревший термин алебастр от гр. alebastros — белый) — быстротвердеющее воздушное вяжущее, состоящее из полуводного сульфата кальция CaSO4 • 0,5Н2О, получаемого низкотемпературной (< 200° С) обработ­кой гипсового сырья.

Сырьем для гипса служит в основном природный гипсовый камень, состоящий из двуводного сульфата кальция (CaSO4•2Н2О) и различ­ных механических примесей (глины и др.). В качестве сырья могут использоваться также гипсосодержащие промышленные отходы, на­пример, фосфогипс, а также сульфат кальция, образующийся при химической очистке дымовых газов от оксидов серы с помощью известняка. Все это указывает на то, что проблем с сырьем для гипсовых вяжущих нет.

Получение гипса включает две операции:

— термообработку гипсового камня на воздухе при 150… 160°С; при этом он теряет часть химически связанной воды, превращаясь в полуводный сульфат кальция β-модификации:

CaSO4 • 2Н2О → CaSO4 • 0,5Н2О + 1,5Н2О

— тонкий размол продукта, который можно производить как до, так и после термообработки; гипс — мягкий минерал (твердость по шкале Мооса — 2), поэтому размалывается он очень легко.

Таким способом производится основное количество гипса; обычно для этого используют гипсоварочные котлы. Гипс β-модификации далее для краткости будем называть просто «гипс».

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

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:

CaSO4∙2H2O = CaSO4∙0,5H2O+1,5H2O.

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 м3, 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:

CaSO4∙0,5H2O+1,5H2O = CaSO4∙2H2O.

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.

Таблица 1.

Виды гипса в зависимости от степени помола (ГОСТ 125-79)

Вид вяжущего

Индекс степени помола

Максимальный остаток на сите с размерами ячеек в свету 0,2 мм, %, не более

Грубого помола

Среднего помола

Тонкого помола

Определение стандартной консистенции (нормальной густоты) гипсового теста.

Стандартная консистенция (нормальная густота) характеризуется диаметром расплыва гипсового теста, вытекающего из цилиндра (диаметром 50±0,1 мм и высотой 100±0,1 мм) при его поднятии. Диаметр расплыва должен быть равен 180±5 мм. Количество воды является основным критерием определения свойств гипсового вяжущего: времени схватывания и предела прочности. Количество воды выражается в процентах как отношение массы воды, необходимой для получения гипсовой смеси стандартной консистенции, к массе гипсового вяжущего в граммах.

Порядок проведения испытания следующий. В чистую чашку, предварительно протертую тканью, вливают воду, масса которой зависит от свойств гипсового вяжущего. Затем в воду в течение 2-5 секунд всыпают от 300 до 350 г гипсового вяжущего. Массу перемешивают ручной проволочной мешалкой в течение 30 секунд, начиная отсчет времени от начала всыпания гипсового вяжущего в воду. После окончания перемешивания цилиндр, установленный в центре стекла, заполняют гипсовым тестом, излишки которого срезают линейкой. Цилиндр и стекло предварительно протирают тканью. Через 45 секунд, считая от начала засыпания гипсового вяжущего в воду, или через 15 секунд после окончания перемешивания цилиндр очень быстро поднимают вертикально на высоту 15-20 см и отводят в сторону. Диаметр расплыва измеряют непосредственно после поднятия цилиндра линейкой в двух перпендикулярных направлениях с погрешностью не более 5 мм и вычисляют среднее арифметическое значение. Если диаметр расплыва теста не соответствует 180±5 мм, испытание повторяют с измененной массой воды до тех пор, пока не будет достигнут указанный диаметр расплыва. Затраченное количество воды выражают в мл на 100 г гипса. Эта величина характеризует нормальный расход воды для получения гипсового теста нормальной густоты (стандартной консистенции).

Определение сроков схватывания гипсового теста.

Для определения сроков схватывания используют гипсовое тесто стандартной консистенции. Сущность метода состоит в определении времени от начала контакта гипсового вяжущего с водой до начала и конца схватывания теста. Сроки схватывания гипсового теста определяют при помощи прибора Вика (см. рис. 1).

1— цилиндрический металлический стержень;2— обойма ста­нины;

3— стопорное устройство;4— указатель;5— шкала;6— пестик;7— игла

Рис. 1. Прибор Вика

Рис. 2. Коническое кольцо

Игла прибора Вика должна быть изготовлена из твердой нержавеющей стальной проволоки с полированной поверхностью и не должна иметь искривлений. Диаметр иглы 1,1±0,02 мм. Высота рабочей части 50 мм.

Кольцо (см. рис. 2), предварительно протертое и смазанное минеральным маслом и установленное на полированную пластинку, заполняют тестом. Для удаления попавшего в тесто воздуха кольцо с пластинкой 4-5 раз встряхивают путем поднятия и опускания одной из сторон пластинки примерно на 10 мм. После этого излишки теста срезают линейкой и заполненную форму на пластинке устанавливают на основании прибора Вика.

Подвижную часть прибора с иглой устанавливают в такое положение, при котором конец иглы касается поверхности гипсового теста, а затем иглу свободно опускают в кольцо с тестом. Погружение производят один раз каждые 30 секунд, начиная с целого числа минут. После каждого погружения иглу тщательно вытирают, а пластинку вместе с кольцом передвигают так, чтобы игла при новом погружении попадала в другое место поверхности теста.

Начало схватывания определяют числом минут, истекших от момента добавления вяжущего к воде до момента, когда свободно опущенная игла после погружения в тесто первый раз не доходит до поверхности пластинки, а конец схватывания — когда свободно опущенная игла погружается на глубину не более 1 мм. Время начала и конца схватывания выражают числом минут.

В зависимости от сроков схватывания различаются виды вяжущих, приведенные в табл. 2.

Таблица 2. Виды вяжущих в зависимости

от сроков схватывания (ГОСТ 125-79)

Вид вяжущего

Индекс сроков

твердения

Сроки схватывания, мин

начало, не ранее

конец, не позднее

Быстротвердеющий

А

Нормальнотвердеющий

Б

Медленнотвердеющий

В

Не нормируется

Определение марки гипса. Марку гипса определяют на основании результатов испытания трех образцов, изготовленных из гипсового теста нормальной густоты, на прочность при изгибе и при сжатии. Для изготовления образцов берут пробу гипсового вяжущего массой от 1,0 до 1,6 кг. Гипсовое вяжущее в течение 5−20 секунд засыпают в чашку с водой, взятой в количестве, необходимом для получения теста стандартной консистенции. После засыпания вяжущего смесь интенсивно перемешивают ручной мешалкой в течение 60 секунд до получения однородного теста, которым заливают форму (см. рис. 3).

Рис. 3. Форма металлическая для изготовления образцов.

Предварительно внутреннюю поверхность металлических форм слегка смазывают минеральным маслом средней вязкости. Отсеки формы наполняют одновременно, для чего чашку с гипсовым тестом равномерно продвигают над формой. Для удаления вовлеченного воздуха после заливки форму встряхивают 5 раз, для чего ее поднимают за торцевую сторону на высоту от 8 до 10 мм и опускают. После наступления начала схватывания излишки гипсового теста снимают линейкой, передвигая ее по верхним граням формы перпендикулярно к поверхности образцов. Через 15±5 минут после конца схватывания образцы извлекают из формы, маркируют и хранят в помещении для испытаний. Определение прочности образцов, изготовленных из гипсового теста стандартной консистенции, производят через 2 часа после контакта гипсового вяжущего с водой.

Определение предела прочности на растяжение при изгибе.

Для проведения испытаний образец устанавливают на опоры прибора для испытания на изгиб таким образом, чтобы те грани его, которые были горизонтальными при изготовлении, находились в вертикальном положении. Схема расположения образца на опорных валиках приведена на рис. 4.

Расчет предела прочности производят по формуле

(1)

где – разрушающая сила, Н;

–пролет между опорами, мм;

и – ширина и высота поперечного сечения балки, мм.

Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое результатов трех испытаний.

Рис. 4. Схема расположения образца при испытании на изгиб.

Определение предела прочности на растяжение при сжатии.

Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же подвергают испытанию на сжатие. Образцы помещают между двумя пластинами (см. рис. 5) таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к продольным стенкам форм, находились на плоскостях пластин, а упоры пластин плотно прилегали к торцевой гладкой стенке образца (рис. 6). Образец вместе с пластинами подвергают сжатию на прессе. Время от начала равномерного нагружения образца до его разрушения должно составлять от 5 до 30 с, средняя скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть (10±5) кгс/смв секунду.

1 − верхняя плита пресса;2− пластинки;3− половина образца;4− нижняя плита пресса.

Рис. 5. Металлические пластины

для испытания образцов на сжатие.

Рис. 6. Схема расположения образца

при испытании на сжатие.

Предел прочности на сжатие одного образца определяют по формуле:

(2)

где – разрушающая сила, Н;

–рабочая площадь пластины, равная 25 см.

Предел прочности на сжатие вычисляют как среднее арифметическое результатов шести испытаний без наибольшего и наименьшего результатов.

Минимальный предел прочности каждой марки вяжущего должен соответствовать значениям, приведенным в табл. 3.

Табл. 3. Требования ГОСТ 125-79

к прочности образцов

Рубрики: Статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *