При твердении гипс расширяется в объеме до 1 %, благодаря чему гипсовые отливки хорошо заполняют форму и передают ее очертания. При его высыхании трещин не образуется, что позволяет применять гипсовое вяжущее без заполнителей. Гипсовое вяжущее в воде снижает свою прочность вследствие растворения дигидрата и разрушения кристаллического сростка. Водостойкость его может быть повышена введением небольших количеств гидрофобных веществ (олеиновой кислоты и др.), добавкой молотого гранулированного шлака, извести, портландцемента.
Наряду с гипсовыми вяжущими общестроительного назначения выпускаются вяжущие для фарфоро-фаянсовой и керамической промышленности, к которым предъявляется ряд дополнительных требований: объемное расширение – не более 0,15 %; примесей, нерастворимых в НС1, – не более 1 %; водопоглощение – не менее 30 %.
Гипсовые вяжущие применяют при производстве гипсовой штукатурки, перегородочных стеновых плит и панелей, вентиляционных коробов и других деталей в зданиях и сооружениях, работающих при относительной влажности воздуха не выше 65 %. Изделия из них обладают небольшой плотностью, несгораемостью и рядом других ценных свойств, но при увлажнении прочность их снижается.
Для гипсовых строительных изделий всех видов рекомендуются марки от Г-2 до Г-7 всех сроков твердения и степеней помола; для тонкостенных строительных изделий и декоративных деталей может использоваться гипс тех же марок, но только тонкого и среднего помола, быстрого и нормального твердения. При штукатурных работах и заделке швов применяют марки Г-2—Г-25 нормального и медленного твердения. Гипс марок Г-5—Г-25 тонкого помола с нормальными сроками твердения служит для изготовления форм и моделей в керамической, машиностроительной промышленности, а также в медицине.
Ангидритовые вяжущие вещества
Ангидритовое вяжущее получают обжигом природного двуводного гипса при температуре 600–700 °C с последующим его измельчением с добавками – катализаторами твердения (известью, смесью сульфата натрия с медным или железным купоросом, обожженным доломитом, основным доменным гранулированным шлаком и др.). Ангидритовое вяжущее можно получить также путем помола природного ангидрита с указанными выше добавками.
Наиболее распространено ангидритовое вяжущее следующего состава: известь – 2–5 %; смесь бисульфата или сульфата натрия с железным или медным купоросом – по 0,5–1 % каждого; доломит, обожженный при 800–900 °C, – 3–8 %; основной гранулированный доменный шлак – 10–15 %. Железный и медный купоросы уплотняют поверхность затвердевшего ангидритового цемента, вследствие чего катализаторы не выделяются и не образуют выцветы на поверхности изделия. Действие катализаторов объясняется тем, что ангидрит обладает способностью образовывать комплексные соединения с различными солями в виде неустойчивого сложного гидрата, который затем распадается.
Ангидритовый цемент – это медленно схватывающееся вяжущее вещество с началом схватывания не ранее 30 мин, концом – не позднее 24 ч. Марки ангидритового цемента по прочности при сжатии – М50, 100, 150 и 200. Применяют ангидритовые цементы для приготовления кладочных и отделочных растворов, бетонов, производства теплоизоляционных материалов, искусственного мрамора и других декоративных изделий.
Высокообжиговый гипс (эстрих-гипс) является разновидностью ангидритовых цементов. Его получают обжигом природного гипса или ангидрита при температуре 800—1000 °C с последующим тонким измельчением. При этом происходит не только полное обезвоживание, но и частичная диссоциация (разложение) ангидрита с образованием СаО (в количестве 3–5 %). При затворении водой СаО действует как катализатор по схеме твердения ангидритового цемента, рассмотренной выше.
Высокообжиговый гипс медленно схватывается и твердеет, но водостойкость и прочность при сжатии (10–20 МПа) позволяют успешно использовать его при устройстве мозаичных полов, изготовлении искусственного мрамора и др. Изделия из высокообжигового гипса мало тепло– и звукопроводны, они обладают по сравнению с изделиями из гипсового вяжущего более высокой морозостойкостью, повышенной водостойкостью и меньшей склонностью к пластическим деформациям.
Магнезиальные вяжущие вещества
Разновидностями магнезиальных вяжущих веществ являются каустический магнезит и каустический доломит.
Каустический магнезит получают при обжиге горной породы магнезита MgC0 3в шахтных или вращающихся печах при 650–850 °C. В результате MgC0 3разлагается. Оставшееся твердое вещество (окись магния) измельчают в тонкий порошок. Каустический доломит MgO и СаС0 3получают путем обжига природного доломита CaC0 3MgC0 3с последующим измельчением его в тонкий порошок. При обжиге доломита СаС0 3не разлагается и остается инертным как балласт, что снижает вяжущую активность каустического доломита по сравнению с каустическим магнезитом.
Магнезиальные вяжущие затворяют не водой, а водными растворами солей сернокислого или хлористого магния. Магнезиальные вяжущие, затворенные на растворе хлористого магния, дают большую прочность, чем на растворе сернокислого магния. Магнезиальные вяжущие, являясь воздушными, слабо сопротивляются действию воды. Их можно использовать только при затвердении на воздухе с относительной влажностью не более 60 %. Каустический магнезит легко поглощает влагу и углекислоту из воздуха, в результате чего образуются гидрат оксида магния и углекислый магний. В связи с этим каустический магнезит хранят в плотной герметической таре. На основе магнезиальных вяжущих в прошлом времени изготовляли ксилолит (смесь вяжущего с опилками), используемый для устройства полов, а также фибролит и другие теплоизоляционные материалы. В настоящее время применение магнезиальных вяжущих резко сократилось.
Строительную известь получают из кальциево-магниевых горных пород – мела, известняка, доломитизированных и мергелистых известняков, доломитов – путем обжига (до удаления углекислоты).
Для производства тонкодисперсной строительной извести гасят водой или размалывают негашеную известь, вводя при этом минеральные добавки в виде гранулированных доменных шлаков, активные минеральные добавки или кварцевые пески. Строительную известь применяют для приготовления растворов и бетонов, вяжущих материалов и в производстве искусственных камней, блоков и строительных деталей.
В зависимости от условий твердения различают строительную известь воздушную, обеспечивающую твердение строительных растворов и бетонов и сохранение ими прочности в воздушно-сухих условиях, и гидравлическую, обеспечивающую твердение растворов и бетонов и сохранение ими прочности как на воздухе, так и в воде. Воздушная известь по виду содержащегося в ней основного оксида бывает кальциевая, магнезиальная и доломитовая. Воздушную известь подразделяют на негашеную и гидратную (гашеную), получаемую гашением кальциевой, магнезиальной и доломитовой извести. Гидравлическую известь делят на слабогидравлическую и сильногидравлическую. Также различают гидравлическую известь комовую и порошкообразную. В свою очередь порошкообразная известь бывает двух видов: молотая и гидратная (гашеная вода). Комовую известь выпускают без добавок и с добавками.
Строительную негашеную известь по времени гашения делят на быстрогасящуюся – не более 8 мин, среднегасящуюся – не более 25 мин, медленногасящуюся – более 25 мин. Воздушную известь получают из кальциево-магниевых карбонатных пород. Технологический процесс получения извести состоит из добычи известняка в карьерах, его подготовки (дробления и сортировки) и обжига. После обжига производят помол комовой извести, получая молотую негашеную известь, или гашение комовой извести водой, с образованием гашеной извести.
Основным процессом при производстве извести является обжиг, при котором известняк декарбонизуется и превращается в известь. Диссоциация карбонатных пород сопровождается поглощением теплоты. Реакция разложения углекислого кальция обратима и зависит от температуры и парциального давления углекислого газа. Диссоциация углекислого кальция достигает заметной величины при температуре свыше 600 °C. Теоретически нормальной температурой диссоциации считают 900 °C.
