Гипсовые вяжущие материалы

ГИПСОВЫЕ ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ, воздушные вяжущие материалы, состоящие из частично или полностью дегидратированного сульфата кальция и в ряде случаев специальных добавок (активизирующих твердение, повышающих водостойкость и др.). Сырьём для гипсовых вяжущих материалов служит природный гипс, ангидрит и некоторые отходы промышленного производства (фосфогипс, борогипс и др.). При смешивании с водой (затворении) гипсовые вяжущие материалы превращаются в дигидрат сульфата кальция CaSO₄·2Н₂О.

Основная группа гипсовых вяжущих материалов - полугидраты сульфата кальция CaSO₄·0,5Н₂О, называемые обычно полугидратом гипса. Их получают термообработкой природного гипса при температуре 110-160 °С и измельчением в тонкий порошок продукта обжига (в ряде случаев помол можно производить и до термообработки). Низкая температура получения и малая твёрдость сырья, облегчающая его размол, делают гипс экономически эффективным вяжущим (энергозатраты на производство гипса в 4-5 раз ниже, чем для получения портландцемента). В зависимости от режима термообработки получают гипс α- и ß-модификаций.

ß-Полугидрат - наиболее распространённый вид гипсовых вяжущих материалов. Это строительный (или алебастр), формовочный (получаемый при более тонком помоле продукта обжига) и медицинский (производится из сырья повышенной чистоты) гипс. Его получают из молотого природного гипса в варочных котлах или вращающихся печах при температуре 140-160 °С. α-Полугидрат (называемый также высокопрочным гипсом) получают обработкой дроблёного (до размера щебня или более крупных кусков) природного гипса в автоклавах при температуре 120-140 °С и давлении 0,2-0,3 МПа или путём тепловой обработки (при температуре 110 + 5 °С) сырья в водных растворах некоторых солей (например, хлоридах кальция и магния). Из-за сложности производства высокопрочный гипс не нашёл широкого применения.

Оба вида гипса быстро схватываются (2-20 мин) и быстро твердеют (не более 2 ч). С помощью добавок различного типа возможно замедление и ускорение этих процессов. Большое количество воды затворения (по сравнению с теоретически необходимым для гидратации) ß-полугидрата предопределяет значительную пористость изделий из него. Высокопрочный гипс (α-полугидрат), в отличие от обычного, требует меньшего количества воды, что обеспечивает повышенную прочность и меньшую пористость изделий. Прочность при сжатии строительного гипса через 2 ч составляет 2-7 МПа, высокопрочного гипса - 15-25 МПа. При увлажнении прочность затвердевшего гипса (обеих модификаций) падает в 2-4 раза.

Другая группа гипсовых вяжущих материалов - ангидритовые вяжущие, состоящие в основном из безводного сульфата кальция CaSO₄. К ним относятся высокообжиговый гипс и ангидритовый цемент.

Высокообжиговый гипс (эстрих-гипс) получают помолом и обжигом природного гипса или ангидрита при температуре 800-950 °С. При этом происходит частичное разложение CaSO₄ до СаО, который активизирует процесс твердения.

Ангидритовый цемент (предложен П. П. Будниковым) получают на основе природного ангидрита или обожжённого при 600-700 °С природного гипса путём тонкого помола с добавками-активизаторами твердения - известью (3-5%), основными шлаками (10-15%), сульфатами железа и алюминия (до 1%) и др.

Ангидритовые вяжущие медленно схватываются (не ранее 2 ч) и медленно твердеют. Их применяют в виде строительных растворов, приобретающих прочность при сжатии (10-20 МПа) через 28 суток. Ангидритовые вяжущие широко применялись в 19 - начале 20 века для кладочных и штукатурных растворов (в частности, для получения искусственного мрамора) и устройства выравнивающих стяжек полов.

Смешанные гипсовые вяжущие материалы с повышенной водостойкостью получают, добавляя к строительному гипсу (или другим видам гипсовых вяжущих материалов) портландцемент и стабилизирующие добавки, так как нельзя смешивать непосредственно гипс с портландцементом. Чаще других применяют гипсоцементно-пуццолановые вяжущие (ГЦПВ) материалы, характеризующиеся в 1,5-2 раза более высокой водостойкостью, чем полуводный гипс, и прочностью 10-20 МПа через 2 ч после начала твердения.

Гипсовые  вяжущие материалы (в основном ß-полугидрат) применяют в строительстве (сухие смеси, гипсокартон и гипсобетонные изделия), керамической промышленности, для изготовления архитектурный деталей, копий скульптурных произведений, снятия слепков и фиксации переломов (в медицине) и др. При твердении гипс несколько увеличивается в объёме (на 0,5-1%), поэтому его можно использовать без заполнителей (например, в шпатлёвках и штукатурках), не опасаясь растрескивания.

Лит.: Волженский А. В., Ферронская А. В. Гипсовые вяжущие и изделия. М., 1974.