Для студентов обучающихся по специальности «Производство строительных изделий и конструкций»

Минеральные вяжущие вещества

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Гипсовые вяжущие вещества

Эти вяжущие наиболее эффективны в технико-экономическом отношении, особенно по удельным затратам сырья, топлива, электроэнергии и труда на единицу продукта. Неограниченны и запасы исходного природного сырья, а также побочных гипсосодержащих материалов, образующихся на предприятиях химической промышленности.

Гипсовыми вяжущими веществами называют порошковидные материалы, состоящие из полуводного гипса и получаемые обычно тепловой обработкой двуводиого гипса в пределах 105—200 °С.

При термообработке двуводиого гипса в паровой среде под давлением в автоклавах или в водных растворах некоторых солей при атмосферном давлении образуется а-полуводный сульфат кальция (гипсовое вяжущее а). При обжиге сырья при .140—180°С получают р-полуводный сульфат кальция (гипсовое вяжущее р). К группе гипсовых относится также вяжущее, получаемое без термообработки тонким измельчением двуводиого гипса с активизаторами твердения.

Ангидритовые вяжущие изготовляют обжигом двуводиого гипса при 600—950 °С. Они почти целиком состоят из ангидрита —безводного сульфата кальция CaS04. Различают низкообжиговое ангидритовое вяжущее (ангидритовый цемент П. П. Будникова), получаемое обжигом двугидрата при 600—750 °С, и высокообжиговое, получаемое обжигом при 800—950 °С, и иногда называемое эстрихгипсом.

Ангидритовое вяжущее можно производить без термообработки тонким измельчением природного ангидрита с добавкой активизаторов твердения.

Гипсовые вяжущие по традиции с некоторой условностью, отвечающей практическим целям, разделяют на: строительный гипс, состоящий из р-модификации полугидрата; формовочный гипс того же состава с повышенными техническими свойствами;    технический  (высокопрочный) гипс, состоящий из а-полуводного гипса.

Свойства всех разновидностей гипсовых вяжущих, содержащих как а-, так и (3-модификации полугидрата сульфата кальция, а также методы их определения регламентируются ГОСТ 125—79 «Вяжущие гипсовые. Технические условия» и ГОСТ 23789—79 «Вяжущие гипсовые. Методы испытаний».

Для производства гипсовых и ангидритовых вяжущих веществ в качестве сырья применяют природные двуводный гипс, ангидрит, глиногипс, а также отходы промышленности, состоящие в основном из двуводного или безводного (а иногда и полуводного) сернокислого кальция или их смеси (фосфогипс, борогипс, фторогипс и др.).

Природный двуводный гипс — горная порода осадочного происхождения, сложенная в основном из крупных или мелких кристаллов сернокислого кальция CaSO-tX Х2И20.

Плотные образования гипса называют гипсовым камнем. По внешнему виду и строению горной породы различают кристаллический прозрачный гипс, гипсовый шпат, тонковолокнистый гипс с шелковистым отливом (селенит) и зернистый гипс. Наиболее чистую разновидность зернистого гипса, напоминающую по внешнему виду мрамор, иногда называют алебастром.

Гипсовые породы содержат обычно некоторое количество примесей глины, песка, известняка, битуминозных веществ и др. Химический состав гипса некоторых месторождений СССР приведен в табл. 2.

Чистый гипс белого цвета, примеси придают ему различные оттенки: оксиды железа окрашивают его в желтовато-бурые цвета, органические примеси —в серые и т.д. Небольшое количество примесей, равномерно распределенных в гипсе, заметно не ухудшает качество вяжущих. Вредное влияние оказывают крупные включения.

По ГОСТ 4013—82 гипсовый камень для производства гипсовых вяжущих веществ должен содержать не менее 95 % двуводного гипса в сырье 1-го сорта, не менее 90 % в сырье 2-го сорта и не менее 80 и 70 % в сырье 3-и 4-го сортов. В гипсовых породах лучших месторождений обычно содержится до 2—5% примесей, но часто их количество достигает 10—15 % и более.

Средняя плотность гипсового камня зависит от количества и вида примесей и составляет 2,2—2,4 г/см'3,

Насыпная плотность гипсовой щебенки 1200—-1400 кг/м3, влажность колеблется в значительных пределах (3—5 % и более). Содержание воды в различных партиях гипсового камня неодинаково и зависит от его физических свойств, относительной влажности воздуха, времени года и условий хранения.

По запасам природного двуводного гипса СССР занимает одно из первых мест в мире. Крупные его, месторождения есть в центре европейской части страны (Тульская и Горьковская области), на севере (Архангельская обл.), в районах средней и нижней Волги, па Северном Кавказе (Краснодарский край), на Урале (Башкирская АССР, Пермская и Оренбургская области), в Восточной Сибири (Иркутская обл., Красноярский край), в Украинской ССР (Донецкая, Хмельницкая и Львовская области), в Узбекской и Туркменской ССР и др.

Природный ангидрит — горная порода осадочного происхождения, состоящая преимущественно из минерала—безводного сернокислого кальция CaSCV Залежи ангидрита обычно подстилают слой двуводного гипса. Под действием грунтовых вод ангидрит медленно гидра-тируется и переходит в двуводный гипс. Поэтому в природе ангидрит редко состоит из одного безводного сернокислого кальция и обычно содержит до 5—10 % и более двуводного гипса.

Ангидрит — порода более плотная и прочная, чем двуводный гипс. Его истинная плотность достигает 2,9— 3,1 г/см3. Чистый ангидрит белого цвета, и о в зависимости от примесей он, как и гипс, имеет различные оттенки. В природе ангидрит встречается реже чем двуводный гипс. В СССР месторождения ангидрита имеются в Башкирии, в Средней Азии и на Украине.

В качестве исходных материалов для производства гипсовых и ангидритовых вяжущих веществ рационально использование побочных продуктов (отходов) химической промышленности — фосфогипса, борогипса, фторогипса и др.