Свойства гипса и его основные характеристики

Гипс - это вяжущее вещество, получаемое из гипсового камня или отходов химической промышленности.

                        Различные виды гипса образуются при обжиге гипсового камня, и в зависимости от температуры таким образом отделяется химически связанная вода. При 100 градусах Цельсия начинается формирование полугидратного гипса. При его затворении в воде вновь образуется дигидрат сульфата кальция. Этот замкнутый цикл был открыт примерно 20 тысяч лет назад. Наши предки строили очаги из натурального гипсового камня и, вероятно, замечали, как обожженный гипс, который осыпался, под действием влаги снова  превращался в камень. Первые упоминания о гипсе и его применении описаны в шумерских и вавилонских клинописях .

                        Доступность сырья, технологичность изготовления и невысокая энергоемкость производства делают гипс недорогим и распространенным вяжущим.

Из-за значительной пористости плотность гипсового камня невысокая и составляет от 1200 до 1500 кг/м3.

                        Гипсовое вяжущее - одно из немногих вяжущих, которые расширяются при твердении. Увеличение объема составляет 0,5-1%. При высыхании объем уменьшается всего на 0,05-0,1%.  Благодаря этому гипсовые растворы могут не содержать наполнителей, предотвращающих растрескивание от усадки.

                        Изделия из гипса не только являются негорючими материалами, но в силу своей пористости замедляют передачу теплоты, а при действии высоких выделяют воду, тем самым тормозя распространение огня. В сухих условиях эксплуатации или при предохранении от действия воды (защита гидрофобами, пропитками и т. п.) гипс очень перспективен с технической и экологической точек зрения.

Прочность на сжатие и изгиб

                        Марку гипса определяют испытанием на сжатие и изгиб стандартных образцов - балочек 4 х 4 х 16 см спустя 2 часа после их формования. За это время гидратация и кристаллизация гипса заканчивается.

                        Установлено 12 марок гипса по прочности от 2 до 25 (цифра показывает нижний предел прочности при сжатии данной марки гипса в МПа). В строительстве используется в основном гипс марок от 4 до 7.

                        При увлажнении затвердевший гипс не только существенно (в 2-3 раза) снижает прочность, но и проявляет нежелательное свойство - ползучесть - медленное необратимое изменение размеров и формы под нагрузкой.

Нормальная густота (водопотребность или водогипсовое отношение)

                        Нормальная густота (стандартная консистенция) гипсового теста характеризуется диаметром расплыва гипсового теста, вытекающего из цилиндра при его поднятии на высоту не менее чем на 100 мм. Диаметр расплыва должен быть равным (180±5) мм. Количество воды является основным критерием для определения свойств гипсового вяжущего: времени схватывания, предела прочности, объемного расширения и водопоглощения. Количество воды выражается в процентах, как отношение массы воды, необходимой для получения гипсовой смеси стандартной консистенции, к массе гипсового вяжущего в граммах.

                        При изготовлении гипсовых изделий методом литья требуется 60-80 % воды от массы строительного или формовочного гипса и 35-45% воды от массы высокопрочного гипса.

                        При затворении гипсового вяжущего водой на протекание химической реакции гидратации полугидрата CaSO4 теоретически расходуется 18,6% воды, а избыточное количество воды, оставшееся в порах затвердевшего изделия, при твердении испаряется и вызывает характерную для гипсовых изделий высокую пористость - 50-60 % от общего объема затвердевшего изделия. То есть, чем меньше используется воды при затворении гипсового теста и меньше значение нормальной густоты при достижении хорошей удобоукладываемости теста, тем плотнее и прочнее гипсовое изделие.

                        Нормальная густота гипсового вяжущего зависит от множества факторов, главные из которых - вид гипсового вяжущего, тонина помола, форма и размеры кристаллов полугидрата.

                        Для снижения водопотребности гипсового вяжущего используют добавки - разжижители (пластификаторы, гиперпластификаторы), увеличивающие подвижность и удобоукладываемость гипсовой массы без уменьшения прочностных показателей свойств.

Морозостойкость гипса очень низкая. Примерно 15-20 циклов замораживания и оттаивания.

                        Дело в том, что гипс гигроскопичен, он впитывает влагу воздуха. Любое защитное покрытие проницаемо для воздуха в большей или меньшей степени и может защитить только верхний, пропитанный покрытием слой гипса. Причем, за счет различной плотности гипса и клея, влага конденсируется внутри плитки в зоне контакта плитки и клеевого состава, на который эта плитка приклеена. При замерзании конденсат расширяется и разрушает гипсовую плитку. Мной, ради эксперимента, была облицована часть наружной стены дома гипсовым искусственным камнем. Плитка приклеивалась на специальный клей для наружных работ и была покрыта морозостойким лаком. Простояла две зимы. На третью весну начали отпадать отдельные плитки. В конце пятой зимы отвалилась вся. Бетонная же плитка держится уже 17й год без единого дефекта.

                        Итак, какие выводы можно сделать? На наружных стенах и всех стенах, которые зимой не отапливаются, применяем искусственный камень, изготовленный из бетона. На внутренних стенах отапливаемых зимой зданий желательно использовать искусственный камень, сделанный из гипса.

Армирование

                        Стальная арматура в гипсовых изделиях в условиях нейтральной среды (рН=6,5-7,5) подвергается интенсивной коррозии. Увлажняется гипс за счет его хорошей гигроскопичности (способность поглощать влагу из воздуха).

                        Гипс хорошо сцепляется с древесиной и поэтому его целесообразно армировать деревянными рейками, картоном или целлюлозными волокнами и наполнять древесными стружками и опилками.