Повышение водостойкости гипсовых изделий

Применение гипса в производстве строительный материалов и изделий всегда будет оправдано свойством этого материала быстро набирать прочность без тепловой обработки. Главная проблема, стоящая перед еще более широким применением гипса, — его недостаточная водостойкость. При увлажнении гипсовые изделия значительно снижают свою прочностью, поэтому, несмотря на все свои положительные качества, гипсовые материалы почти не применяются в конструкциях, подверженных значительному воздействию влаги.

В последнее время отечественные производители и исследователи разработали несколько способов повышения водостойкости гипсовых материалов.

Один из способов — введении в полуводный гипс портландцемента в количестве 15–30 % (и более) совместно с активными гидравлическими добавками. Получающиеся при этом смешанные трёхкомпонентные (гипс + портландцемент + гидравлическая добавка) вяжущие вещества отличаются быстротой схватывания и начального твердения полуводного гипса, а также способностью к гидравлическому твердению (подобно цементам) во влажной и даже водной среде. Возможность управления процессами взаимодействия гипса и портландцемента при помощи гидравлических добавок доказана проведенными исследованиями. Гидравлические добавки снижают концентрацию гидроксида кальция в водных растворах, что благоприятным образом сказывается на ходе образования гидросульфоалюмината кальция и стойкости изделий на этих вяжущих во времени. Однако не во всех регионах страны имеются сырьевые материалы, пригодные для получения ГЦПВ (гипсоцементно-пуццолановые вяжущие вещества). Таким образом, применение отработанного силикагеля решит не только сырьевую проблему, но и экологическую — путём утилизации многотонных отходов производства.

В ходе экспериментов было изучено влияние различных факторов на свойства образцов на основе ГЦПВ и определено количество CaO в смеси. Ранее исследования, проведённые в МИСИ им. В. В. Куйбышева, показали возможность повышения водостойкости гипсовых вяжущих путём смешивания их с портландцементом и активными гидравлическими добавками. Последние выполняют две основные функции. Первая из них сводится к снижению в водном растворе концентрации гидроксида кальция до таких пределов, когда вследствие увеличения растворимости глинозёма эттрингит начинает возникать преимущественно в водной среде, а не на поверхности цементных частичек, и тогда уже он способствует не разрушению, а упрочнению сложившейся структуры цементного камня. В этом случае положительную роль играют все составляющие гидравлических добавок, способные к взаимодействию с гидратом оксида кальция с образованием малорастворимых веществ. Вторая функция гидравлических добавок заключается в связывании сульфатов и алюминатов кальция в комплексные соединения, менее растворимые по сравнению с исходными веществами.

Таким образом, ГЦПВ характеризуются непрерывным ростом прочности при длительном пребывании во влажных условиях, в то время как прочность изделий из чистого гипса падает и к месячному возрасту уменьшается в 2,5–3,0 раза.

Надлежащей водостойкостью обладают смеси содержащие 50–70 % гипса, 20–25 % цемента и 15–30 % гидравлической добавки. Подобные смешанные вяжущие вещества характеризуются значительной прочностью (через 1–7 сут.) и способностью к гидравлическому твердению при длительных сроках (до 1–2 лет и более).

Применение более активных трепелов или других гидравлических добавок также положительным образом сказывается на свойствах вяжущего. В частности, водостойкость вяжущего, характеризуемая отношением прочности при сжатии водонасыщенных образцов к прочности высушенных (К3), увеличивается с 0,60–0,65 до 0,80 и выше.

Количество гидравлической добавки должно назначаться с таким расчётом, чтобы концентрация окиси кальция в растворе в течение 7 сут. с начала твердения не превышала 0,9 г/л, а в первые 3 сут. — 1 г/л. При меньшей её концентрации свойства ГЦПВ улучшаются. При этом наилучшими показателями будут обладать вяжущие, содержащие низкоалюминатный цемент.

Наиболее характерной добавкой является трепел. Однако исследования показали, что его введение в гипсоцементные композиции не является достаточно эффективным технологическим способом, обеспечивающим оптимальные условия формирования камня. В отличие от трепела белая сажа (аморфный кремнезём) обладает большей реакционной способностью. Так, с уменьшением содержания полуводного гипса в системе не происходит снижение пластической прочности кристаллизационной структуры материала, как это бывает при применении трепела. Наоборот, установлен стремительный рост этой прочности, достигающей максимальных величин при содержании полуводного гипса в количестве 60–70 % от массы дисперсной фазы. При одинаковом содержании полуводного гипса в системе с увеличением количества белой сажи до 10 % пластическая прочность структуры материала возрастает. Максимальная интенсивность роста наблюдается при оптимальном содержании полуводного гипса.

Применительно к трепелу такой закономерности изменения пластической прочности нет. Наоборот, как с уменьшением содержания гипсового вяжущего, так и с увеличением содержания трепела пластическая прочность кристаллизационной структуры снижается.

Введение в гипсоцементные композиции аморфного кремнезёма, несомненно, более эффективно, чем применение активных минеральных добавок наподобие трепела. Для достижения оптимальной структуры камня с максимальной прочностью расход белой сажи должен составлять 10 %, а для необходимой устойчивости этой структуры — 15% от массы портландцемента. Можно предполагать, что добавка силикагеля, представляющего собой аморфный кремнезём, будет оказывать такое же воздействие на гипсоцементно-пуццолановые системы, как и белая сажа.

Также, как показали исследования, в качестве добавки может использоваться силикагель — как отход производства, который используется для очистки газов от нефтепродуктов. Применение силикагеля позволяет увеличить водостойкость материала, вне зависимости от того, используется чистый или обработанный силикагель. По этой технологии можно получить коэффициент водостойкости состава выше 0,8, и тогда материал может быть использованы не только для воздушных, но и для влажных условий, а также при воздействии воды.

При использовании портландцемента для повышения водостойкости гипса рекомендуется введение в гипсоцементные композиции электролитов, способных нейтрализовать гидроксид кальция. Это является эффективным технологическим средством, улучшающим условия формирования искусственного камня. Электролиты позволяют предотвратить включение в кристаллизационный каркас структуры негидратированных частиц портландцемента, снижающих её устойчивость. Карбонаты щелочных металлов, кроме того, интенсифицируют процессы гидратации портландцемента, за счёт чего скорость твердения гипсоцементных композиций значительно возрастает. По количеству они должны соответствовать стехиометрическому отношению к свободному оксиду кальция, имеющемуся в портландцементе.

Также рекомендуется кратковременная пропарка гипсоцементных строительных изделий до их сушки, что обеспечивает существенное улучшение качества выпускаемой продукции: при прочих равных условиях достигается рост прочности более чем на 20 %. Установлено, что оптимальным температурным режимом приготовления и твердения гипсоцементных композиций является 35–40 °C. Положительное воздействие кратковременной пропарки или же применения тёплых смесей при такой температуре обусловлено улучшением условий гидратационного твердения цементной составляющей композиции.

В результате оптимизации условий формирования гипсоцементного камня представляется возможным получить материалы, по физико-механическим свойствам и долговечности сопоставимые со стеновыми материалами на портландцементе. Применение комплексного вяжущего из портландцемента и гипсового вяжущего имеет, без сомнения, большие преимущества. Благодаря быстрому набору прочности отпадает необходимость тепловой обработки изделий, чем сохраняется большое количество тепла идущего на эту операцию. Есть немалая экономическая выгода при замене части цемента гипсом, из-за его сравнительно невысокой стоимости. Также решается экологическая проблема по утилизации отработанного силикагеля.

Новый дышащий и водостойкий гипс облегчит жизнь пациентов » Смейся до слёз ツ

Те из нас, кто ломали себе руку или ногу, знают, насколько неудобно ходить в гипсе. И не только потому, что это ограничивает в движениях. Просто гипсовую повязку не намочишь (приходится надевать сверху пакет), она не пропускает воздух, под ней вечно чешется кожа, что доставляет дискомфорт. Но теперь пришло спасение. Команда инженеров Cast21 из Чикаго придумала новый дизайн гипса.

Он представляет собой жидкую смолу, которая затвердевает и фиксирует сломанную кость в нужном положении.

Такой гипс получается воздухопроницаемым, так как сделан не сплошным, а сеткой, водостойким и гигиеничным, ведь его можно мочить.

К тому же, такой гипс можно наложить пациенту всего за 10 минут и также легко снять, без пилы!

Сначала надевается каркас.

Затем в него заливают смолу.

И немного ждут, пока она застынет.

По словам создателей-инженеров, такой гипс не ограничивает свободу пациента, да и врачей.

Ведь, чтобы его наложить, не нужно электричество или вода, а значит его можно использовать как первую помощь дома или в полевых условиях.

При этом его по-прежнему можно разрисовать пожеланиями.

Авторы разработки — всего лишь медицинский стартап, но мы надеемся, что их изобретение когда-то доберется и до нас.

Как придать гипсу водоотталкивающие свойства

Гипс – это природный материал, обладающий прекрасными свойствами — прочностью, красотой и долговечностью. Из него можно изготавливать изделия различного размера, цвета и декора. Однако, к сожалению, лепнина обладает одним не очень приятным свойством – гигроскопичностью, поэтому «не любит» контактировать с водой.

Такая особенность создает множество проблем при уходе за гипсом. При его использовании в помещениях с повышенной влажностью и на наружных фасадах зданий, на поверхности изделий могут проявляться плесень, высолы и трещины. Это связано с разрушением материала, вызванным сыростью.

Как «закрыть» гипсовые поры

Вся проблема вызвана тем, что лепной декор по своей структуре пористый, а это позволяет воде проникать внутрь. «Запечатав» поры, можно получить идеальную водоотталкивающую поверхность, которую можно мыть водой и даже растворами бытовой химии. Такие изделия приобретают красивый блеск и интересную фактуру.

Современная промышленность выпускает целый ряд специальных герметиков, изготовленных на основе полиорганосилоксана. При их использовании гипсовый декор покрывается водоотталкивающей пленкой, что обеспечивает изделиям высокую степень гидроизоляции;

В продаже имеется множество разных составов, изготовленных на основе кремнийорганических сополимеров. Этими средствами можно покрывать не только лепнину, расположенную в доме, но и гипсовые статуи, установленные на улице. После применения подобных веществ гипсовые изделия получают водоотталкивающие и пылеотталкивающие свойства, а украшения, установленные вне помещений, не обледеневают.

Все современные составы для гидроизоляции гипса пожаробезопасны, не имеют неприятного запаха и не вызывают аллергической реакции и прочих негативных воздействий на организм человека. Наносятся они с помощью кисти или пульверизатора. Эти жидкости способны проникать внутрь гипсовых пор, обеспечивая дополнительную влагоизоляцию. Они затекают во все мельчайшие пустоты, отверстия и элементы узоров.

Последние промышленные разработки позволили создать средства комбинированного действия, обладающие бактерицидным, антигрибковым и гидроизоляционным действием. Покрытая ими лепнина не создаст никаких проблем.

Домашние средства защиты гипса от влаги

• Если вы не хотите использовать промышленные средства, то обработайте гипсовую поверхность лаком, изготовленным из равного количества мела и отбеленного воска. Перемешанные компоненты перед употреблением размешиваются в воде (420 мл на 140 грамм смеси), после чего состав ставят на огонь. Смесь несколько раз доводят до кипения снимают с огня, пока она не стает однородной. Остывший лак наносят кистью на поверхность гипса несколько раз. После высыхания поверхность лепнины натирается до блеска мягким материалом. Такая пленка сохранит изделия из гипса от разрушения.
• Можно использовать отбеленный воск, растворенный в скипидаре или уайт-спирите. При использовании таких средств внутри помещений нужно применять противопожарные меры и оставлять окна открытыми.

Чтобы влага мне попадала внутрь лепных карнизов, молдингов и плинтусов, необходимо провести дополнительную герметизацию стыков, возникших при монтаже, с помощью силиконового герметика.

Использование водоотталкивающих средств увеличивает износостойкость гипса, срок его службы и значительно облегчает уход. Среди выпускаемых гидроизоляционных составов можно найти те, которые улучшают блеск лепнины или, наоборот, сохраняют ее матовость. Это позволяет подобрать вариант для декора конкретного помещения

Повышение водостойкости изделий на основе полуводного гипса

Применение вяжущих веществ, обеспечивающих быстрый набор прочности в ранние сроки без тепловой обработки, способствует повышению эффективности производства строительных материалов и изделий. Один из таких материалов — полуводный гипс. Но его недостаточная водостойкость не позволяет использовать его в строительстве более широко. Гипс значительно теряет прочность при увлажнении, поэтому не рекомендуется применять гипсовые материалы в конструкциях, подвергаемых значительному и длительному воздействию воды.

О том, какие исследования по повышению водостойкости гипсовых изделий проводились на кафедре «Производство строительных изделий и конструкций» Кубанского государственного технологического университета и к каким выводам пришли учёные, мы попросили рассказать руководителя кафедры, кандидата технических наук, профессора Виктора Фёдоровича Черных.

— Повышение водостойкости гипсовых изделий было достигнуто при введении в полуводный гипс портландцемента в количестве 15–30 % и более от веса смешанного вяжущего совместно с активными гидравлическими добавками. Получающиеся при этом смешанные трёхкомпонентные (гипс + портландцемент + гидравлическая добавка) вяжущие вещества отличаются быстротой схватывания и начального твердения полуводного гипса, а также способностью к гидравлическому твердению (подобно цементам) во влажной и даже водной среде. Возможность управления процессами взаимодействия гипса и портландцемента при помощи гидравлических добавок доказали исследования, проведённые А. В. Волженским и Р. В. Иванниковой. Гидравлические добавки снижают концентрацию гидроксида кальция в водных растворах, что благоприятным образом сказывается на ходе образования гидросульфоалюмината кальция и стойкости изделий на этих вяжущих во времени. Однако не во всех регионах страны имеются сырьевые материалы, пригодные для получения ГЦПВ (гипсоцементно-пуццолановые вяжущие вещества). Таким образом, применение отработанного силикагеля решит не только сырьевую проблему, но и экологическую — путём утилизации многотонных отходов производства.

В ходе экспериментов было изучено влияние различных факторов на свойства образцов на основе ГЦПВ и определено количество CaO в смеси. Ранее исследования, проведённые в МИСИ им. В. В. Куйбышева, показали возможность повышения водостойкости гипсовых вяжущих путём смешивания их с портландцементом и активными гидравлическими добавками. Последние выполняют две основные функции. Первая из них сводится к снижению в водном растворе концентрации гидроксида кальция до таких пределов, когда вследствие увеличения растворимости глинозёма эттрингит начинает возникать преимущественно в водной среде, а не на поверхности цементных частичек, и тогда уже он способствует не разрушению, а упрочнению сложившейся структуры цементного камня. В этом случае положительную роль играют все составляющие гидравлических добавок, способные к взаимодействию с гидратом оксида кальция с образованием малорастворимых веществ. Вторая функция гидравлических добавок заключается в связывании сульфатов и алюминатов кальция в комплексные соединения, менее растворимые по сравнению с исходными веществами.

Таким образом, ГЦПВ характеризуются непрерывным ростом прочности при длительном пребывании во влажных условиях, в то время как прочность изделий из чистого гипса падает и к месячному возрасту уменьшается в 2,5–3,0 раза.

Надлежащей водостойкостью обладают смеси содержащие 50–70 % гипса, 20–25 % цемента и 15–30 % гидравлической добавки. Подобные смешанные вяжущие вещества характеризуются значительной прочностью (через 1–7 сут.) и способностью к гидравлическому твердению при длительных сроках (до 1–2 лет и более).

Применение более активных трепелов или других гидравлических добавок также самым положительным образом сказывается на свойствах вяжущего. В частности, водостойкость вяжущего, характеризуемая отношением прочности при сжатии водонасыщенных образцов к прочности высушенных (К3), увеличивается с 0,60–0,65 до 0,80 и выше.

Количество гидравлической добавки должно назначаться с таким расчётом, чтобы концентрация окиси кальция в растворе в течение 7 сут. с начала твердения не превышала 0,9 г/л, а в первые 3 сут. — 1 г/л. При меньшей её концентрации свойства ГЦПВ улучшаются. При этом наилучшими показателями будут обладать вяжущие, содержащие низкоалюминатный цемент.

Наиболее характерной добавкой является трепел. Однако исследования показали, что его введение в гипсоцементные композиции не является достаточно эффективным технологическим способом, обеспечивающим оптимальные условия формирования камня. В отличие от трепела белая сажа (аморфный кремнезём) обладает большей реакционной способностью. Так, с уменьшением содержания полуводного гипса в системе не происходит снижение пластической прочности кристаллизационной структуры материала, как это бывает при применении трепела. Наоборот, установлен стремительный рост этой прочности, достигающей максимальных величин при содержании полуводного гипса в количестве 60–70 % от массы дисперсной фазы. При одинаковом содержании полуводного гипса в системе с увеличением количества белой сажи до 10 % пластическая прочность структуры материала возрастает. Максимальная интенсивность роста наблюдается при оптимальном содержании полуводного гипса.

Применительно к трепелу такой закономерности изменения пластической прочности нет. Наоборот, как с уменьшением содержания гипсового вяжущего, так и с увеличением содержания трепела пластическая прочность кристаллизационной структуры снижается.

Поэтому мы пришли к выводу, что введение в гипсоцементные композиции аморфного кремнезёма, несомненно, более эффективно, чем применение активных минеральных добавок наподобие трепела. Для достижения оптимальной структуры камня с максимальной прочностью расход белой сажи должен составлять 10 %, а для необходимой устойчивости этой структуры — 15% от массы портландцемента. Можно предполагать, что добавка силикагеля, представляющего собой аморфный кремнезём, будет оказывать такое же воздействие на гипсоцементно-пуццолановые системы, как и белая сажа.

Как показали наши последние исследования, проведённые совместно с сотрудниками факультета химии нефти, стандартизации и качества (профессор Т. П. Косулина, аспирант Аль-Варис Яхья и студентка Татьяна Солнцева), в качестве добавки может использоваться силикагель — как отход производства, который используется для очистки газов от нефтепродуктов. И первые опыты, проведённые на кафедре, показали возможность получения гипсоцементного пуццоланового вяжущего с использованием портландцементов и этой добавки.

В ходе исследования применялись следующие материалы: портландцемент ПЦ500Д20 и ССПЦ500Д20 Новороссийского завода «Пролетарий» и портландцемент ПЦ500Д0, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 10178-85 . В качестве гипсовых вяжущих веществ применяли два типа полуводного гипса, свойства которых представлены в табл. 1.

№ п.	Свойства вяжущих	Формовочный гипс	Высокопрочный гипс
1	Нормальная густота, %	55	37
2	Тонкость помола по остатку на сите № 02, %	0,66	0,40
3	Сроки схватывания: начало схватывания, мин конец схватывания, мин	6,0 9,0	7,5 10,5
4	Предел прочности в возрасте 2 ч, МПа: при изгибе при сжатии	3,3 6,8	6,7 16,9
5	Марка вяжущего	Г6	Г16

Таблица 1. Свойства гипсовых вяжущих веществ в соответствии с ГОСТ 125-79

В качестве активной гидравлической добавки использовали чистый силикагель и отработанный силикагель, использованный для осушки газа от воды и очистки его от высокомолекулярных углеводородов.

Концентрацию CaO в жидкой фазе определяли по содержанию гидроксильных ионов. Сущность метода определения, разработанного Р. В. Иванниковой применительно к гипсоцементным композициям, заключалась в следующем.

Цемент брали в количестве 2,5 г, гидравлическую добавку в пропорциональном отношении к весу цемента и гипс полуводный — в количестве 1 г. Эти навески материалов помещали в стеклянные цилиндры с притёртыми пробками и заливали 100 мл дистиллированной прокипяченной воды. Цилиндры герметически закрывали до момента испытания. В течение 3 ч после заполнения цилиндров содержимое непрерывно взбалтывали для предотвращения схватывания осадка. В дальнейшем взбалтывание производили 2 раза в сутки. На каждый срок испытаний заготовляли отдельный цилиндр. Концентрацию Ca(ОН)2 в жидкой фазе определяли титрованием 0,1 N раствором соляной кислоты через 2; 3; 7; 14; 28; 60 сут., а для некоторых составов — через 0,5; 2; 4; 6; 10; 12 ч после затворения. Указанное количество цемента назначали из расчёта насыщения 100 мл воды гидратом окиси кальция не позднее, чем через 2–3 сут. с момента приливания воды.

Для получения насыщенного раствора сульфата кальция, с учётом связывания всего 3-кальциевого алюмината, находящегося в цементе, в гидросульфоалюминат гипс вводили в количестве лишь 1 г. Надо отметить, что при большем количестве гипса, хотя характер реакции не изменяется, отбор жидкой фазы, в связи с увеличением количества коллоидных новообразований, затрудняется.

С целью исследования влияния различных факторов на свойства образцов на основе ГЦПВ были приготовлены образцы с применением портландцемента и строительного гипса при следующем соотношении компонентов (%):

Портландцемент 27,8,

Строительный гипс 55,5,

Силикагель 16,7.

Часть образцов изготавливали с применением чистого силикагеля, а часть — на отработанном силикагеле. Поскольку смесь быстро схватывалась, пришлось взять повышенное количество воды затворения (водо-вяжущее соотношение составило 0,56).

Испытание образцов через 180 сут. водного хранения показали следующие результаты — см. табл. 2.

№ состава	Состав					Предел прочности образцов при сжатии через 180 сут.		Коэффициент водостойкости
	Строительный гипс, г	Портландцемент , г	Силикагель чистый, г	Силикагель отработанный, г	Вода, мл	Влажных	Сухих
1	1000	500	300	–	1000	9,2	13,6	0,68
2	1000	500	–	300	1000	10,2	15,2	0,67

Таблица 2. Состав и свойства образцов из гипсоцементно-пуццоланового вяжущего

Примечание. Применялись следующие материалы: портландцемент ПЦ500Д20 и ССПЦ500Д20 Новороссийского завода «Пролетарий» и портландцемент ПЦ500Д0, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 10178-85. В качестве активной гидравлической добавки использовали чистый силикагель и отработанный силикагель, использованный для осушки газа от воды и очистки его от высокомолекулярных углеводородов. В качестве гипсовых вяжущих веществ применяли два типа полуводного гипса, свойства которых представлены в таблице.

Анализ табл. 2 позволяет заключить, что как чистый, так и отработанный силикагель является подходящей гидравлической добавкой для получения гипсоцементно-пуццолановых композиций и сохраняет при твердении в водных условиях достаточно высокую прочность. Однако коэффициент водостойкости силикагеля несколько меньше требуемого — 0,8. Это можно объяснить тем, что (в связи с быстрой загустеваемостью смесей) применялось высокое водовяжущее отношение. Поэтому в следующих экспериментах в составы, содержащие гипсовое вяжущее, обладающее короткими сроками схватывания, добавляли замедлитель.

В качестве замедлителя использовали лимонную кислоту, а также суперпластификатор С-3, который дополнительно уменьшает количество воды затворения при одной и той же подвижности смеси. Составы и свойства гипсоцементно-пуццолановых смесей представлены в табл. 3 и 4.

№ состава	Состав
	Гипс, г	Вода, мл	Цемент М600, г	Силикагель неотработанный, г	Силикагель отработанный, г	С-3, мл
3	Стоит. 1000	470	–	–	–	30
5	Стоит. 550	450	280	–	170	50
6	Стоит. 550	450	280	170	–	50

Таблица 3. Составы гипсоцементно-пуццолановой смеси с применением строительного гипса

№ состава	Масса, г	Влажность, %	Средняя плотность влажных, кг/м	Средняя плотность сухих, кг/м	Предел прочности образцов через 28 сут. при сжатии, 6 сж., МПа		Коэффициент водостойкости
					Влажных	Сухих
3	435	29,5	1700	1312	4,8	12,8	0,34
5	447	23,0	1695	1378	8,1	10,0	0,81
6	434	22,0	1693	1387	8,2	10,1	0,81

Таблица 4. Свойства гипсоцементно-пуццоланового бетона с применением строительного гипса

Из данных табл. 4 следует, что применение силикагеля позволяет увеличить водостойкость композиций при хранении образцов в воде.

При этом не наблюдается существенной разницы в свойствах образцов, полученных с чистым или отработанным силикагелем. Поскольку коэффициент водостойкости составов 2 и 3 выше 0,8, они могут быть использованы не только для воздушных, но и для влажных условий, а также при воздействии воды.

При использовании высокопрочного гипса прочностные показатели образцов резко возрастают, однако общая закономерность сохраняется: в присутствии силикагеля коэффициент водостойкости превышает 0,8, а в его отсутствии он гораздо ниже этого показателя (табл. 5 и 6).

№ состава	Состав
	Гипс высокопрочный, г	Вода, мл	С-3, мл	Цемент, г	Силикагель неотработанный, г	Силикагель отработанный, г
В-1	1100	300	19	–	–	–
В-2	600	300	19	310	190	–
В-3	650	365	19	350	–	190

Таблица 5. Составы гипсоцементно-пуццолановой смеси с применением высокопрочного гипса

№ состава	Масса, г	Влажность, %	Средняя плотность влажных, кг/м	Средняя плотность сухих, кг/м	Предел прочности образцов при сжатии, 6 сж., МПа			Предел прочности влажных образцов при изгибе, 6 сж., МПа		Коэффициент водостойкости
					Влажных		сухих через 80 сут.	через 2 ч	через 80 сут.
					через 2 ч	через 80 сут.
В-1	480	3,18	1920	1860	19,6	15,5	44,0	6,43	5,36	0,35
В-2	470	3,43	1880	1818	10,4	28,7	32,8	5,01	9,13	0,88
В-3	490	4,5	1960	1873	8,0	24,4	29,2	4,32	8,13	0,84

Таблица 6. Свойства гипсоцементно-пуццоланового бетона с применением высокопрочного гипса

Вместо добавки С-3 можно использовать небольшое количество лимонной кислоты, которая замедляет процесс твердения смеси с гипсовым вяжущим, что позволяет хорошо уложить смесь в формы. Даже при уменьшенном количестве портландцемента коэффициент водостойкости образцов значительно возрастает. Этому способствует также добавка карбоната натрия (табл. 7 и 8). Карбонат натрия повышает коэффициент водостойкости смеси и без добавки силикагеля. Это объясняется тем, что карбонат натрия взаимодействует с гидроксидом кальция, который образуется при взаимодействии портландцемента с водой с образованием слаборастворимого карбоната кальция.

Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2NaOH.

№ состава	Состав
	Гипс строительный, г	Вода, мл	Цемент, г	Силикагель неотработанный, г	Силикагель отработанный, г	Лимонная кислота, мл	Na2CO3, г
7	720	340	180	–	–	3	3
8	670	340	140	90	–	4	3
9	670	340	140	–	90	4	3

Таблица 7. Составы гипсоцементно-пуццолановой смеси с добавками

№ состава	Масса, г	Влажность, %	Средняя плотность влажных, кг/м	Средняя плотность сухих, кг/м	Предел прочности образцов при сжатии, 6 сж., МПа			Предел прочности образцов при изгибе, 6 изг., МПа		Коэффициент водостойкости через 28 сут.
					Влажных		Сухих через 28 сут.	через 2 ч	через 28 сут.
					через 2 ч	через 28 сут.
7	435	28,0	1720	1344	8,24	15,0	28,40	6,30	8	0,53
8	440	24,0	1740	1403	8,10	18,2	18,84	6,34	7,5	0,97
9	435	23,3	1720	1395	8,00	18,2	18,40	6,14	7,5	0,99

Таблица 8. Свойства гипсоцементно-пуццоланового бетона с добавками

Уменьшение количества гидроксида кальция в растворе препятствует образованию высокосульфатной формы гидросульфоалюмината кальция, что способствует повышению прочностных показателей при хранении образцов во влажных условиях. Причём эта реакция протекает в ранние сроки, сразу после затворения вяжущего с водой. В более поздние сроки с гидрооксидом кальция начинает взаимодействовать силикагель с образованием труднорастворимых силикатов кальция, что значительно повышает коэффициент водостойкости образцов.

В следующей серии опытов для изготовления образцов использовали сульфатостойкий портландцемент, который содержит гидравлическую добавку — трепел. Причём доля цемента составляет лишь 1/4 от количества гипсового вяжущего. Данные по составам и результатам испытаний, представленные в табл. 9 и 10, позволяют заключить, что в случае применения сульфатостойкого портландцемента коэффициент водостойкости повышается даже у составов, не содержащих силикагель. Однако при добавке силикагеля увеличивается коэффициент водостойкости и показатели прочности, особенно при изгибе.

№ состава	Состав
	Гипс, г	Вода, мл	Цемент М500, г	Силикагель неотработанный, г	Силикагель отработанный, г	Лимонная кислота, мл	Na2CO3, г
9а-1	Стоит. 800	380	200	–	–	4	20
9а-2	Стоит. 790	400	180	85	–	4	20
9а-3	Стоит. 790	400	180	–	85	4	20
9б-1	Высокоп. 880	352	220	–	–	4	20
9б-2	Высокоп. 825	352	190	–	90	4	20

Таблица 9. Составы гипсоцементно-пуццолановой смеси с комплексными добавками

№ состава	Масса, г	Влажность, %	Средняя плотность влажных, кг/м	Средняя плотность сухих, кг/м	Предел прочности образцов при сжатии, 6 сж., МПа			Предел прочности образцов при изгибе, 6 изг., МПа		Коэффициент водостойкости
					Влажных		Сухих через 28 сут.	через 2 ч	через 28 сут.
					через 2 ч	через 28 сут.
9а-1	480	31	1900	1450	12,4	16,5	20,8	5,83	6,33	0,79
9а-2	485	27,3	1920	1512	8,4	18,4	20,64	7,28	7,65	0,89
9а-3	490	20,36	1945	1621	8,4	19,0	22,0	7,34	7,83	0,87
9б-1	495	17	1960	1675	22,6	18,0	23,4	8,22	9,15	0,77
9б-2	490	18	1945	1648	19,7	22,6	27,5	8,45	8,66	0,82

Таблица 10. Свойства гипсоцементно-пуццоланового бетона с комплексными добавками

Примечание. Образцы высушивались не при температуре 65 °C, а при 105 °C, как это рекомендуется для цементных составов

Естественно, что прочностные показатели при использовании высокопрочного гипса выше по сравнению со строительным гипсом. Однако высокопрочный гипс является более дорогим и его применение требует дополнительного экономического обоснования. Его следует применять, например, при изготовлении ячеистых бетонов пониженной плотности или для плотных изделий, когда требуются повышенные прочностные показатели. Растворы и бетоны на ГЦПВ уже через 15–40 мин после затворения водой приобретают прочность 10–50 кг/см2 и более (в зависимости от принятого водо-вяжущего отношения и качества сырья).

Применение силикагеля позволит увеличить водостойкость композиций при хранении образцов в воде. Причём не наблюдается существенной разницы в свойствах образцов, полученных с чистым или отработанным силикагелем. Поскольку коэффициент водостойкости составов 2 и 3 выше 0,8, они могут быть использованы не только для воздушных, но и для влажных условий, а также при воздействии воды.

Известно, что в присутствии гипсового вяжущего существенно понижается pH среды по сравнению с гидратирующимся портландцементом. В ходе исследований установлено, что электролиты путём снижения pH среды конкурируют с полуводным гипсом при взаимодействии с продуктами гидратации С3А, особенно в начальный момент гидратации. Сильное воздействие оказывают карбонаты щелочных металлов (кальцинированная сода и поташ) в количестве 1,0–1,5 % от массы цемента.

Таким образом, введение в гипсоцементные композиции электролитов, способных нейтрализовать гидроксид кальция, является эффективным технологическим средством, улучшающим условия формирования искусственного камня. Электролиты позволяют предотвратить включение в кристаллизационный каркас структуры негидратированных частиц портландцемента, снижающих её устойчивость. Карбонаты щелочных металлов, кроме того, интенсифицируют процессы гидратации портландцемента, за счёт чего скорость твердения гипсоцементных композиций значительно возрастает. По количеству они должны соответствовать стехиометрическому отношению к свободному оксиду кальция, имеющемуся в портландцементе.

Кратковременная пропарка гипсоцементных строительных изделий до их сушки обеспечивает существенное улучшение качества выпускаемой продукции: при прочих равных условиях достигается рост прочности более чем на 20 %. Установлено, что оптимальным температурным режимом приготовления и твердения гипсоцементных композиций является 35–40 °C. Положительное воздействие кратковременной пропарки или же применения тёплых смесей при такой температуре обусловлено улучшением условий гидратационного твердения цементной составляющей композиции.

Активация цементной составляющей гипсоцементной композиции может быть достигнута и за счёт проведения предварительной гидратации цемента при отсутствии полугидрата сульфата кальция. В таких условиях представляется возможным частично устранить отрицательное воздействие, оказываемое полугидратом сульфата кальция на процессы гидратации алюминатной и силикатной фаз портландцементного клинкера. Однако следует учитывать, что в результате проведения предварительной гидратации создаются более благоприятные условия формирования гипсоцементного камня, но утрачивается в определённой степени гидравлическая активность цемента. Но в сочетании с другими физико-механическими факторами воздействия такая гидратация является необходимым условием улучшения твердения гипсоцементных систем. Особо следует выделить защитный и диспергирующий эффекты ПАВ, интенсивность которых возрастает, если предотвращён гидролиз продуктов гидратации мономинералов портландцемента под воздействием активной добавки. Как показали проведённые нами опыты, в качестве такой добавки может быть применён пластификатор на основе С-3, который предотвращает быстрое загустевание системы при добавке полуводного гипса. В последние годы предложены композиционные гипсовые вяжущие нового поколения (КГВ), но для их производства предлагается довольно сложная технология.

В результате оптимизации условий формирования гипсоцементного камня представляется возможным получить материалы, по физико-механическим свойствам и долговечности сопоставимые со стеновыми материалами на портландцементе. Применение комплексного вяжущего из портландцемента и гипсового вяжущего имеет, без сомнения, большие преимущества. Благодаря быстрому набору прочности отпадает необходимость тепловой обработки изделий, чем сохраняется большое количество тепла идущего на эту операцию. Есть немалая экономическая выгода при замене части цемента гипсом, из-за его сравнительно невысокой стоимости. Также решается экологическая проблема по утилизации отработанного силикагеля.

Гипс строительный

В строительном деле гипс находится на втором месте после цементно-песчаных смесей. Неприхотливость материала, отличная экологичность и относительно несложная технология использования стали причиной массового использования строительного гипса для производства безопасных блоков, элементов отделки и даже предметов интерьера.

Производство гипсовой массы

Сырьем для производства гипса строительного назначения являются природные залежи гипсового камня в форме безводного ангидрида — сульфата кальция, его двухводной модификации CaSO₄*Н₂О_, а также огромное количество промышленных отходов химического и металлургического сектора производства.

Технология производства гипса состоит из трех последовательных операций:

• Очистка, фракционирование и предварительный помол сырья;
• Термообработка при различной температуре, от 160^оС до 1000^оС;
• Окончательный домол термообработанной массы гипса до пылевидного состояния, подсушка и фасовка строительного материала в герметичную упаковку.

Общая технология производства гипса разделяет вяжущий гипсоматериал на две категории – быстро схватываемый, или полуводный материал, и медленно застывающий гипсовый камень. К первой группе относят строительный и высокопрочный формовочный гипсоматериал, ко второй — менее прочный ангидридовый цемент и высокообжиговый камень, именуемый по старинке эстрих–гипсом.

В процессе нагрева до 180^оС сырье — двухводный гипсокамень распадается на две модификации, после разделения на ситах высокопрочный α-гипс используется для изготовления гипсокамня, блоков и форм, β-модификация разделяется на несколько категорий, наиболее вязкая, с высокой прочностью на изгиб, применяется для строительных целей, остальное в качестве декоративного и вспомогательного материала.

Разновидности гипсового камня

Кроме химсостава, свойства и характеристики гипса в значительной степени зависят от структуры сырья. Например, кроме природного алебастрового камня, обладающего выраженной поликристаллической структурой, для производства используют волокнистую разновидность кальциевого ангидрида – селенит.

Все разновидности гипса, от строительного до декоративного или архитектурного, получают путем варьирования содержания селенита, алебастра, сырого гипсового камня, тонкомолотых отходов сульфата кальция, подвергнутых термообработке при различной температуре. После фракционирования сырца по степени помола гипс разделяют на три группы:

• А — быстротвердеющие или алебастровые материалы;
• Б и В – смеси с временем затвердевания до 15 мин;
• Г — строительные гипсовые материалы.

Чем мельче зерно, тем быстрее твердеет материал.

Строительный или высокомарочный гипс

Для проведения строительных работ применяют не самые прочные марки гипса, более важным считается равномерность застывания и относительно большое водопоглощение, обеспечивающее смесям высокую пластичность. Для производства строительных материалов из гипса, шпаклевок, гипсовых штукатурных смесей используют β-модификацию средней тонкости помола.

За счет специальных смачивающих и замедляющих схватывание добавок с гипсовым раствором можно работать практически, как с цементно-песчаной смесью. Благодаря этому уменьшается усадка гипса и риск возникновения трещин в строительном материале.

Высокопрочный гипсовый камень

Тонкомолотые α-модификации гипса сырца используются для изготовления готовых строительных элементов отделки, например, искусственного облицовочного камня, гипсокартонных листов, противопожарных перегородок и плит для укладки напольного покрытия.

Высокопрочные гипсовые смеси могут применяться для отделки стен каркасных зданий, потолочных перекрытий, деталей интерьера. На 100 кг термообработанной сырцовой массы приходится не более 20% высокопрочной фракции, поэтому материал получается достаточно дорогой и в чистом виде используется редко. Чаще всего высокопрочный строительный гипс является основой для изготовления огнестойкого или архитектурного материала.

Полимерный камень-гипс

Идея добавить в гипсовую массу полимерные добавки используется достаточно давно. Получают полимерный гипс двумя способами:

• Добавкой водорастворимых полимерных соединений, улучшающих текучесть гипса и смачивание зерна. Водорастворимый полимер, например, поливинилацетатная эмульсия или водный раствор карбоксицеллюлозы, увеличивают стойкость материала к ударам и знакопеременным нагрузкам;
• Насыщение поверхности готовой отливки из строительного гипса летучими полимерными композициями, чаще всего на основе полиуретана или полипропилена.

В обоих случаях тонкая пластина из строительного гипса получается достаточно упругой и одновременно легкой. Из полимергипса можно легко изготовить недорогую отделку, по фактуре и рисунку имитирующую дорогие породы древесины.

Целлакастовый гипсовый материал

Широкому применению гипсоматериала препятствует один из врожденных его недостатков – высокая хрупкость гипса. Это препятствует изготовлению тонких стяжек или оболочек из строительного гипса. Поэтому строительный материал насыщают специальным армирующим микроволокном, поверхность которого обработана полиуретаном.

В результате прочность строительного материала возрастает на 40-50%, а сопротивление к изгибающим нагрузкам на 150-200%. Целакастовый гипс широко используется в медицинских учреждениях для наложения фиксирующих повязок при переломах и тяжелых травмах конечностей.

Скульптурный или формовочный гипсоматериал

Обычный строительный гипс после небольшой модификации полимерными смолами и двухатомным спиртом превращается в массу, из которой можно изготовить модель, оттиск, барельеф любой сложности.

Формовочный материал из гипса нельзя разводить водой, как это обычно делается для строительного гипса. В комплекте к белому или бежево-серому порошку тонкого помола придается специальный растворитель на водно-спиртовой основе. Благодаря применению растворителя удается достичь практически нулевой усадки материала. Поэтому из скульптурного гипса нередко изготавливают сувенирную продукцию и слепки с предметов с мельчайшей резьбой или гравированием, например, при копировании редких монет, артефактов, старинных наград.

Акриловый гипсоблок

Строительный гипс достаточно просто превратить в домашний вариант самодельного фаянса. Достаточно выполнить замес с предварительной добавкой однокомпонентной акриловой смолы. В результате получается легкая и очень твердая отливка, которую можно обрабатывать резьбой, шлифовкой, сверлением. Например, сделать из строительного гипса декоративную лепнину или вазы под старинный фарфор.

В строительном деле смеси из акрила и гипса используются для изготовления облицовки стен из гипсоблоков и формирования черновой основы самовыравнивающихся наливных полов.

Полиуретановый гипсоматериал

Использование нетканых полиуретановых полотен и волокон со специально обработанной поверхностью позволило создать принципиально новый материал для изготовления иммобилизующих повязок, жгутов и накладок, фиксирующих конечности и части тела при тяжелых травмах.

В отличие от целлокастового гипса, полиуретановый гипсоматериал обладает высокой прочностью и достаточной гибкостью отливки, чтобы снизить дискомфорт от его использования. Полиуретановый материал получают из строительного с помощью специальной процедуры пересева молотой массы и выделения наиболее крупного зерна одного размера. В результате переработки черновой массы строительного гипса получается отливка с огромными порами, обеспечивающими свободный доступ воздуха к тканям тела.

Белый гипсовый камень

Строительный гипс служит сырьем для изготовления так называемых белых или стоматологических гипсоматериалов. Белый цвет получается за счет глубокой очистки исходного сырья, удаляются окислы серы, сульфаты тяжелых металлов, железа, органические примеси, обычно окрашивающие строительный гипс в серовато-бежевый цвет.

Из белого тонкомолотого камня изготавливают смеси для формования оттисков, необходимых для последующего протезирования или лечения. Белый камень отличается от строительного материала целым букетом дополнительных качеств:

• В составе гипсовой отливки не должно быть раздражающих или токсичных материалов;
• Отсутствие усадки формы из белого гипса;
• Минимальное водопоглощение;
• Быстрое схватывание гипсовой матрицы.

К сведению! Белый гипс, как правило, обеспечивает очень высокие характеристики оттиска, поэтому его нередко используют для изготовления литейных форм ювелирных изделий. В форму из строительного гипса льют детали весом размером не менее 3г.

Мелкозернистый гипс

Уменьшение размеров зерна строительного гипса способно существенно улучшить две основные его характеристики:

• Увеличивается прочность материала под воздействием изгибающих нагрузок;
• Выше гибкость отливок небольшой толщины.

Отливка на основе α-гипсового зерна тонкого помола способна показать прочность в 350-400 кг/см². Единственное ограничение, с которым приходится считаться, – это высокая усадка, поэтому строительный гипс на основе мелкого зерна используют для ремонтных работ и изготовления высокопрочных покрытий.

К сведению! Из мелкозернистого гипса после вакуумирования и высокотемпературного отверждения смеси можно легко изготовить тонкий лист, по виду и свойствам практически идентичный упаковочному картону.

Жидкий гипсовый материал

Если вместо воды для замеса строительного гипса использовать спиртовые гликолевые растворы, то материал можно достаточно долго хранить в неизменном состоянии. Жидкий гипсовый материал применяется для выполнения ремонтных и термоизоляционных работ. После добавления водного раствора хлорида кальция и поваренной соли жидкий гипс можно закачивать под давлением в трещины стен или плит перекрытия. Для ремонта фундамента жидкость используют только в комплексе с полимерными смолами, например, полиуретанами.

Водостойкий гипсокамень

При всех своих достоинствах обычный строительный гипс остается достаточно чувствительным к воздействию влаги или конденсата. Влагостойкий материал ГКВЛ изготавливают с использованием термореактивных полимерных порошков, а иногда и просто тонкоизмельченного полистирола, добавляемых в сухой строительных гипс на этапе формования плиты.

После отверждения строительные плиты подвергают термообработке, и материал приобретает водостойкие качества.

Огнеупорный блок

Термостойкий или даже огнеупорный гипсоблок в промышленных масштабах изготавливают на основе обычного строительного гипса и огнестойких добавок. Подобный материал можно изготовить даже собственными руками по следующему рецепту:

• 30% веса высокомарочного строительного гипса и столько же воды;
• 15% молотой золы или шамотной пыли;
• 4% окиси алюминия, можно взять промытую тощую белую глину;
• По 2% негашеной извести и молотой двуокиси железа.

К сведению! Если необходим строительный гипс по классу Г1 пожаробезопасности, то сложный состав можно заменить тонкомолотым кварцевым песком, правда, нагрев выше 600оС такой гипсовый камень не выдержит.

Архитектурный

Чаще всего под строительным гипсом для архитектурных работ подразумевают модифицированный полиуретановыми волокнами или полистиролом обычный формовочный гипс. Это относительно мягкий материал, и из него можно без особых проблем сделать макет или отлить простейшие элементы лепнины.

Настоящий архитектурный гипс для строительных работ изготавливается на основе гипсового камня, подвергнутого обжигу при температуре 800-1000^оС. Получается очень твердый вязкий строительный гипс, плохо впитывающий воду. Если выдержать технологию приготовления замеса, получится гипсовая отливка с очень твердой и одновременно износостойкой поверхностью.

В отличие от полистирольного архитектурного гипса, из которого в настоящее время мастера любят собирать отделку в стиле XVII века, настоящая лепнина для наружных стен отливалась из высокообжигового строительного гипса. Разница впечатляет. Полистирольный камень стоит от силы 10 лет, старый каленый гипс в условиях климата Санкт-Петербурга выдержал без малого две сотни лет.

Марки гипсовых смесей

В процессе производства термообработанную массу после помола фракционируют по плотности и размеру частиц. В соответствии с ГОСТом № 125-79 материал делят на четыре группы или двенадцать марок.

К первой относят рядовые гипсовые материалы Г2-Г7, прочностью 20-70 кг/см², вторая группа — малоусадочные смеси Г10, Г13-16. Третья группа — высокопрочные Г22-25, к четвертой относят гипсовые смеси со специальными свойствами, например, огнестойкие или высокопористые блоки и камни.

Свойства строительного гипса

Обычный гипсовый блок, используемый для строительных целей, представляет собой высокопористую массу, объем воздушных каналов может достигать 50-55%. Плотность камня из строительного гипса составляет 2,6-2,75г/см³, для насыпной массы 900-1000 кг/м³ в прессованном, но неотвержденном состоянии, строительная смесь может уплотняться до 1400 кг/м³.

Сухой твердый гипсокамень легко выдерживает нагрев до 450-500^оС, через 100-120 мин после начала теплового воздействия поверхность начинает отслаиваться до постепенного разрушения. Теплопроводность гипсоблока составляет 0.259 ккал/м град/час при комнатной температуре.

Степень помола

Полученный в процессе обработки перегретым паром под давлением 1,5-2,5Ат строительный гипс сырец условно разделяют на три сорта

• Первый сорт материала соответствует фракции, оставляющей на сите с плотностью отверстий 918 ед. на см² не более 15% начального объема. Это наиболее активная и прочная фракция строительного гипса;
• Ко второму сорту относят более вязкие массы с остаточной влагой не более 0.1% массы, после прохождения ситового теста на сетке должно оставаться не более 25%;
• Третий сорт, строительный гипс особо тонкого помола, оставляет на сите не более 2% массы.

Понятно, что чем мельче зерно кальциевого ангидрида, тем быстрее происходит водопоглощение и больше гидравлических связей образуется между отдельными зернами строительного гипса, тем прочнее и тверже поучается гипсовый камень.

Прочность на сжатие и изгиб

Предел прочности для строительного гипса первой категории определяется, как 55 кг/см². Вторая категория после завершения процесса затвердевания должна выдерживать статическую нагрузку на уровне 40 кг/см². Примерно через четыре часа затвердевший строительный камень после подсушивания должен выдерживать до 200 кг/см².

Прочность на изгиб для высушенного камня составляет 30% от статического сжатия для неармированного материала и 65% для армированной массы. Увеличение влажности камня всего на15% может снизить прочность на 40-60%.

Нормальная густота, водопотребность или водогипсовое отношение

Количество воды, требуемое для образования внутренних связей между зернами, зависит от химического состава. Для α-гипса на основе полугидрата требуется 35-38% воды от веса строительного гипсокамня, для более слабого вязкого β-полугидрата, из которого производится основная часть строительного гипсоматериала, необходимо 50-60% водного растворителя.

Густота гипсовой смеси на первых минутах соответствует обойному клею, через 10 мин. это уже густая сметана, и еще через 5 мин. — вязкая, крошащаяся масса. Введением добавок на основе СЖК, квасцовых гелей или даже извести густоту можно стабилизировать, а общее водопотребление строительного материала снизить на 10%.

Армирование гипсовых плит и блоков

Несмотря на внутреннюю однородность застывшей гипсовой массы, прочность блоков и плит на изгиб считается недостаточной. Особенно сложно работать с тонкими плитами и листами. Зачастую падение строительной гипсовой облицовки со стены на пол означает разрушение и накол материала.

Строительные гипсовые блоки армируются полиэфирным рубленым волокном, тонколистовые панели укрепляются введением стекловолокна и распушенной целлюлозы.

Гипс как вяжущий материал

Сухая гипсовая смесь обладает высокой водопоглощающей способностью, например, полугидратный α-гипс обладает поверхностью до 6000 см²/г, а более слабая β-модификация – в два раза больше. Небольшое количество гипсовой смеси 3-5%, добавленной в известковый или цементный раствор, может увеличить вязкость на 15%.

Относительно простой и эффективный способ коррекции вязкости любого строительного раствора, но стоит учитывать, что процесс водопоглощения развивается в прогрессии, поэтому остаточная вязкость смеси будет сформирована не ранее чем через 15 минут после добавки материала.

Схватывание гипса

Высокомарочный гипс обладает высокой скоростью затвердевания, на практике для свежеобожженного строительного материала первой категории процесс схватывания должен начаться уже через 4 минуты после разбавления водой. Для гипсового материала второй категории процесс отверждения по стандарту должен начинаться не ранее чем через 6 минут. Понятно, что из-за поглощения водяных паров воздуха гипс, даже будучи тщательно упакованным в водонепроницаемую оболочку, теряет активность, поэтому нормативами на гипсовый материал предельное время начала твердения ограничено 30 минутами. Все, что более того, уже считается непригодным для использования. Общее время схватывания от начала замеса до перехода в твердое состояние не должно превышать 12 мин.

Время схватывания строительного гипса ограничено отрезком времени в 3 часа. Исключение составляет ангидридный цемент, для которого предельный срок схватывания установлен в 24 ч. Если строительный гипсоблок набирает маточную прочность уже через 3-4 ч, в зависимости от температуры и условий замеса, то для ангидридного гипсового кладочного раствора предельный срок установлен, как и для цементно-песчаных смесей, 28суток. Образец из затвердевшего ангидридного гипсового вяжущего должен выдерживать нагрузку на сжатие 50-150 кгсм2.

Твердение гипса

Процесс связывания воды и набора прочности строительным гипсом может сопровождаться расширением твердеющей массы. Чем больше в химсоставе ангидрида в растворимой форме, тем больше степень расширения. Например, полугидрат способен увеличить размер на 0,5%, а для β-модификации материал отливки увеличивается на все 0,8%.

Это приводит к самоупрочнению строительной массы, но не очень удобно, если нужно выдержать максимальную точность слепка, поэтому с эффектом борются с помощью добавок 1% извести или материалов Помазкова. В процессе высыхания строительный гипс дает усадку, поэтому каменные массы большой толщины всегда нагружены внутренними напряжениями.

Строительный гипс: применение

Высокая степень универсальности и очень простая технология приготовления стали причиной огромной популярности гипсового камня. Материал прекрасно обрабатывается, режется, сверлится, клеится. При этом в массе строительного камня практически не процессов старения и деградации, как у пластика или полимер-минеральных плит.

Гипсоблоки и гипсокартонные листы стали одним из наиболее востребованных вариантов облицовки стен в жилых помещениях. Во-первых, высокая пористость гипса дает возможность регулировать влажность естественным образом. Во-вторых, строительный гипс обладает хорошей звукоизоляцией и низкой теплопроводностью.

Материал легко красится и штукатурится, при необходимости с помощью восковой мастики стены можно сделать влагонепроницаемыми для воды и конденсата, но относительно прозрачными для водяного пара.

Приготовление смеси

Процесс приготовления гипсового раствора начинается с просеивания сухой смеси через сито, лучше всего использовать ДК0355, это примерно 400 отверстий на квадратном сантиметре. Далее необходимое количество воды подогревают до 40^оС и выливают в емкость миксера. Гипс добавляют малыми порциями в воду, и тут же мастерком разбивают тонкую пленку, образовавшуюся на водной поверхности.

В теории прочность отливки строительного гипсоблока зависит от консистенции замеса. Чем гуще раствор, тем меньше размер пор и кристаллов ангидрида. При избытке воды кристаллы быстро увеличиваются в размерах, что приводит к интенсивному порообразованию.

Хранение материала

Единственный надежный способ качественно хранить сухой гипсовый материал — это использовать стеклянные банки с запаянной крышкой. Сухой прокаленный гипс можно применять для осушения емкостей или пола, но для восстановления начальных качеств материал необходимо раскислить водным раствором серной кислоты, удалить прокаливанием воду и повторно смолоть в пыль до размеров зерна 0,01-0,003мм. Промышленная полиэтиленовая упаковка обеспечивает надежное хранение сухой смеси только в течение первых двух месяцев. Сухие штукатурки на основе гипсового материала в бумажных мешках после вскрытия должны быть использованы в течение 3-х дней.

Заменитель гипса

Единственным материалом, способным заменить строительный гипс, принято считать алебастр, как в чистом виде, так и с добавками извести или полимерных эмульсий. Сухую известь в количестве до 1% нужно вносить на этапе подготовки строительной смеси к замесу. Материал интенсивно растирают на металлической или каменной поверхности, чтобы замес получился максимально однородным. Если необходимо приготовить литейную форму, то в алебастр может добавляться белая глина и чешуйчатый графит из расчета 2% и 1% соответственно.

Чем отличается гипс от алебастра

Оба материала являются продуктом обжига природного серного ангидрида, но из-за большого количества примесей оксида железа и оксида алюминия материал алебастра получается с небольшим рыжеватым оттенком. В отличие от гипса, алебастр схватывается за 3-5 мин, поэтому любые отливки из алебастрового камня обладают высокой твердостью поверхности. Алебастр хуже воспринимает механические нагрузки и дает высокую степень расширения с последующей усадкой.

Заключение

Для различных вариантов использования строительного материала можно рекомендовать следующие пропорции. Для пластической лепки -1:1,5, формы под литье металла замешивают с водой 1:1, для лепнины гипсовый порошок смешивают с водой 56:44. В любом случае активность и прочность гипсового порошка падает в процессе хранения, поэтому перед формовкой основного изделия будет правильным сделать пару тестов с различным соотношением воды и сухой смеси.

Прочный гипс и крепкий как камень. Как делать 3D панели и декоративный камень.

Как сделать крепкий и прочный гипс. В данной статье я опишу тонкости производства изделий из гипса методом литья . Я не буду расписывать рецептуры, они есть у производителей пластификатора и оптимизированы, я только приведу несколько примеров рецептур Но принцип един.

Неважно что Вы производите… 3D панели, декоративный камень, статуи. Все решает вода и пластификатор для гипса. Принцип работы по литью гипса един во всех случаях. Правильный подбор компонентов — вот все, что необходимо, что бы сделать прочный гипс.

В интернете много разных доморощенных способов по укреплению гипса, но к сожалению они не работают или работают не так как хочется.

Я составил рейтинг неправильных советов – как сделать гипс крепким.

1. Вымочить в купоросе. В принципе вымачивание в купоросе дает небольшой прирост прочности (очень маленький), но это очень долго, да и дышать парами раствора очень вредно, а если вам необходимо делать декоративный камень по 10-15 м.кв. в день???
2. Размешать 1:1 с ПВА. Да это сделает гипс очень прочным. Но… Сохнуть изделие будет несколько суток, зависит от толщины, и второй момент – ПВА с гипсом дает сильную усадку.
3. Добавить жидкое стекло – это совершенно не работающий способ, а если налить много жидкого стекла, то наоборот, гипс станет еще мягче. Есть и другой побочный эффект. Так называемое «пыление». Изделие с добавлением жидкого стекла постоянно будет оставлять пыльные следы. Это выделяется жидкое стекло.

Основное решение уже давно придумано – это использование пластификаторов для гипса, действие которых направлено на повышение прочности гипса за счет повышения его плотности.

Скажу сразу – все профи работают только на пластификаторе для гипса.

Новая статья: Как сделать акриловый гипс своими руками

Новая статья: Как сделать гипс Г16 из алебастра или дешевого гипса

Делать прочный гипс — это просто

Забудьте все чудо способы и магические советы. Все очень просто. Есть основная связка для изготовления прочного или сверхпрочного гипса — Гипс + пластификатор для гипса + вода

Что дает пластификатор для гипса!

1. Огромное увеличение прочности гипса. Современные пластификаторы позволяют достигать небывалой прочности гипса, я доходил до уровня М300 (Г30 из простого алебастра).
2. Изделие можно доставать из формы через 14-17 минут.
3. Снижение времени сушки в несколько раз
4. Уменьшение образования пузырьков
5. Повышение влагостойкости

Таблица затрат пластификатора на 1 кг. гипса

Объем воды гр.	Расход пластификатора Фрипласт Профи на 1 кг. гипса	Затраты на 1 кг гипса	Результат
500	0,3% — 3-5гр.	60-70 копеек	Прочное изделие
450	0,4% — 4-6гр.	1 руб	Очень прочное изделие
400	0,5% — 5-7гр.	1,2 руб	Высокопрочное изделие
360	0,8% — 8-11гр.	2 руб	Сверхпрочное изделие

Экспресс-рецепт «Гипс как камень из алебастра» — прочность колоссальная, затраты минимальны!

• Дешевый гипс, алебастр — 1 кг
• Вода — 400 гр
• Пластификатор Фрипласт ПРОФИ — 7-9 гр. (всего 0,7-0,9%)
• вынимать из формы через 13-15 минут
• время окончательной сушки уменьшается в 2-4 раза

Экспресс-рецепт «Прочный гипс» из алебастра — изделия достаточной прочности, дешевые по затратам

• Дешевый гипс, алебастр — 1 кг
• Вода — 500 гр
• Пластификатор Фрипласт Профи — 3-5 гр (всего 0,3-0,5%)
• вынимать из формы через 13-15 минут
• время окончательной сушки уменьшается в 2-3 раза

Привожу самый простой, и примитивный механизм как определить нужны добавки или нет. Есть ли необходимость добавлять пластификатор.

Для 3D панелей
Возьмите 1 кг. гипса или алебастра и размешайте его с 500 гр. воды. Если смесь получилась жидкая, хорошо льется, значит, вам повезло, вы можете использовать чистый гипс без добавления пластификатора.
Если смесь превратилась в комок или как очень густая сметана – Вам необходим пластификатор.

Для декоративного камня
Также как и для 3D панелей, только опыт проводится на 400-450 гр.воды/на 1 кг. гипса.

P/S 
Исходя из практики, скорей всего Вам понадобиться пластификатор так как дешевые марки гипса и алебастра без пластификатора имеют очень низкую прочность.

Вода решает все!

Каждый мастер через какое-то время понимает, что все решает вода. Действует основной принцип “Чем меньше воды — тем выше прочность изделия”.

Но к сожалению практически все на начальных этапах данную информацию пропускают и потом удивляются, почему у них ничего не работает или работает не так как обещано.

 

Уменьшение времени окончательной сушки

Второй эффект пластификатора Фрипласт, помимо сильного увеличения прочности – это уменьшение времени окончательной сушки. От этого зависит, когда вы отдадите заказ клиенту. Чем быстрей гипс высохнет – тем быстрей вы сдадите заказ клиенту.

 

Напоследок — испытание пластификатора «Фрипласт»

 

Очень интересно. Производство 3D панелей — опасный и выгодный бизнес

Что такое высокопрочный гипс?

Высокопрочный гипс отличается от обычного более крупными кристаллами не волокнистого строения и потому обладает меньшей водопотребностью. 

Особенностью высокопрочного гипса является также мономинеральность его структуры. 

Уменьшение водопотребности и вызываемое этим повышение прочности гипса имеет значение для литых изделий. Если же применяется масса жесткой консистенции например при изготовлении изделий путем вибрирования, то количество воды, необходимое для получения из обычного и высокопрочного гипса теста нужной консистенции примерно равно и получаемые изделия имеют почти одинаковую прочность. 

Недостаток высокопрочного гипса — повышенная ею ползучесть, т. е. появление неупругих деформаций при длительном выдерживании под нагрузкой.

Высокопрочный гипс используется в настоящее время главным образом для изготовления различных форм и некоторых других целей. 

Удельный вес полуводного гипса колеблется в пределах 2,5-2,8. Объемный вес его в рыхлом состоянии 800-1100 кг/м3, а уплотненного 1250-1450 кг/м3.По стандарту (ГОСТ 125-57) тонкость помола строительного гипса, характеризуемая остатком на сите №02 (918 отв/см2), для первого сорта составляет не более 15%, а для второго 30%. Предел прочности при сжатии через 1,5 ч соответственно не менее 45 и 35 кг/см.

Начало схватывания для обоих сортов строительного гипса должно наступать не ранее 4 мин, а конец схватывания не ранее 6 мин и не позднее 30 мин после начала затворения гипсового теста. От начала затворения гипсового теста до конца кристаллизации гипса должно пройти не менее 12 мин. За конец кристаллизации принимается момент, когда повысившаяся вначале температура твердеющего гипсового теста начинает понижаться.

Тонкость помола строительного гипса по сравнению с другими вяжущими веществами сравнительно невысока.

Более тонкий помол, правда, повышает скорость гидратация гипса, но одновременно увеличивает и его водопотребность.

• Высокопрочный гипс представляет собой мономинеральный продукт с незначительным включением ангидрита
• Остаточная влажность резко снижает прочность гипсовых изделий.
• При полном насыщении водой коэффициент размягчения высокопрочного гипса равен 0,52, а обыкновенного гипса — 0,41.
• Прочность высокопрочного гипса ГП в водонасыщенном состоянии составляет около 150 кг/см2 при сжатии
• Высокопрочный гипс ГП значительно более водостойкий материал по сравнению с гипсом обыкновенным.
• Кристаллы у высокопрочного гипса ГП крупные, с четкими гранями.
• Изделия из высокопрочного гипса ГП состоят в основном из двуводного гипса (основная масса) и отдельных зерен полуводного гипса неправильной формы, вследствие растворения их с поверхности. Структура плотная.

В качестве исходного сырья для производства высокопрочного гипса служит природный гипсовый камень. 

Добыча этого минерала ведется давно. Археологические исследования показывают, что гипсовый камень применялся в качестве строительного материала еще в Месопотамии, Вавилоне, Ассирии, Греции (2000 – 1400 гг. до н.э.) для облицовки стен и полов. Цвет гипсового камня может варьироваться в зависимости от примесей и быть серым, желтоватым, розоватым, бурым и другим.

Визуально гипсовый камень: плотный с мелкозернистой структурой, сахаровидный в изломе или крупнозернистый, кристаллы его рассоложены беспорядочно. Природный гипс (гипсовый камень) имеет осадочное происхождение. Состав химически чистого двуводного гипса: 32,56% СаО, 46,51% SО3 и 20,93% Н2О, обычно содержащий некоторое количество примесей глины, кремнезема, известняка, органических веществ и др. Двуводный гипс является мягким минералом — твердость его по шкале Мооса равна 2.

Плотность двуводного гипса составляет 2200-2400 кг/м3. Одна из чистых разновидностей гипса в виде мелкозернистой плотной массы белого цвета называется в минералогии алебастром; этот материал напоминает по внешнему виду мрамор и применяется для скульптурных работ. 

Для производства гипсовых вяжущих веществ важное значение имеет характер кристаллизации двуводного гипса — мелко- или крупнокристаллический. Мелкокристаллический гипс дегидратируется быстрее и при более низкой температуре.