3.2 Воздушные вяжущие вещества

К воздушным относят гипсовые и ангидритовые вяжущие, воздушную известь, магнезиальные вещества, растворимые силикаты натрия и калия (растворимые стекла).

3.2.1 Гипсовые и ангидритовые вяжущие вещества

3.2.1.1 Общие сведения и сырьевые материалы

Гипсовыми вяжущими называются материалы, состоящие из полуводного гипса CaSO₄·0,5H₂O. Их получают термической обработкой двуводного гипса CaSO₄·2H₂O при температуре 140–180 ºС.

Ангидритовые вяжущие получают обжигом при температуре 600–950 ºС двуводного гипса CaSO₄·2H₂O или ангидрита CaSO₄. Их можно изготавливать безобжиговым способом – помолом природного ангидрита с активизаторами твердения.

На основе гипсовых вяжущих изготавливаются смешанные вяжущие – гипсоцементно-пуццолановые и гипсошлакоцементные.

Сырье для гипсовых и ангидритовых вяжущих веществ. Гипсовые и ангидритовые вяжущие получают из природного сырья и отходов химической промышленности. Из природных сырьевых материалов применяются горные породы осадочного происхождения: природный гипс, глиногипс и природный ангидрит.

Природный гипс состоит из кристаллов двуводного сернокислого кальция CaSO₄·2H₂O. Это гипсовый шпат, кристаллический, прозрачный, тонковолокнистый и зернистый гипс. Наиболее чистая разновидность зернистого гипса называется алебастром. Природный гипс содержит от 1 до 25 % примесей известняка, доломита, песка, глины и др.

Глиногипс состоит из 30–60 % двуводного гипса и глинистых примесей.

Природный ангидрит CaSO₄ – горная порода кристаллического строения. Залежи ангидрита подстилают слой двуводного гипса.Поэтому в природном ангидрите обычно содержится до 10 % двуводного гипса.

Из побочных продуктовхимической промышленности для изготовления гипсовых и ангидритовых вяжущих применяется фосфогипс, борогипс, фторогипс и др. Фосфогипс получают при переработке фосфатов в фосфорную кислоту и фосфорные удобрения, борогипс – при производстве борной кислоты, фторогипс – при производстве фтористоводородной кислоты из плавикового шпата. При производстве вяжущих веществ чаще всего применяют фосфогипс.

На Гомельском химзаводе имеется 15 млн т фосфогипса На его хранение расходуются большие средства, кроме того он загрязняет окружающую среду. Поэтому переработка фосфогипса имеет большое практическое значение.

3.2.1.2 Гипсовые вяжущие

К группе гипсовых вяжущих относят строительный, формовочный, медицинский и высокопрочный (технический) гипс. Для строительства изготавливают строительный и высокопрочный гипс.

Строительный гипс получают термической обработкой двуводного гипса при температуре около 150 °С до превращения его в β- модификацию полуводного гипса. При этом происходит дегидратация по реакции CaSO₄·2H₂0→βСaSO₄·O,5H₂O+1,5H₂0+ΔH с поглощением тепла. На 1 кг природного гипса теоретически затрачивается 582,1 кДж теплоты.

Производство строительного гипса состоит из дробления, помола и термической обработки гипсовой породы. Помол может выполняться раньше, позже или одновременно с термической обработкой.

Дегидратация гипсового камня осуществляется в варочных котлах, шахтных, кольцевых и вращающихся печах. Наибольшее распространение получили гипсоварочные котлы (рисунок 3.1.)

Котел представляет собой стальной цилиндр с разборным днищем, обмурованный кирпичной кладкой. Внутри него проложены жаровые трубы. Для перемешивания гипса имеется специальная мешалка. Порошок гипса загружают в котел и варят обычно при температуре 140–150 °С в течение 90–120 мин при постоянном перемешивании. Для ускорения процесса варки может вводиться 0,1 % поваренной соли. Полученный полугидрат выдерживают в бункере томления, а затем помещают в силосы.