Министерство образования и науки российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Вятский государственный университет»
Факультет строительства и архитектуры
Кафедра строительных
и дорожных машин
Е.Д. Глушков, н.А. Елпашева изучение свойств гипсовых вяжущих веществ
Учебно-методическое пособие
для выполнения лабораторных работ
Дисциплина
«Строительные материалы»
направление 270800 «Строительство»
всех форм обучения,
специальность 270102 «Промышленное
и гражданское строительство»,
270105 «Городское строительство и хозяйство», 270115 «Экспертиза и управление недвижимостью»
Киров 2012
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Вятского государственного университета
УДК
Г
Рецензент: кандидат технических наук, доцент кафедры СК Жандаров М.А.
Глушков Е.Д. Изучение свойств гипсовых вяжущих веществ. Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Строительные материалы» / Е.Д. Глушков, Н.А. Елпашева. –Киров: Изд-во ВятГУ, 2012.-22 с.
Редактор Е.Г. Козвонина
Компьютерная верстка Кучина Т.А
Подписано в печать Усл. Печ. Л. 0,8
Бумага офсетная Печать копир Aficio 1022
Заказ № Тираж 50 Бесплатно
Текст напечатан с оригинала-макета, представленного авторами.
610000, г. Киров, ул. Московская, 36.
© Вятский государственный университет, 2012
© Н.А. Елпашева, 2012
© Е.Д. Глушков, 2012
ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ
Гипсовые вяжущие вещества представляют собой воздушные вяжущие, получаемые путем тонкого измельчения и тепловой обработки осадочной горной породы – гипсового сырья (гипсового камня CaSO4*2H2O ангидрида CaSO4), способные при затворении водой схватываться, твердеть и сохранять прочность только на воздухе.
По условиям обжига гипсовые вяжущие делятся на две группы:
Низкообжиговые
Высокообжиговые
К низкообжиговым относятся строительный высокопрочный и формовочный гипс.
Для получения строительного гипса гипсовый камень подвергают термической обработке в печах или варочных котлах при температуре 110-180 0C, с предварительным или последующим помолом. Иногда помол и обжиг совмещают в одном аппарате. При термической обработке двуводный сульфат кальция дегидратируется, превращается в полуводный:
CaSO4*2H2O |
110-180 0C |
CaSO4*0,5H2O+1,5 H2O |
|
Строительный гипс состоит преимущественно из кристаллов β-модификации полугидрата CaSO4*0,5H2O, но содержит также некоторое количество ангидрида CaSO4 и неразложившегося водного гипса.
Если термическую обработку двуводного гипса вести в герметически замкнутых аппаратах давлением пара или кипячением в водных растворах некоторых солей, то продукт, получаемый после последующей сушки и измельчения будет состоять в основном из α-модификации CaSO4*0,5H2O. Такой материал называют высокопрочным или техническим гипсом, так как из-за меньшей водопотребности, в отвердевшем состоянии он отличается от строительного гипса большей прочностью.
При затворении водой строительный гипс твердеет и набирает прочность. Основная реакция, при твердении строительного и высокопрочного гипса, заключается в присоединении воды и образовании двуводного сульфата кальция:
CaSO4*0,5H2O+1,5 H2O |
|
CaSO4*2H2O |
|
Сроки схватывания гипса зависят от температуры, количества воды, добавок и указываются в маркировек гипса.
Строительный и высокопрочный гипс является быстросхватывающимся вяжущим веществом. Нередко в практике нужно замедлить срок схватывания. Для этого в воду затворения добавляют животный клей, а чаще сульфитно-дрожжевую бражку. Это поверхностно – активное вещество, абсорбируясь на зернах гипса, создает на них тончайший мономолекулярный защитный слой, препятствующий быстрому растворению полигидрата. Поэтому процесс схватывания гипсового теста замедляется.
Прочность затвердевшего гипса в большей мере зависит от количества воды, пошедшей на приготовление гипсового теста или водогипсового отношения В/Г. По данным А.Г. Панютина, уменьшение В/Г с 0,7 до 0,4 позволяет увеличить прочность изделия в 2,5-3 раза.
Прочность при сжатии строительного гипса должна быть не менее 3,5-4,5 МПа в зависимости от марки, а высокопрочного гипса – 15-25 МПа.
Гипс строительный применяют для производства гипсовых (сухая гипсовая штукатурка) и гипсобетонных изделий (гипсовые панели, блоки и др.), предназначенных для службы в сухих условиях и для штукатурок внутри помещений. Его используют для изготовления изготовления гипсоцементно-пуццолановых вяжущих веществ.
Гипс технический (высокопрочный) служит для отливки моделей и форм в фарфорово-фаянсовой промышленности и для получения гипсобетонных изделий.
К высокообжиговым гипсовым вяжущим относятся ангидритовое вяжущее и высокообжиговый гипс.
Ангидритовое вяжущее изготавливают обжигом двуводного гипса при температуре 600-700 0С. Получается безводный сульфат кальция. Продукт обжига размалывают совместно с неорганическими веществами-активаторами твердения, например, Na2SO4, так как ангидритовое вяжущее само по себе реагирует с водой крайне медленно. Сульфат кальция образует с активаторами комплексные соединения и при гидратации он переходит в двугидрат:
CaSO4+2H2O |
|
CaSO4*2H2O |
|
Ангидритовое вяжущее отличается медленным схватыванием: его марки по прочности при сжатии могут достигать 10-20 МПа. Из него изготавливают строительные растворы, низкомарочные бетоны, предназначенные для эксплуатации в сухой среде.
Обжигом природного двуводного гипса или природного ангидрита при температуре 800-10000С и последующем измельчении продукта получают высокообжиговый гипс. Он состоит в основном из безводного сульфата кальция и небольшого количества свободной извести, образующейся в результате термического разложения сернокислого кальция при обжиге. По срокам схватывания и прочности и другим свойствам высокообжиговый гипс подобен ангидритовому вяжущему. Может применяться только в сухих условиях среды.
Ангидритовый и высокообжиговый гипс используют для изготовления бесшовных полов в качестве подстилочного слоя под линолеум, для изготовления кладочных и штукотурочных растворов, для легких бетонов и изделий из них с неорганическими и органическими заполнителями, для получения искусственного мрамора, для производства облицовочных плиток, подоконных досок.
Марку гипсового вяжущего в соответствии с ГОСТ 125-79 устанавливают по пределу прочности при сжатии и изгибе. В зависимости от пределов прочности при сжатии и изгибе различают следующие марки гипсовых вяжущих: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25.
Минимальный предел прочности каждой марки вяжущего должен соответствовать значениям, приведенным в табл.1.
Таблица 1 – Марки гипсового вяжущего
Марки вяжущего |
Предел прочности образцов-балочек размерами 40*40*160 мм в возрасте 2 час не менее, МПа (кгс/см2) |
|
при сжатии |
при изгибе |
|
Г-2 |
2(20) |
1,2(12) |
Г-3 |
3(30) |
1,8(18) |
Г-4 |
4(40) |
2,0(20) |
Г-5 |
5(50) |
2,5(25) |
Г-6 |
6(60) |
3,0(30) |
Г-7 |
7(70) |
3,5(35) |
Г-10 |
10(100) |
4,5(45) |
Г-13 |
13(130) |
5,5(55) |
Г-16 |
16(160) |
6,0(60) |
Г-19 |
19(190) |
6,5(65) |
Г-22 |
22(220) |
7,0(70) |
Г-25 |
25(250) |
8,0(80) |
В зависимости от сроков схватывания различают виды вяжущего, приведенные в табл. 2.
Таблица 2 – Виды вяжущего в зависимости от сроков схватывания
Вид вяжущего |
Индекс сроков схватывания |
Время схватывания, мин, не ранее |
|
начало |
конец |
||
Быстротвердеющий |
А |
2 |
15 |
Нормальнотвердеющий |
Б |
6 |
30 |
Медленнотвердеющий |
В |
20 |
не нормируется |
В зависимости от степени помола различают виды вяжущего (табл.3).
Таблица 3- Виды вяжущего в зависимости от степени помола
Вид вяжущего |
Индекс степени помола |
Максимальный остаток на сите с размерами ячеек в свету 0,2 мм в процентах, %, не более |
Грубого помола |
I |
23 |
Среднего помола |
II |
14 |
Тонкого помола |
III |
2 |
Пример условного обозначения гипсового вяжущего с прочностью 5,2 МПа (52 кгс/см2) со сроком схватывания: начало – 5мин., конец – 9 мин. И остатком на сите с размером ячеек в свету 0,2 мм 9%, т.е. вяжущего марки Г-5, быстротвердеющего, среднего помола: Г-5АII.
Цель работы:
определять свойства гипсовых вяжущих веществ;
устанавливать марку гипсовых вяжущих и соответствие их требованиям ГОСТ 125-79;
определять влияние расхода воды (В/Г) на свойства гипсовых вяжущих.
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ ГИПСА
Испытание гипсовых вяжущих проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 23789-79.