Гипсовое вяжущее — это воздушное вяжущее вещество, состоящие из частично или полностью дегидратированного сульфата кальция, иногда с добавлением специальных компонентов (для активизации твердения, повышения водостойкости и т. д.).

Сырьё

Основные источники для производства:

  • природный гипс (CaSO4​⋅2H2​O);
  • ангидрит (CaSO4​);
  • промышленные отходы: фосфогипс, борогипс, гидролизный гипс и др.

Процесс получения

При смешивании с водой (затворении) гипсовые вяжущие превращаются в дигидрат сульфата кальция (CaSO4​⋅2H2​O).

Основная группа гипсовых вяжущих — полугидраты сульфата кальция (CaSO4​⋅0,5H2​O), или полугидрат гипса. Его получают путём:

  1. Термообработки природного гипса при 110–160 ∘C.
  2. Измельчения продукта обжига в тонкий порошок (иногда помол проводят до термообработки)

Виды гипсовых вяжущих

  1. β‑полугидрат (наиболее распространённый):
    • строительный гипс (алебастр);
    • формовочный гипс (более тонкий помол);
    • медицинский гипс (из сырья повышенной чистоты).
    Получают при 140–160 ∘C в варочных котлах или вращающихся печах.
  2. α‑полугидрат (высокопрочный гипс):
    • получают в автоклавах при 120–140 ∘C и давлении 0,2–0,3 МПа;
    • либо тепловой обработкой при 110±5 ∘C в растворах солей (например, хлоридов кальция и магния).
  3. Ангидритовые вяжущие (на основе безводного сульфата кальция CaSO4​):
    • высокообжиговый гипс (эстрих‑гипс): получают обжигом при 800–950 ∘C, частичное разложение CaSO4​ до CaO активизирует твердение;
    • ангидритовый цемент: на основе природного ангидрита или обожжённого гипса (600–700 ∘C) с добавками‑активизаторами (известь, шлаки, сульфаты железа и алюминия и т. д.).
  4. Смешанные гипсовые вяжущие с повышенной водостойкостью:
    • гипсоцементно‑пуццолановые вяжущие (ГЦПВ): смесь гипса (50–75 %), портландцемента (15–25 %) и активной минеральной добавки (20–35 %);
    • гипсоцементно‑шлаковые вяжущие (ГЦШВ);
    • композиционные гипсовые вяжущие (КГВ).

Основные свойства

  • Сроки схватывания и твердения:
    • β‑ и α‑полугидраты: схватывание — 2–20 мин, твердение — до 2 ч;
    • ангидритовые вяжущие: схватывание не ранее 2 ч, твердение до 28 сут.
  • Прочность при сжатии:
    • строительный гипс (через 2 ч): 2–7 МПа;
    • высокопрочный гипс: 15–25 МПа;
    • ангидритовые вяжущие (через 28 сут): 10–20 МПа;
    • ГЦПВ (через 28 сут): 10–25 МПа.
  • Водостойкость:
    • обычный гипс теряет прочность при увлажнении (в 2–4 раза);
    • коэффициент размягчения KР​:
      • неводостойкие (KР​<0,45);
      • средней водостойкости (0,45≤KР​≤0,6);
      • повышенной водостойкости (0,6≤KР​≤0,8);
      • водостойкие (KР​>0,8).
  • Пористость: высокая (30–60 %) из‑за большого количества воды затворения.
  • Объём при твердении: увеличивается на 0,5–1 %, что позволяет использовать без заполнителей (например, в шпатлёвках и штукатурках) без риска растрескивания.
  • Плотность:
    • истинная: 2,6–2,75 г/см³;
    • насыпная (в рыхлом состоянии): 800–1100 кг/м³;
    • в уплотнённом состоянии: 1250–1450 кг/м³.
  • Морозостойкость: низкая (15–20 циклов).

Преимущества

  • низкая энергоёмкость производства (в 4–5 раз меньше, чем у портландцемента);
  • экологичность;
  • огнестойкость;
  • гигиеничность;
  • возможность регулирования сроков схватывания добавками.

Области применения

  • строительство: сухие смеси, гипсокартон, гипсобетонные изделия, штукатурка, шпатлёвки, кладочные растворы;
  • производство архитектурных деталей и копий скульптур;
  • керамическая промышленность (формы для керамики, фарфора, фаянса);
  • медицина (слепки, фиксация переломов, хирургические повязки);
  • создание искусственного мрамора;
  • устройство бесшовных полов (высокообжиговый гипс)