Производство и применение гипсовых изделий - как экологически чистого строительного материала

Производство и применение гипсовых изделий - как экологически чистого строительного материала

Красноуфимский завод строительных материалов получает - α-полугидрат, используя для его производства природный гипсовый камень. Гипсовые вяжущие относятся к экологически чистым строительным материалам минерального происхождения, многоцелевого применения. А в жилищном строительстве использование гипса и изделий на его основе трудно переоценить.
Простота технологии получения вяжущего, технологичность изготовления широкой номенклатуры изделий, их долговечность, огне- и пожаростойкость, возможность изготовления изделий, отвечающих высоким требованиям архитектуры, экологическая безопасность материалов, их производства и эксплуатации объективно обеспечивают гипсовым материалам такие преимущества, благодаря которым их применение должно стать приоритетным в строительстве и реконструкции.
По химическому составу гипс не токсичен, при его переработке не выделяется в окружающую среду СО2. Поэтому получаемое вяжущее не является аллергеном и не вызывает заболевание силикозом. Кроме того, гипсовые материалы и изделия создают благоприятный микроклимат в помещениях за счет способности поглощать избыточную влагу и отдавать ее, когда в помещениях «сухо».
Сырьем для производства гипсовых вяжущих служат природный гипсовый или ангидритовый камень; гипсосодержащие отходы различных отраслей промышленности.
К гипсовым вяжущим относят: полуводный гипс (альфа и бета модификации), ангидрит, эстрих-гипс, вяжущие на основе техногенного сырья (в том числе, фосфогипс) и др. Свойства низкообжиговых гипсовых вяжущих β-модификации и α-модификации во многом одинаковы. Главное различие состоит в прочности, что в основном связано с их водопотребностью.
Вяжущие на основе b-полугидрата сульфата кальция (строительный гипс) обладают высокой водопотребностью (50... 70 %), низкой водостойкостью, а изделия из них характеризуются значительной ползучестью при увлажнении, а также малой морозостойкостью, что не позволяет применять их в наружных конструкциях. Кроме того, при их производстве необходима длительная сушка изделий для достижения отпускной влажности.
Для получения теста нормальной густоты гипса на α-модификации (высокопрочного гипса) необходимо – 30…40% воды, что позволяет получать изделия значительно ниже пористостью и как следствие более высокой прочностью. Данное различие между полугидратами связано с кристаллической решеткой, получаемой в процессе производства вяжущих.
Перечислим некоторые из свойств изделий получаемых на основе гипсовых вяжущих:

Теплопроводность
Теплопроводность гипсовых материалов находится в пределах 0,28 - 0,8 Вт/мК, зависит в основном от объемной массы, температуры и влажности окружающей среды.

Звукоизоляционные свойства.
Гипсовые стены вследствие малой объемной массы материала при однослойных конструкциях имеют низкие показатели звукопоглощения. С учетом требований акустики экономически целесообразно создание многослойных конструкций (при этом используется принцип погашения собственных звуковых колебаний, при котором большая часть звуковой энергии переходит в механическую).

Диффузия водяного пара.
По сравнению с другими строительными материалами в гипсе в зависимости от объемной массы диффузионная проницаемость изменяется мало.

ρ_{сух , кг/м}³

Огнестойкость.
Материалы из гипсовых вяжущих обладают повышенной огнестойкостью. Это обусловлено тем, что при воздействии огня затрачивается значительное количество теплоты на испарение кристаллизационной воды, выделяющейся при дегидратации двугидрата сульфата кальция, и образованием в процессе дегидратации сильно развитой пористой структуры гипса, имеющей высокий коэффициент термического расширения. Гипс благодаря быстрому схватыванию и твердению в обычных условиях является ценным вяжущим для гипсового бетона и бетонных изделий. Гипс хорошо связывает различные заполнители: шлак, камыш, опилки, бумагу. Изделия на его основе имеют невысокую объемную массу 1000-1200 кг/м3. Для понижения объемной массы и теплопроводности изделий в гипсовое тесто можно вводить порообразователи, затворять его избытком воды.
Однако гипсовые бетоны обладают недостатками, ограничивающими их широкое применение: малой водостойкостью, значительной объемной деформацией, вызывающей коробление гипсовых армированных изделий; арматура в них подвергается коррозии. Недостаточное применение материалов из неводостойких гипсовых вяжущих даже в условиях, в которых они могли бы успешно применяться, связаны как с названными недостатками, так и вытекающей из этого боязнью потребителей.
В настоящее время наиболее эффективным способом повышения водостойкости гипсовых вяжущих является введение в него веществ, вступающих с ним в химическое взаимодействие с образованием водостойких и твердеющих в воде продуктов, как в результате химической реакции с гипсовым вяжущим, так и вследствие собственной гидратации.
Наиболее эффективными являются гипсоцементно-пуццолановые вяжущие (ГЦПВ). Гипсо-цементно-пуццолановое вяжущее получают смешением полуводного гипса (строительного или высокопрочного), портландцемента и кислой активной минеральной (пуццолановой) добавки. Различие между ГЦПВ на основе разных модификаций полугидрата:

Вид бетона на ГЦПВ

Наименование материала кладки стенСредняя плотность кг/м^{3Морозо-стойкость, циклыПрочность при сжатии, на менее, МПаЭксплу-атационная влажность материала в стенах, %Расчетная тепло-проводимость кладки, Вт/м-°СТребуемая тощина однослойной стены, мКамни из гипсобетона полнотелые1200
1000менее 105,0
3,55
50,47
0,351,48
1,10Камни из гипсобетона пустотелые900
800менее 103,5
3,05
50,28
0,250,88
0,78Камни из опилкобетона на основе КГВ900
700
50035
35
355,0
3,5
2,05
5
60,25
0,22
0,140,78
0,7
0,44Камни полнотелые из мелкозернистого бетона на основе КГВ1700
140075
5010,0
7,54
50,7
0,522,2
1,64Камни из мелкозернистого бетона на основе КГВ пустотелые1000
90050
507,5
5,04
50,35
0,331,1
1,0Блоки из ячеистого бетона на основе ГКВ700
600
50025,0
25,0
25,03,5
2,0
1,55
5
50,21
0,18
0,150,66
0,57
0,47}