Генезис гипса. Минерал гипс: описание и применение. Белый гипсовый камень

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 CaSO 4 *Н 2 О, 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 о С до 1000 о С;
• 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 о С 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/см 2 . 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 о С. 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/см 2 , 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/см 3 , для насыпной массы 900-1000 кг/м 3 в прессованном, но неотвержденном состоянии, строительная смесь может уплотняться до 1400 кг/м 3 .

Сухой твердый гипсокамень легко выдерживает нагрев до 450-500 о С, 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 см 2 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/см 2 . Вторая категория после завершения процесса затвердевания должна выдерживать статическую нагрузку на уровне 40 кг/см 2 . Примерно через четыре часа затвердевший строительный камень после подсушивания должен выдерживать до 200 кг/см 2 .

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 см 2 /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 о С 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.

С давних времен гипс считается незаменимым поделочным материалом. Его использовали для изготовления различных фигурок, статуэток, вазочек, изваяний и т.д. На территории России его стали использовать с начала возведения Петербурга. Очень популярной была лепнина, которой украшали дворцы и другие архитектурные здания.

Мастера того времени знали и понимали свойства данного материал, поэтому при изготовлении вкладывали все свои силы и душу. Но со временем технология производства стала совершенствоваться, и появились новые марки гипса . Для их получения используют термическую обработку. Природный гипсовый камень измельчают и добавляют некоторые отходы, в которых содержится гипс.

Технологический прогресс

В процессе термической обработки получаются гипсовые материалы, делящиеся на три группы. Это высокообжиговые, низкообжиговые и безобжиговые.

К первым относится минеральный цемент и эстрихгипс. Основное предназначение - это растворы для кладки. Используют для обустройства бесшовных полов, а также для производства искусственного мрамора. Тепло и звукопроводимость низкая. Отличается водо и морозоустойчивостью.

Ко второй группе причисляется гипс высокой прочности, формовой, строительный. Применяют в медицинской сфере, для отделочных работ, изготавливают скульптуры. Также используется для штукатурных и шпаклевочных смесей.

Третья группа основывается на помоле гипсового камня с применением затвердителя. Раствор используют для отделки наружных стен здания, а также для изготовления стеновых камней.

Гипс подразделяется на тот, который быстро твердеет (2-15 мин), нормально твердеет (6-30 мин) и долго твердеет (более 20 минут).

Степень помола тоже бывает разной: крупная, средняя, мелкая.

Определяют марки по стандартным образцам. Для этого используют балки, размер которых 40×40×160 мм. Они твердеют на воздухе более двух часов и проводят испытание на изгиб, а половинки балок испытывают на сжатие. В общей сложности марок гипса насчитывается 12 – от Г 2 до Г 25.

Например, марки Г 2 - Г 7 применяют для изготовления гипсовых изделий или деталей. Это могут быть листы гипсокартона для ширм, штукатурные смеси для работ внутри дома.

Марки Г 5 - Г 25 перемолоты очень сильно и их использование направлено на изготовление различных форм для керамических и не только, моделей.

Марки гипса

Высокопрочный . Для производства используют герметические аппараты, в которых создается высокое давление. При затвердении камень становится очень прочным с незначительным количеством пористости. Производят такие марки: ГВВС-13 и ГВВС-16. Для лепнины предусмотрена марка ГВВС-19. Также изготавливают смеси с добавкой белого цемента, минеральными наполнителями и другими компонентами, которые отвечают за техническую характеристику.

Формовочный . Для изготовления данного вида используют строительный гипс, но его дорабатывают, то есть перемалывают и просеивают. Имеются марки гипса Г6БIII и Г5БIII.

Медицинский . Название говорит само за себя, его применяют в медицинских целях. В частности это протезирование и слепки для муляжей в стоматологии, фиксация гипсовых повязок. Медицинский гипс должен быть чистым, без примесей, для его изготовления применяют исключительно первый сорт. В данном сорте допускается содержание примесей в породе не более 5%. Хотя стоит сказать, что для этого гипса подойдут все вышеперечисленные виды. Проблема их использования заключается в получении сертификатов разрешения. Но наиболее часто применяемыми считаются марки нормального затвердения.

Модифицированный . В составе данного гипса имеются компоненты на основе минеральных и органических веществ. Их используют для увеличения устойчивости к влаге. Формируется более плотная структура. Данная марка сочетает в себе энергоэффективность возводимых зданий, возможность использования при строительстве заграждающих или несущих конструкций. Время на выполнение работ уменьшается в 8 раз. Модифицированный компонент отличается морозоустойчивостью и прочностью.

Также гипс бывает акриловый, целлакастовый, полимерный и скульптурный. Каждый из них располагает своей областью применения.

Класса сульфатов, CaSO 4 .2Н 2 О. В чистом виде содержит 32,56% СаО, 46,51% SO 3 и 20,93% Н 2 О. Механические примеси главным образом в виде органического и глинистого веществ, сульфидов и др. Кристаллизуется в моноклинной . В основе кристаллической структуры — двойные слои из анионных групп (SO 4) 2- , связанных катионами Ca 2+ . Кристаллы таблитчатые или призматические, образуют двойники, так называемый ласточкин хвост. весьма совершенная. Агрегаты: зернистые, листоватые, порошковатые, конкреции, волокнистые прожилки, радиально-игольчатые.Чистый гипс — бесцветный и прозрачный, при наличии примесей имеет серую, желтоватую, розоватую, бурую до чёрной окраску. Блеск стеклянный. 1,5-2. 2300 кг/м 3 . В заметно растворим (2,05 г/л при 20°С). По происхождению главным образом хемогенный. Выпадает в осадок при t 63,5°С, а в растворах, насыщенных NaCl, — при температуре 30°С. При значительном повышении солёности в усыхающих морских лагунах и солёных озёрах вместо гипса начинает выпадать безводный сернокислый кальций — , аналогичным образом ангидрит возникает при обезвоживании гипса. Известен также гидротермальный гипс, образующийся в низкотемпературных сульфидных месторождениях. Разновидности: — полупрозрачные волокнистые агрегаты, отливающие в отражённом свете красивым шелковистым блеском; гипсовый шпат — пластинчатый гипс в виде прозрачных кристаллов слоистой структуры и др.

Применение гипса

Гипс применяется в сыром и обожжённом виде. 50-52% добываемого в гипсового камня используется для выработки гипсовых вяжущих веществ различного назначения (ГОСТ 195-79), получаемых обжигом природного гипса, 44% гипса — в производстве портландцемента, где гипс применяется как добавка (3-5%) для регулирования сроков схватывания цемента, а также для выпуска специальных цементов: гипсоглинозёмистого расширяющегося цемента, напрягающего цемента и др. 2,5% гипса потребляет сельское хозяйство при производстве азотных удобрений (сульфата аммония) и для гипсования засоленных почв; в цветной металлургии гипсование используется в качестве флюса, в основном при выплавке ; в бумажном производстве — в качестве наполнителя, преимущественно в высших сортах писчих бумаг. В некоторых странах ( , и др.) гипс применяется для производства серной кислоты и цемента. Способность гипса легко обрабатываться, хорошо воспринимать полировку и обычно высокие декоративные свойства позволяют применять его в качестве имитатора при производстве облицовочных плит для внутренней отделки зданий и как материал для различных поделок.

В южных районах СССР в народном хозяйстве используется глиногипс с содержанием CaSO 4 .2Н 2 О от 40 до 90%. Рыхлую породу, состоящую из гипса, и , называют землистым гипсом, а в Закавказье и Средней Азии — "гажа" или "ганч". Эти породы в сыром виде употребляются для гипсования почв, в обожжённом — для штукатурки, как вяжущее средство.

Месторождение гипса

В СССР наиболее крупные месторождения расположены в , Тульской, Куйбышевской, Пермской областях РСФСР, на Кавказе и в Средней Азии. На 150 месторождениях гипса и 22 месторождениях глиногипса, гажи и ганча разведаны по промышленным категориям запасы 4,2 млрд. т (1981). Имеются 11 месторождений, запасы гипса на которых превышают 50 млн. т (в том числе Новомосковское — 857,4 млн. т).

Гипса разрабатываются карьерами (Шедокский, Сауриешский комбинаты и др.) и шахтами ("Новомосковский", "Артёмовский", "Камское Устье" и др.). В СССР эксплуатируются 42 месторождения гипса и ангидрита и 6 месторождений гипсоносных пород с годовой добычей около 14 млн. т (1981), из которых 60,2% — на территории

цена

практичность

внешний вид

простота изготовления

трудоемкость при использовании

экологичность

Итоговая оценка

Представляет собой осадочный минерал, встречающийся в природе в виде пластов осадочной породы. Это кристаллы белого, прозрачного цвета, имеющие всевозможные оттенки от желтоватого до красного. Образуется минерал вследствие испарения воды, насыщенной кальцием.

Сегодня гипс широко известен как строительный материал, используемый для отделочных и штукатурных работ. Он также используется в архитектуре и ландшафтном дизайне.

Добыча, из чего делают гипс

Гипс добывают на месторождениях путем подрыва гипсосодержащей породы. Далее руду транспортируют на заводы в виде гипсовых камней. Их дробят в специальных дробилках, а затем сушат для выпаривания имеющейся в них влаги.

Сухие фракции измельчаются в мельницах до состояния порошка и отправляются в печь для обжига. Порошок обжигается на протяжении 1-2 часов при температуре 150-160 градусов. На выходе получается мелкодисперсная смесь белого цвета, полностью готовая к использованию.

Месторождения

Гипс распространен повсеместно на территории России. Основными местами добычи гипса являются Владимирская, Архангельская и Иркутская области, Средняя Азия, Поволжье, Башкирия и Западное Приуралье. Среди других стран можно отметить Испанию, Тунис, Грецию и Марокко.

Месторождения гипса возникают ввиду следующих факторов:

1. Выветривание залежей соли.
2. На местах соляных озер образуется в виде химического осадка.
3. Является сопутствующей породой на старых месторождениях нефти, серы и ангидритов.
4. Часто залежи минерала обнаруживают в устьях древних рек.

На видео — как добывают и перерабатывают гипс на заводе Форман:

Состав

По химическому составу — это водный раствор сульфата кальция. Его химическая формула — Ca ? 2H2O. При нагревании до 140 градусов из его кристаллической решетки выделяется вода, в результате чего образуется так называемый полуводный гипс.

Если продолжить нагрев минерала, то образуется строительный (обожженный) гипс. Такой материал используют в виде порошка. Если к такому порошку вновь добавить воду, то вода присоединится к сульфату кальция, а материал обретет твердость.

Отстойник

Для отделения гипса и песка из водной смеси используются специальные устройства, называемые гипсоотстойниками. Они позволяют собирать гипс и песок в отдельную емкость, а воду направлять в систему слива. Отстойник необходимо подключать между мойкой и сливной трубой.

Добавки для гипса

Поскольку гипс состоит из довольно хрупкого вещества — кальция, то для улучшения качества получаемого материала, к нему добавляют различные вещества и примеси.

Пропитки

Гипсовые поверхности являются пористыми, поэтому требуют пропитки специальными составами. Поры заполняются, а после высыхания поверхность считается готовой к дальнейшей покраске. В качестве пропитки обычно используют натуральную олифу.

Если ее нет, то можно воспользоваться раствором жидкого стекла или клеем ПВА. После нанесения состава необходимо дождаться его полного высыхания, а лишь затем приступать к покраске поверхности.

Пластификатор

При помощи таких добавок как пластификаторы удается изменять , а также контролировать степень его текучести. Кроме того, некоторые виды пластификаторов способны придавать готовым гипсовым изделиям дополнительную прочность. В целом отмечается повышение темпов производства изделий из гипса, более эффективное и рациональное использование оборудования.

Гидрофобизатор

Гидрофобизирующие составы, предназначенные для введения в гипсовые растворы, служат для уменьшения водопоглощения гипса с сохранением его паропроницаемости. Это позволяет избежать появления конденсата на поверхности гипса даже при возникновении резкой разницы температур.

Помимо этого, такие добавки увеличивают прочность затвердевшего изделия или гипсовой поверхности и защищают его от образования плесени и грибков. Гидрофобизатор проникает в поры гипса и начинает действовать сразу после высыхания.

Принцип работы гидрофобизатора

Лак

Лаки используются для отделки уже готовых гипсовых поверхностей. Дело в том, что необходимо уменьшить впитывающую способность гипса, то есть, закрыть его поры. Для этого рекомендуется пропитать поверхность олифой или лаком. Лучше использовать водорастворимые лаки на основе акрила или смолы.

Такой состав проникает глубоко в поры гипса, а на его поверхности образует тонкую и прочную пленку, обладающую хорошей адгезией. Такая поверхность будет надежно защищена от влаги. Для примера можно назвать несколько разновидностей лака для гипса: «Изоплен», «Dulux Trade Acrylic», «Izo Sol».

Клей

Некоторые виды клея используются в качестве добавок в гипсовые растворы. Это не только увеличивает прочность готовых изделий, но и повышает их водостойкость. Большинство видов клея способствует более медленному схватыванию раствора. Используются обычно клей ПВА, костный клей, обойный клей (КМЦ) и другие разновидности клеевых составов.

Краска (пигмент)

С целью придания необычных цветов, используются порошкообразные железоокисные пигменты. Они выпускаются в виде порошка различного цвета. Пигменты не растворяются в воде, органических растворителях и прочих жидких средах, поэтому цветной гипс не утратит своей окраски с течением времени.

Такие пигменты не выгорают на солнце и не изменяют своего цвета. Пигментный порошок смешивается с сухим гипсом и равномерно распределяется по всему его объему.

Замедлитель схватывания

Гипс склонен к очень быстрому застыванию, поэтому рекомендуется использовать замедлители схватывания, способные повысить живучесть гипсового раствора. Количество такой добавки зависит от ее вида. В качестве добавок используются тартраты натрия, представляющие собой соли винной кислоты, а также цитраты натрия (соли лимонной кислоты).

На практике выгоднее добавлять в воду для раствора обычную лимонную кислоту. Кроме этого, в качестве замедлителей также используют клей ПВА, жидкое стекло, животный клей, препарат «Декстрин» или уже готовые сухие смеси.

Модификатор

Полимерные добавки, вводимые в гипсовый раствор, способны модифицировать его, создавая гипсополимерные композиты. В зависимости от количества вводимого модификатора изменяются свойства затвердевшего изделия.

При минимальном их количестве увеличивается прочность и повышается стойкость к разрушению на открытом воздухе. Если ввести много модификатора, то изделие приобретет водонепроницаемость, морозостойкость, а также повысится его износостойкость.

Обычно модификаторы выпускаются в виде сухого порошка белого цвета. Для использования модификатора необходимо порошок растворить в воде, которая будет применяться для затворения гипса.

Как действуют модификаторы на прочностные качества гипсовых растворов

Чем растворить гипс

Сухая гипсовая смесь растворяется обычной водой. Чем выше температура воды, тем быстрее происходит реакция перехода жидкого раствора в твердое состояние. После затвердевания гипс водой не растворяется.

Однако если хранить затвердевшее гипсовое изделие или просто кусок застывшего гипса в условиях высокой влажности, то постепенно прочность гипса уменьшается, и гипс становится хрупким. Для повторного использования застывший гипс прокаливают в печи для удаления излишков влаги, а затем перемалывают в порошок.

Как увеличить прочность и сделать его крепче

Для повышения прочности гипсовых поверхностей или изделий рекомендуется вводить в раствор специальные добавки. Это полимерная фибра, различные виды клея (КМЦ, ПВА, костный клей), известь-пушонка, бура, жидкое стекло. Отличные результаты дает армирование гипсовых поверхностей полимерной монтажной сеткой.

Чтобы придать гипсовому изделию прочность, сравнимую с прочностью керамики, его на сутки погружают в насыщенный раствор алюмокалиевых квасцов. Затем изделие нужно нагреть до температуры 550 градусов. Вы будете удивлены его прочностью.

Как сделать гипс в домашних условиях

Гипс широко применяется в быту для изготовления всевозможных изделий. Для его приготовления в домашних условиях требуется заготовить сухой гипсовый порошок, воду и посуду для размешивания состава. В посуду заливают воду, а затем медленно всыпают туда сухую смесь, постоянно помешивая раствор.

Делать все нужно аккуратно, но быстро, так как гипс может застыть раньше, чем будет из нее что-либо изготовлено. Весь процесс приготовления должен занимать не более 2 минут. Рекомендуется использовать холодную воду.

Концентрация раствора должна быть по густоте как жидкая сметана. Если раствор получается слишком жидкий, то добавьте еще немного сухой смеси. Но осторожно, так как добавлять воду для разбавления излишне сухого раствора нельзя.

Полученную смесь необходимо использовать как можно быстрее. Если раствор успел затвердеть, то его применять уже недопустимо. Поэтому работайте с небольшими порциями гипсовой смеси.

Видео расскажет, что используют в качестве пластификатора для гипса при создании изделий из него своими руками:

Сколько в среднем стоит данный строительный материал

Стоимость сухого гипсового порошка является вполне доступной для населения. Она зависит от расфасовки порошка, фирмы-производителя и стоимости транспортной доставки в ваш регион. Средняя цена 1 килограмма строительного гипса составляет от 50 до 90 рублей. Медицинский гипс стоит дороже. Его стоимость может доходить до 150 рублей за килограмм.

Гипс как материал известен еще с древних времен, но он и до сегодняшнего дня не утратил свою популярность и востребованность. Помимо этого, даже самые новые и усовершенствованные материалы не смогли составить ему достойную конкуренцию. Применение гипса очень широкое, начиная от фарфоровой сферы деятельности и заканчивая медициной. Однако самая востребованная - это строительство.

Что собой представляет гипс как материал?

Его изготавливают из гипсового камня. Обжигают в печах разной температуры, а после переламывают до возникновения порошковой смеси. Поверхности, обработанные гипсом, могут поглощать ненужную влагу из воздуха, а также выделять ее при очень сухом воздухе. Относят данный материал к сульфатам. Существует два вида гипса : селенит и алебастр. Первый представляет собой волокна, а второй - зерна.

Какими техническими характеристиками обладает строительный гипс?

Практически все гипсовые смеси обладают похожими характеристиками. К ним относят:

1. Плотность. Строительный материал является мелкозернистой структурой. В среднем плотность варьируется от 2,6 до 2,8 г на см.

2. Период высыхания. Он схватывается буквально за считанные минуты. Опыт показывает, что на четвертой минуте после его замешивания раствор схватывается, а через 30 минут полностью затвердевает. Именно по этой причине разводить гипс необходимо по небольшим порциям, иначе он застынет, и сделать с ним уже ничего нельзя. Однако существует способ замедлить этот процесс. В раствор добавляют водорастворимый животный клей. Его использование никак не скажется на качестве гипса.

3. Удельная масса. Отношение веса равняется занимаемого гипсом объема, поэтому удельный, объемный и насыпной вес имеет практически одинаковые показатели.

4. Температура плавления. Этот материал можно нагреть до 700 градусов по Цельсию! И он не изменит свою форму или качества. Его разрушение начнется лишь спустя 6 часов беспрерывного влияния высокой температуры.

5. Прочность. При сжатии она равна 5 Мпа, а высокопрочный материал - от 10 до 50 Мпа.

6. Гипс отвечает ГОСТ , то есть государственным нормам.

7. Теплопроводность и растворимость. Он представляет собой очень слабый проводник тепла. И практически не растворяется.

Какие выделяют разновидности гипса?

1. . Применение гипса этого вида распространяется на создание гипсовых деталей и плит для штукатурных работ. Все работы с ним необходимо успевать делать за 10-20 минут, так как он очень быстро застывает. Именно за такой промежуток времени материал необходимо полностью использовать. Лишь на начальном моменте твердения гипс набирает приблизительно половину своей прочности. При затвердении на нем не появляются трещины, поэтому добавлять какие-то специальные компоненты просто нет необходимости. Но это не касается веществ, которые обеспечивают замедление твердения. Данная строительная смесь уменьшает трудность работ и материальные затраты в целом. Его добывают методом подрыва гипсосодержащей породы. После этого гипс перевозят на производственные предприятия в форме камней.

2. Высокопрочный. По своему строению и составу он практически не отличается от предыдущего вида. Однако у строительного вида кристаллы мельче, а у высокопрочного - больше, поэтому он имеет пористость меньше и огромную прочность. Производят его методом температурной обработки в специальном устройстве. Применение гипса данного вида довольно разнообразно. Из него делают разные растворы, возводят перегородки, которые не горят. Также стоит отдать предпочтение фарфоровым сантехническим устройствам, они делаются из высокопрочного гипса. Не стоит забывать и о сферах медицины, а точнее о стоматологии и травматологии.

3. Полимерный. Этот вид гипса очень популярен именно в травматологии, на его основе делают бинты, которые в дальнейшем будут использоваться для наложения повязок. К плюсам применения полимерных повязок относят: они в несколько раз легче простых гипсовых, накладываются без труда и с минимальными затратами времени, дают возможность коже дышать, ведь имеют отличную проницаемость, не поглощают влагу, с их помощью можно наблюдать за процессом сращения костей.

4. Целлакастовый гипс. Он практически такой же, как и полимерный, только его состав позволяется растягивать бинт во все стороны и по разным направлениям.

5. Структурный или формовочный. Самый экологически чистый, так как не содержит никаких добавок. Используют для создания форм для скульптур, различных статуэток, лепки и т.д. также применяется в автомобильной и авиастроительной деятельности. Он является главным элементом сухих шпаклевочных веществ. Данный вид гипса получают из строительного путем его просеивания и размалывания. Из него даже делают розетки!

6. Акриловый. Изготавливается из акриловой смолы, которая расплывается в воде. Когда полностью застынет этот вид - материал схож с простым строительным, но он более легкий. Различные декоративные лепнины - полная заслуга акрилового материала. Гипс выдерживает различную температуру, имеет маленькое влагопоглощение, поэтому его применять можно и для создания красивых и необычных фасадов здания. Работать с ним очень легко. Если в смесь добавить алюминиевую пудру или мраморную крошку, то гипс будет соответственно напоминать мрамор или металл.

7. Полиуретановый. Используется также в лепнине. По стоимости он намного выгодней, чем строительный вид. А вот по своим показателям ничем не отличается.

8. Белый гипс. Он является отличным помощником в разных ремонтных работах. Им всё приводят в порядок. Белый гипс можно совмещать с разными стройматериалами - это его основное преимущество. Застывает около 7 минут.

9. Мелкозернистый или просвечивающий. Им наполняют швы.

10. Жидкий гипс. Делают из гипсового порошка. Алгоритм изготовления состоит в следующем: 1 - подготавливают воду, 2 - насыпают в нее гипс и перемешивают, 3 - размешивают до получения жидкой субстанции.

11. Водостойкий или влагостойкий. Получают благодаря переработке материала по особому алгоритму. Для улучшения его качеств, в него добавляют барду.

12. Огнеупорный. Все гипсы не переносят огонь, но этот вид сделан из пазогребеневого гипса, который может противодействовать огромным температурам. Используют во всех сферах, особенно там, где необходимо увеличить огнеупорность.

13. Архитектурный. Он очень пластичный, и не содержит токсических элементов. Кислотность гипса данного вида одинакова с кислотностью человеческой кожи. Лепка из этого гипса очень популярна, поэтому и спрос на него возвышенный.

Может ли что-то заменить гипс?

Да, может. И этим материалом является алебастр . Его тоже знают в строительном мире, получают из двуводного гипса путем обработки высокими температурами. По внешним характеристикам они не отличаются друг от друга. Его используют, если в помещении небольшая влажность.

Отличия алебастра и гипса

1. Гипс используется во многих сферах деятельности, без ограничений, алебастр известен лишь в строительной области.

2. Если в алебастр не добавлять специальные компоненты, то 1 - он очень быстро засохнет, 2 - будет просто непригодным к использованию.

3. Гипс более экологически чистый, чем алебастр.

4. Алебастру свойственна большая прочность, чем гипсу.