ГИ́ПСОВЫЕ ВЯ́ЖУЩИЕ МАТЕРИА́ЛЫ

ГИ́ПСОВЫЕ ВЯ́ЖУЩИЕ МАТЕРИА́ЛЫ, воз­душ­ные вя­жу­щие ма­те­риа­лы, со­стоя­щие из час­тич­но или пол­но­стью де­гид­ра­ти­ро­ван­но­го суль­фа­та каль­ция и в ря­де слу­ча­ев спец. до­ба­вок (ак­ти­ви­зи­рую­щих твер­де­ние, по­вы­шаю­щих во­до­стой­кость и др.). Сырь­ём для Г. в. м. слу­жит при­род­ный гипс, ан­гид­рит и не­ко­то­рые от­хо­ды пром. про­из-ва (фос­фо­гипс, бо­ро­гипс и др.). При сме­ши­ва­нии с во­дой (за­тво­ре­нии) Г. в. м. пре­вра­ща­ют­ся в ди­гид­рат суль­фа­та каль­ция СаSO₄·2H₂O.

Осн. груп­па Г. в. м. – по­лу­гид­ра­ты суль­фа­та каль­ция СаSO₄6 0,5H₂O, на­зы­вае­мые обыч­но по­лу­гид­ра­том гип­са. Их по­лу­ча­ют тер­мо­об­ра­бот­кой при­род­но­го гип­са при темп-ре 110–160 °С и из­мель­че­ни­ем в тон­кий по­ро­шок про­дук­та об­жи­га (в ря­де слу­ча­ев по­мол мож­но про­из­во­дить и до тер­мо­об­ра­бот­ки). Низ­кая темп-ра по­лу­че­ния и ма­лая твёр­дость сы­рья, об­лег­чаю­щая его раз­мол, де­ла­ют гипс эко­но­ми­че­ски эф­фек­тив­ным вя­жу­щим (энер­го­за­тра­ты на про­из-во гип­са в 4–5 раз ни­же, чем для по­лу­че­ния порт­ланд­це­мен­та). В за­ви­си­мо­сти от ре­жи­ма тер­мо­об­ра­бот­ки по­лу­ча­ют гипс α- и β-мо­ди­фи­ка­ций.

β-По­лу­гид­рат – наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ный вид Г. в. м. Это строи­тель­ный (или але­бастр), фор­мо­воч­ный (по­лу­чае­мый при бо­лее тон­ком по­мо­ле про­дук­та об­жи­га) и ме­ди­цин­ский (про­из­во­дит­ся из сы­рья по­вы­шен­ной чис­то­ты) гипс. Его по­лу­ча­ют из мо­ло­то­го при­род­но­го гип­са в ва­роч­ных кот­лах или вра­щаю­щих­ся пе­чах при темп-ре 140–160 °С. α-По­лу­гид­рат (на­зы­вае­мый так­же вы­со­ко­проч­ным гип­сом) по­лу­ча­ют об­ра­бот­кой дроб­лё­но­го (до раз­ме­ра щеб­ня или бо­лее круп­ных кус­ков) при­род­но­го гип­са в ав­то­кла­вах при темп-ре 120–140 °С и дав­ле­нии 0,2–0,3 МПа или пу­тём те­п­ло­вой об­ра­бот­ки (при темп-ре 110±5 °С) сы­рья в вод­ных рас­тво­рах не­ко­то­рых со­лей (напр., хло­ри­дах каль­ция и маг­ния). Из-за слож­но­сти про­из-ва вы­со­ко­проч­ный гипс не на­шёл ши­ро­ко­го при­ме­не­ния.

Оба ви­да гип­са бы­ст­ро схва­ты­ва­ют­ся (2–20 мин) и бы­ст­ро твер­де­ют (не бо­лее 2 ч). С по­мо­щью до­ба­вок разл. ти­па воз­мож­но за­мед­ле­ние и ус­ко­ре­ние этих про­цес­сов. Боль­шое ко­ли­че­ст­во во­ды за­тво­ре­ния (по срав­не­нию с тео­ре­ти­че­ски не­об­хо­ди­мым для гид­ра­та­ции) β-по­лу­гид­ра­та пре­до­пре­де­ля­ет зна­чит. по­рис­тость из­де­лий из не­го. Вы­со­ко­проч­ный гипс (α-по­лу­гид­рат), в от­ли­чие от обыч­но­го, тре­бу­ет мень­шего ко­ли­че­ст­ва во­ды, что обес­пе­чи­ва­ет по­вы­шен­ную проч­ность и мень­шую по­рис­тость из­де­лий. Проч­ность при сжа­тии стро­ит. гип­са че­рез 2 ч со­став­ля­ет 2–7 МПа, вы­со­ко­проч­но­го гип­са – 15–25 МПа. При ув­лаж­не­нии проч­ность за­твер­дев­ше­го гип­са (обе­их мо­ди­фи­ка­ций) па­да­ет в 2–4 раза.

Дру­гая груп­па Г. в. м. – ан­гид­ри­то­вые вя­жу­щие, со­стоя­щие в осн. из без­вод­но­го суль­фа­та каль­ция СаSO_4. К ним от­но­сят­ся вы­со­ко­об­жи­го­вый гипс и ан­гид­ри­то­вый це­мент.

Вы­со­ко­об­жи­го­вый гипс (эс­т­рих-гипс) по­лу­ча­ют по­мо­лом и об­жи­гом при­род­но­го гип­са или ан­гид­ри­та при темп-ре 800–950 °С. При этом про­ис­хо­дит час­тич­ное раз­ло­же­ние СаSO₄ до CaО, ко­то­рый ак­ти­ви­зи­ру­ет про­цесс твер­де­ния.

Ан­гид­ри­то­вый це­мент (пред­ло­жен П. П. Буд­ни­ко­вым) по­лу­ча­ют на ос­но­ве при­род­но­го ан­гид­ри­та или обож­жён­но­го при 600–700 °С при­род­но­го гип­са пу­тём тон­ко­го по­мо­ла с до­бав­ка­ми-ак­ти­ви­за­то­ра­ми твер­де­ния – из­ве­стью (3–5%), ос­нов­ны­ми шла­ка­ми (10–15%), суль­фа­та­ми же­ле­за и алю­ми­ния (до 1%) и др.

Ан­гид­ри­то­вые вя­жу­щие мед­лен­но схва­ты­ва­ют­ся (не ра­нее 2 ч) и мед­лен­но твер­де­ют. Их при­ме­ня­ют в ви­де стро­ит. рас­тво­ров, при­об­ре­таю­щих проч­ность при сжа­тии (10–20 МПа) че­рез 28 сут. Ан­гид­ри­то­вые вя­жу­щие ши­ро­ко при­ме­ня­лись в 19 – нач. 20 вв. для кла­доч­ных и шту­ка­тур­ных рас­тво­ров (в ча­ст­но­сти, для по­лу­че­ния ис­кус­ст­вен­но­го мра­мо­ра) и уст­рой­ст­ва вы­рав­ни­ваю­щих стя­жек по­лов.

Сме­шан­ные Г. в. м. с по­вы­шен­ной во­до­стой­ко­стью по­лу­ча­ют, до­бав­ляя к стро­ит. гип­су (или др. ви­дам Г. в. м.) порт­ланд­це­мент и ста­би­ли­зи­рую­щие до­бав­ки, т. к. нель­зя сме­ши­вать не­по­сред­ст­вен­но гипс с порт­ланд­це­мен­том. Ча­ще дру­гих при­ме­ня­ют гип­со­це­мент­но-пуц­цо­ла­но­вые вя­жу­щие (ГЦПВ) ма­те­риа­лы, ха­рак­те­ри­зую­щие­ся в 1,5–2 раза бо­лее вы­со­кой во­до­стой­ко­стью, чем по­лу­вод­ный гипс, и проч­но­стью 10–20 МПа че­рез 2 ч по­сле на­ча­ла твер­де­ния.

Г. в. м. (в осн. β-по­лу­гид­рат) при­ме­ня­ют в строи­тель­ст­ве (су­хие сме­си, гип­со­кар­тон и гип­со­бе­тон­ные из­де­лия), ке­ра­мич. пром-сти, для из­го­тов­ле­ния ар­хит. де­та­лей, ко­пий скульп­тур­ных про­из­ве­де­ний, сня­тия слеп­ков и фик­са­ции пе­ре­ло­мов (в ме­ди­ци­не) и др. При твер­де­нии гипс не­сколь­ко уве­ли­чи­ва­ет­ся в объ­ё­ме (на 0,5–1%), по­это­му его мож­но ис­поль­зо­вать без за­пол­ни­те­лей (напр., в шпат­лёв­ках и шту­ка­тур­ках), не опа­са­ясь рас­трес­ки­ва­ния.