Charakterystyczne właściwości budowlanych materiałów gipsowych

Mała energochłonność produkcji spoiwa	Duża nasiąkliwość
Czystość ekologiczna	Znaczny spadek wytrzymałości przy zawilgoceniu
Krótki czas wiązania i twardnienia	Pełzanie w stanie zawilgocenia
Łatwość formowania elementów	Mała odporność na uderzenia
Uzyskiwanie gładkich powierzchni albo faktur, biała barwa
Lekkość
Mała higroskopijność – do 2%
Przepuszczalność pary wodnej
Dobra izolacyjność cieplna
Dźwiękochłonność
Niepalność i odporność ogniowa
Mrozoodporność
Wystarczająca wytrzymałość mechaniczna
Wysoka higieniczność – brak radioaktywności, brak emisji związków chemicznych, obojętność elektryczna
Korzystne oddziaływanie zdrowotne, cieplno-wilgotnościowe właściwy mikroklimat wnętrz mieszkalnych

Gips budowlany wymagania wg Normy PN – B- 30041:1997

Gips Budowlany – spoiwo powietrzne, którego głównym składnikiem jest półwodny siarczan wapnia(CaSo_4, 0,5H₂O), otrzymywany przez cząstkowe odwodnienie naturalnego kamienia gipsowego

Ze względu na uziarnienie dzieli się na dwie odmiany:

- GB-G6 - gips budowlany grubo mielony

- GB-G8 - gips budowlany drobno mielony

Ze względu na wytrzymałość w stanie słuchym dzieli się na dwa gatunki: 6 i 8

Wymagania normowe gipsu budowlanego

Wymagania	Gips budowlany
	GB-G6
Uziarnienie: odsiew na sicie o boku oczka kwadratowego, % masy gipsu, nie więcej niż	1mm
	0,75mm
	0,2mm
Wytrzymałość na zginanie [MPa], nie mniej niż	po 2h
	po wysusz. do stałej masy
Wytrzymałość na ściskanie [MPa], nie mniej niż	po 2h
	po wysusz. do stałej masy
Czas wiązania	początek wiązania, najwcześniej po upływie [min]
	koniec wiązania, najpóźniej po upływie [min]
Liczba dni od daty wysyłki, w których gips budowlanych nie powinien wskazywać odchyleń od wymagań normy	90

W zależności od przeznaczenia rozróżnia się:

-gips szpachlowy

-gips tynkarski

-klej gipsowy

Wymagania normowe gipsu specjalnego

L.p.	Wymagania	Gips szpachlowy	Gips tynkarski	Klej Gipsowy
		B	G	F
1	2	3	4	5
1	Uziarnienie: odsiew na sicie o boku oczka kwadratowego, % masy gipsu, nie więcej niż	3mm	-	-
2		1mm	0	0
3		0,2mm	2	2
4	Cza wiązania początek wiązania, nie wcześniej niż[min]	60	60	30
5	Ilość odciągniętej wody z zaczynu nie więcej niż[g]	0,5	0,5	0,5
6	Wytrzymałość na zginanie [MPa], nie mniej niż	1,5	1,0	1,5
7	Wytrzymałość na ściskanie [MPa], nie mniej niż	3,0	2,5	3,0
8	Przyczepność do podłoża [MPa] nie mniej niż	0,5	0,3	0,5
9	Okres po którym spoiwo powinno wykazywać właściwości normowe	90dni

Badania wybranych cech technicznych gipsu budowlanego wg normy PN 86/B-04360

Oznaczanie czasu wiązania.

Pomiar czasu wiązania spoiw gipsowych wykonuje się w przyrządzie Vicata przedstawionym na rysunku poniżej:

W celu badania czasu wiązania należy sporządzić zaczyn o normalnej konsystencji. Następnie należy wypełnić pierścień aparatu Vicata, przy jednoczesnym wstrząsaniu by odpowietrzyć próbkę. Tak przygotowany pierścień ustawić pod dokładnie oczyszczoną igłą instrumentu, następnie zarzucać ją w różnych miejscach zaczynu co 30 sek. (każdorazowo dokładnie ją oczyszczając). Za początek wiązania przyjmujemy moment w którym igła zatrzyma się w odległości 2 – 4 mm od płytki szklanej, a koniec wiązania – gdy igła zanurzy się w badaną górną powierzchnie zaczynu na głębokość do 1mm.

Oznaczenia uziarnienia spoiw gipsowych.

Do zbadania stopnia zmielenia spoiw gipsowych wykorzystujemy kompleks sit o wymiarach oczek 1;0,75 i 0,2mm. Należy odważyć 50g suchej próbki spoiwa po czym należy je umieścić na najgrubszym sicie i dokonać przesiewu, sprawdzając co kilka minut czy nie pozostają grudki, które należy ewentualnie rozetrzeć. Ważąc pozostałości na poszczególnych sitach uzyskujemy skład procentowy obliczając według wzoru:

$$\mathbf{x} = \frac{\mathbf{m}}{\mathbf{M}}*\mathbf{100}\%$$

gdzie,

m – masa próbki z sita

M – masa przesiewanego spoiwa

Oznaczenie wytrzymałości na zginanie.

Do badania wytrzymałości na zginanie służy aparat Michaelisa schemat przedstawiony na rysunku poniżej:

Beleczka o wymiarach 4x4x16 położona na podporach o rozstawie 10cm i obciążona siłą skupiona przyłożoną w jej środku.

Wzór do obliczenia naprężeń niszczących:

gdzie

P - siła niszcząca h – wysokość równa szerokości poprzecznej próbki ( 40 mm)

l – rozstaw podpór (100mm)

po podstawieniu:

- aparat Michaelisa R_zg=0,0234*P gdzie P(kg)

- prasa hydrauliczna R_zg=2,34*P gdzie P(kN)

Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie.

Badanie prowadzone jest w prasie hydraulicznej na połówkach beleczek, z zastosowaniem metalowych nakładek o powierzchni 25 cm².

Rc = $\frac{P}{F}*10$

P – siła niszcząca

F – powierzchnia ściskana (25 cm²)

Spoiwa wapienne

Spoiwo wapienne należy do grupy spoiw powietrznych i oparte jest na tlenku wapnia CaO.
Wapno palone (CaO) otrzymuje się przez wypalanie kamienia wapiennego (CaCO₃) w piecach szybowych, bądź obrotowych w temperaturze 950 - 1050^oC. Proces wypalania zachodzi wg reakcji

CaCO₃ <=> CaO + CO₂ + 165,5 kJ/mol

W czasie wypalania wapienia temperatura nie może być zbyt wysoka, ponieważ może wystąpić proces powlekania (oblepiania) ziarenek wapna palonego nieprzepuszczalnymi dla wody stopionymi tlenkami zanieczyszczeń. Najczęściej tymi zanieczyszczeniami są: krzemionka, tlenki żelaza, tlenki glinu lub węglan magnezu.
Zbyt wysoka temperatura wypalania daje nam tzw. wapno martwe, nie podatne na proces gaszenia. Wapno palone poddaje sie procesowi gaszenia wg reakcji

CaO + H₂O --> Ca(OH)₂ - 63,5 kJ/mol

W zależności od sposobu prowadzenia procesu gaszenia wapno dzieli się na:

- ciasto wapienne

- wapno hydratyzowane

- mleko wapienne

Ciasto wapienne otrzymywane jest w dołach do gaszenia i stanowi układ koloidalny wodorotlenku wapnia w nasyconym wodnym roztworze tegoż wodorotlenku. zawartość wody wynosi ok. 50% masy ciasta wapiennego.

Wapno hydratyzowane (sucho gaszone) jest sproszkowanym wodorotlenkiem wapnia, który otrzymuje się metodą przemysłową przez gaszenie wapna palonego małą ilością wody (ok.25%)
Mleko wapienne charakteryzuje się znacznym nadmiarem wody w układzie koloidalnym wodorotlenku wapnia.
Zaprawę murarską (wapienną) otrzymuje się poprzez zmieszanie 1 części objętościowej wapna gaszonego z 3-5 częściami piasku oraz wodą

Proces wiązania i twardnienia spoiwa wapiennego (zaprawy) zachodzi w dwóch etapach. Pierwszy etap (kilka godzin) to czas, w którym następuje proces wiązania i krzepnięcia spoiwa. Drugi etap trwający bardzo długo (do kilku lat) to okres twardnienia spoiwa.
Powyższe procesy polegają na odparowaniu wody przy równoczesnej reakcji wodorotlenku wapnia z dwutlenkiem węgla znajdującym się w powietrzu

Ca(OH)₂ + CO₂ --> CaCO₃ + H₂O + 38 kJ/mol

Proces krystalizacji i wzrostu kryształów węglanu wapnia prowadzi do powstania dużych wzajemnie poprzerastanych kryształów tworzących szkielet, od którego zależy stwardnienie spoiwa.
Wiązanie zapraw wapiennych w pomieszczeniach zamkniętych można przyśpieszyć przez spalanie koksu (wzrost temperatury i wzrost stężenia CO₂ w powietrzu)
Piasek jest biernym pod względem chemicznym składnikiem ( nie bierze udziału w procesie wiązania), jednakże ułatwia penetrację CO₂ z powietrzem w głąb zaprawy, przyspieszając w ten sposób tworzenie się CaCO₃.
Spoiwo wapienne ulega stwardnieniu tylko na powietrzu. Tak otrzymane spoiwo z czasem ulega osłabieniu w wyniku reakcji chemicznej

CaCO₃ + CO₂ + H₂ --> Ca(HCO₃)₂

Z przebiegu reakcji widzimy, że z czasem w wyniku odziaływania wody i dwutlenku wegla z powietrza, nierozpuszczalny CaCO₃ przekształca się w rozpuszczalny Ca(HCO₃)₂. Z twardej zaprawy zostaje więc wypłukany najbardziej istotny składnik - węglan wapnia.

Podstawowe badania przeprowadzane dla spoiw wapiennych.

czas i temperatura gaszenia wapna palonego mielonego – odpowiednią ilość wapna (20 g) wsypujemy do naczynia Duara i zalewamy określoną ilością (40 ml) wody destylowanej. Zamykamy kalorymetr i zaczynamy mierzyć czas aż do momentu, w którym temperatura badanej próbki osiągnie maksymalną wartość. Jest to czas gaszenia wapna. Należy wykonać dwa oznaczenia i przyjąć wartość średnią z dwóch pomiarów.

Wyniki otrzymane przez wszystkie grupy

GIPS

(przy badaniach związanych z gipsem wykorzystano zaczyn którego stosunek wody do gipsu wynosił 0,65)

Oznaczenie grubości ziaren

W celu sprawdzenia grubości gipsu próbkę o masie 50 gram przesiano kolejno przez 3 sita o różnej wielkości oczek,

Przez sito z najgrubszymi i średnimi otworami przesiewowymi została przesiana cała badana próbka, na ostatnim, osiadło 1,6g gipsu.

Stanowi to 3,2% całości masy badanej próbki – zgodnie z normą jest to gips gruby.

Po zmieszaniu 300g gipsu i 195g wody zbadano średnicę rozlewu.

Wyniosła ona 17,5 cm, wynik ten mieści się w normie.

Czas wiązania i wytrzymałość próbek gipsu.

Początek wiązania gipsu nastąpił po 17,5. Jego koniec nastąpił po 28 minutach.

Wytrzymałość próbek

Lp	Zginanie w aparacie Michaelisa [kg]	Ściskanie [kN]
		1 próbka
1	57	11,0
2	57	10,7
3	49	8,8

Lp	Rzg	śr. Rc-
1	2,6676	4,40
2	2,6676	4,38
3	2,2931	4,12

WAPNO

Oznaczenie grubości ziaren wapna hydratyzowanego

Do badania odważono 10g wapna, które następnie przesiano przez 2 sita o zróżnicowanej wielkości oczek przesiewowych (0,2mm i 0,09mm).

Na pierwszym z sit został 0,1g próbki

Na drugim 0,4g próbki

Zgodnie z norma jest to wapno drobno mielone.

Oznaczenie czasu gaszenia wapna palonego.

Do badania 2 różnych próbek wapna palonego użyto po

-40ml wody

-20g wapna

Pierwsza z próbek została ugaszona w ciągu 42 sekund, a temperatura jaka wydzieliła się przy reakcji wyniosła 58^oC

Druga z próbek została ugaszona w ciągu 23 sekund, a temperatura wyniosła 79^oC

Wnioski płynące z doświadczenia są następujące:

Wapno budowlane nie nadaje Siudo betonu komórkowego ponieważ temperatura przy zachodzeniu reakcji powinna wynosić powyżej 60^oC (spełnione tylko przez 2 próbkę), a czas trwania reakcji powinien być z zakresu 10-30 min.