spoiwa chemia 1 3

Wiązanie i twardnienie spoiw gipsowych i anhydrytowych

Mechanizm wiązania spoiw gipsowych i anhydrytowych wynika z różnic w rozpuszczalności siarczanów wapnia o różnym uwodnieniu i różnej budowie kryształów. W przypadku gipsu półwodnego można wymienić następujące etapy wiązania:

1)    rozpuszczenie półwodnego siarczanu wapnia w wodzie;

2)    uwodnienie półwodnego siarczanu wapnia do trudniej rozpuszczalnego, dwuwodnego siarczanu wapnia; powstanie roztworu przesyconego w stosunku do dwuwodnego siarczanu wapnia;

3)    krystalizacja dwuwodnego siarczanu wapnia.

W procesie krystalizacji CaS0₄-2H₂0 można z kolei wyróżnić następujące etapy:

•    powstawanie z przesyconego roztworu zarodków krystalizacji, których trwałość zależy od właściwego uformowania i wielkości (rozpuszczanie się zarodków zbyt małych);

•    wzrost kryształów, które stykając się ze sobą wytwarzają szkielet struktury;

•    rozbudowa kryształów; powstające między nimi zrosty powodują szybkie twardnienie i wzrost wytrzymałości mechanicznej.

Dalszy wzrost wytrzymałości następuje wraz z odparowaniem wody. Jest to proces odwracalny, ponieważ zawilgocenie powoduje ponowne rozpuszczanie warstwy stykowej między kryształami i w konsekwencji obniżenie wytrzymałości.

Szybkość procesu wiązania zależy od szybkości przebiegu poszczególnych etapów. Najistotniejszym czynnikiem jest rozpuszczalność spoiwa w wodzie: im spoiwo bardziej rozpuszczalne, tym szybciej wiąże. Z tego względu spoiwa oparte na półwodnym siarczanie wapnia (rys. 9.2) a i (3 należą do spoiw szybko wiążących — początek wiązania następuje po kilku minutach.

Mechanizm wiązania spoiw anhydrytowych jest podobny — anhydryt 11 (rys. 9.3) ulega uwodnieniu do dwuwodnego siarczanu wapnia. Proces ten zachodzi jednak tylko częściowo, głównie na powierzchni ziaren anhydrytu, powodując spojenie ziaren między sobą. W rezultacie w materiale po związaniu znajduje się również nieuwodniony anhydryt II, którego zwarta i gęsta struktura nadaje tworzywu wyższą wytrzymałość i odporność na ścieranie, w porównaniu z tworzywem zawierającym wyłącznie CaS0₄ 2H₂0 (rys. 9.5). Ze względu na bardzo małą rozpuszczalność anhydrytu II w wodzie, spoiwa anhydrytowe wolno wiążą i wymagają stosowania aktywatorów, takich jak wapno palone i gaszone, siarczany, ałuny itp.

W estrichgipsie rolę aktywatora spełnia CaO, który zwiększa szybkość hydratacji anhydrytu. Estrichgips zawiera również niewielką ilość gipsu półwodnego oraz domieszek ilastych; domieszki te powodują, że wykazuje on pewne właściwości hydrauliczne. Ponadto, materiał ten charakteryzuje się

78