Część pierwsza

Spoiwa gipsowe (siarczanowe) otrzymywane z surowców, których głównym składnikiem jest dwuwodny siarczan wapnia CaS0₄ • 2H₂0 iub siarczan wapnia CaS0₄.

gips CaSO₄ * 2H₂O

anhydryt CaSO₄

DLQ - wapno dolomitowe palone

Spoiwa gipsowe półwodne (właściwe):

Są one otrzymywane przez niskotemperaturową obróbkę cieplną (prażenie) gipsu surowego, w wyniku której gips częściowo traci wodę krystalizacyjną i przeobraża się w tzw. gips półwodny (półhydrat) wg reakcji:

2(CaSO₄*2H₂O) --^T---> 2CaSO₄*H₂O + 3H₂O

dwuhydrat (gips surowy) półhydrat (gips półwodny)

Gips półwodny to główny składnik tej grupy spoiw (stąd pochodzi ich nazwa).

Spoiwa gipsowe bezwodne:

a) spoiwa anhydrytowe właściwe otrzymujemy dwoma sposobami:

- Sposób I polega na obróbce cieplnej skał gipsowych w temp. 600-700oC, która prowadzi do całkowitej dehydratacji gipsu i jego przeobrażenia w anhydryt.

CaSO₄ * 2H₂O ---T---> CaSO₄ + 2H₂O

Tak otrzymany anhydryt ma wiele wspólnego z aktywatorem.

- Sposób II polega na przeróbce anhydrytu naturalnego (skały anhydrytowej) składającej się z czynności:

* wydobycie anhydrytu

* wstępne rozdrobnienie

* wysuszenie

* zmielenie wspólnie z aktywatorem.

b) Estrichgips (gips jastrychowy): otrzymuje się go przez prażenie gipsu surowego w temp. 850 - 1000^oC. Efektem prażenia jest anhydryt II i ok. 3% CaO powstającego w wyniku częściowego rozkładu CaSO4 wg reakcji:

CaSO₄ --T--> CaO + SO₂ + ½ O₂

Tlenek CaO spełnia rolę naturalnie powstającego aktywatora.

c) Do spoiw anhydrytowych specjalnych zalicza się tzw. gipsy ałunowe

Najczęściej produkuje się je przez dwukrotne wypalenie gipsu i nasycenie go po pierwszym

( KAl(SO₄)₂ * 12H₂O). Drugie wypalanie prowadzi się w temperaturze 500 - 800^oC, co prowadzi do powstania anhydrytu II.

Część druga

Spoiwa gipsowe (siarczanowe).

1Spoiwa gipsowe mają prosty skład chemiczny i mineralogiczny, są spoiwami monomineralnymi, tzn. w ich skład wchodzi jeden dominujący minerał.

2Mechanizm wiązania spoiw gipsowych jest skrajnym modelowym przykładem tzw. mechanizmu krystalizacyjnego. Na drugim końcu spektrum mechanizmu wiązania spoiw mineralnych jest tzw. mechanizm koloidalny, którego typowym przykładem jest wiązanie spoiwa krzemianowego.

3Spoiwa gipsowe mogą znaleźć szerokie zastosowanie w budownictwie do:

a)produkcji wyrobów i elementów ściennych i stropowych, zaczynów zapraw i gipsobetonu,

b)posadzek i podkładów podłogowych,

c)zapraw do robót murarskich i tynkarskich,

d)sztukaterii gipsowej,

e)szpachli i wypraw dekoracyjnych,

f)czy wreszcie do wznoszenia całych obiektów.

4Zalety:

a)możliwość regulowania czasu wiązania w szerokim przedziale czasowym od bardzo krótkiego (10-15 minut)po którym spoiwo uzyskuje cechy mechaniczne pozwalające na ich użytkowanie do bardzo długiego umożliwiającego wykorzystanie właściwości plastycznych zaczynów gipsowych,

b)dobrej przyczepności do innych materiałów budowlanych,

c)małej gęstości wyrobów i elementów,

d)możliwości formowania odlewów o różnych skomplikowanych kształtach,

e)łatwości obróbki,

f)możliwości uzyskania wysokiego stopnia wykończenia powierzchni,

g)małej przewodności cieplnej i akustycznej,

h)zdrowotnego kształtowania mikroklimatu pomieszczeń tj. zdolności do pochłaniania wilgoci z powietrza przy dużej jego wilgotności i oddawaniu jej przy niskiej wilgotności otoczenia,

i)dobra odporność ogniowa i hamowanie rozprzestrzeniania się pożaru - podczas pożaru tworzywo gipsowe pochłania duże ilości ciepła potrzebnego do odparowania wilgoci i dehydratacji gipsu; do zakończenia tego procesu temp osłony gipsowej nie przekracza 100-120⁰C,

j)niskich kosztów otrzymywania spoiw gipsowych wynikających głównie z niskiego zapotrzebowania na energie cieplną ok. 5-cio krotnie mniejszego w porównaniu do cementu.

5Wady:

a)dużą nasiąkliwość, 40%wagowych (np. cegła zwykła ceramiczna - do 15%),

b)spadek wytrzymałości w stanie zawilgoconym nawet do 70%,

c)znaczną rozmywalność pod wpływem wody bieżącej,

d)małą sprężystość,

e)korozyjne oddziaływanie na stal.

6Bilansując zalety i wady należy stwierdzić, że spoiwo gipsowe to pełnowartościowy a nie zastępczy materiał budowlany pod warunkiem stosowania go we właściwy sposób.

Podział i otrzymywanie spoiw gipsowych. 1Spoiwa gipsowe półwodne (właściwe) otrzymywane przez niskotemperaturową obróbkę cieplną (prażenie) gipsu surowego (skały gipsowej) w wyniku, której gips częściowo traci wodę krystalizacyjną i przeobraża się w tzw. gips półwodny (półhydrat) wg reakcji 2CaSO₄*2H₂O→2CaSO₄*H₂O+3H₂O.

Podziału tych spoiw dokonuje się zazwyczaj na podstawie ich zastosowania:

a)spoiwa do celów budowlanych, w których wyróżnia się: -gips budowlany zwykły (stosowany do produkcji elementów ściennych i stropowych), -gipsy budowlane specjalne np. tynkarskie, szpachlowe,

b)gipsy ceramiczne - stosowane do produkcji form ceramicznych używanych głównie w ceramice stołowej i sanitarnej, c)gips do celów medycznych -gips chirurgiczny, -gips dentystyczny. W grupie gipsów półwodnych wyróżnia się tzw. gips autoklawizowany otrzymywany przez autoklawizację lub gotowanie kamienia gipsowego w wodnych roztworach soli.

2.Spoiwa gipsowe bezwodne - są to spoiwa, których dominującym składnikiem jest bezwodny siarczan wapnia CaSO₄ tzw. anhydryt2. Sam anhydryt nie wykazuje właściwości wiążących. Staje się on spoiwem dopiero po zaktywizowaniu pewnymi związkami zwanymi aktywatorami.

Spoiwa gipsowe bezwodne dzieli się na:

a)spoiwa anhydrytowe właściwe - otrzymywane są dwoma sposobami; sposób1 - polega na obróbce cieplnej skał gipsowych w temp 600-700⁰C, która prowadzi do całkowitej dehydratacji gipsu i jego przeobrażenia w anhydryt CaSO₄*2H₂O→CaSO₄+2H₂O; sposób2 polega na przeróbce anhydrytu naturalnego (skały anhydrytowej) składającej się z czynności: -wydobycie anhydrytu, -wstępnego rozdrobnienia, -wysuszenia, -zmielenia wspólnie z aktywatorem,

b)estrichgips (gips jastrychowy) - otrzymuje się przez prażenie gipsu surowego w temp 850-1000⁰C; efektem prażenia jest anhydryt2 i około 3%CaO powstałego w wyniku częściowego rozkładu CaSO₄ wg r CaSO₄→^TCaO+SO₂+0,5O₂; tlenek CaO spełnia rolę naturalnie powstającego aktywatora,

c)spoiwa anhydrytowe specjalne - zalicza się do nich tzw. gipsy ałunowe; najczęściej produkuje się je przez dwukrotne wypalenie gipsu i nasycenie go po pierwszym wypaleniu (w150-180⁰C) roztworem ałunu gipsowo-potasowego lub glinowo-sodowego {KAl(SO₄)₂*12H₂O}; drugie wypalenie prowadzi się w temp 500-800⁰C, co prowadzi do powstania anhydrytu2.

Zalety gipsu jastrychowego i ałunowego:

a)większa odporność na działanie wody i czynników atmosferycznych w tym działania mrozu, b)większy współczynnik rozmiękania W,

c)większa wytrzymałość mechaniczna na ściskanie,

d)większa twardość i odporność na ścieranie,

e)możliwość polerowania powierzchni.

Gips - krystalizuje w układzie jednoskośnym. Dzięki uprzywilejowanemu rozrostowi w kierunku płaszczyzny (010) kryształy gipsu naturalnego (powstającego w przyrodzie) mają najczęściej kształt płytek rzadziej słupkowy. Występują także w formie zbliźniaczonej w postaci zwanej w mineralogii jaskółczym ogonem. Kryształy gipsu wykazują według płaszczyzny (010) doskonałą łupliwość wynikającą z warstwowej budowy gipsu.

W strukturze gipsu wyróżnić można:

a)warstwy zbudowane z dwóch równoległych płaszczyzn tetraedrycznych anionów (SO₄)² powiązanych ze sobą poprzez kationy Ca²⁺,

b)oraz warstwy cząsteczek wody przedzielające podwójne warstwy siarczanu wapniowego, 1i2 warstwa CaSo₄, 3 warstwa H₂O, 4i5 warstwa CaSO₄, 6 warstwa H₂O,

c)anion siarczanowy SO₄^2- ma kształt czworościanu foremnego,

d)w obrębie podwójnej warstwy CaSO₄ realizuje się wiązanie typu jonowego (SO₄)^2--Ca²⁺.

---