Неорганическими вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное со временем самопроизвольно затвердевать в результате физико-химических процессов. Неорганические вяжущие делят на 2 группы: воздушные и гидравлические. Воздушные вяжущие способны затвердевать и длительное время сохранять прочность на воздухе. По химическому составу они делятся на 4 группы: гипсовые вяжущие, основой которых является сернокислый кальций; магнезиальное вяжущее, содержащее каустический магнезит; жидкое стекло – силикат натрия или калия; известковые вяжущие, состоящие главным образом из оксида кальция СаО. Гидравлические вяжущие твердеют и длительное время сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде. Они в основном состоят из из соединений четырех видов: CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3. Три основные группы гидравлических вяжущих: силикатные цементы, состоящие преимущественно из силикатов кальция; к ним относится ПЦ и его разновидности; алюминатные цементы, вяжущей основой которых являются алюминаты; главным из них является глиноземистый цемент и его разновидности; гидравлическая известь и романцемент.
Гипсовые вяжущие -это воздушные вяжущие, состоящие в основном из полуводного гипса или ангидрита и получаемые тепловой обработкой сырья и помолом. Сырье: природный гипсовый камень (CaSO42H2O) или ангидрит (CaSO4). Гипсовые вяжущие вещества подразделяются в зависимости от температуры тепловой обработки на две группы:Низкообжиговыегипсовые вяжущие получают тепловой обработкой природного гипса при температурах (110-180оС). Они состоят преимущественно из полуводного гипса CaSO40.5H2O.CaSO4*2H2O=CaSO4*0.5H2O+1.5H2O–83.47 кДж/моль. К низкообжиговым гипсовым вяжущим относятся строительный (изготовляют обжигом гипсовой породы в варочных котлах или печах, гипсовый камень сначала разламывают, а потом в виде порошка нагревают в котлах, прочность при сжатии 10-12МПа, водопотребность 50-70% ); формовочный (содержание CaSO4 в гипсовом камне не менее 95%,); высокопрочный гипс (термическая обработка под давлением пара с последующей сушкой и измельчением, содержание CaSO4 в гипсовом камне не менее 95-97%, прочность при сжатии 18-25МПа, водопотребность 30-40%). Высокообжиговыегипсовые вяжущие вещества изготавливают путем обжига гипсового камня при высоких температурах – 600-900оС. Они состоят преимущественно из ангидрита CaSO4. К ним относятся ангидритовый цемент и высокообжиговый гипс. Ангидритовый цемент получают путем совместного помола природного или искусственного ангидрита (600-700 0С) и различными минеральными активизаторами твердения (известь, обожженный доломит, горючие сланцы)водопотребность 30-35%, прочность 5-20МПа. Высокообжиговый гипс (эстрих - гипс) получают обжигом (600-700 0С) двуводного гипса с последующим измельчением. Для высокообжиговых гипсовых вяжущих прочность при сжатии 10-20МПа, водопотребность 30-35%. Тонкость помола характеризуется остатком в % на сите с сеткой № 02 (900 отв./см2<23-I, <14-II, <2-III. По срокам схватывания гипсовые вяжущие делятся на: А - быстросхватывающиеся ( 2-15 мин), Б - нормально схватывающиеся ( 6-30мин), В - медленно схватывающиеся ( более 20 мин). Прочность при изгибе 1,2-8МПа. Марки по прочности при сжатии в МПа: Г-2, Г-3,… Г-25. Марки Г-2 до Г-7 применяют для изготовления тонкостенных строительных изделий и декоративных деталей. Марки до Г-25 (Б, В) применяют в штукатурных работах, для заделки швов и в специальных целях. Для повышения прочности и ускорения сроков схватывания гипсовые вяжущие добавляют в известково-песчаные растворы.
Твердение гипсового теста .
При твердении строительного гипса происходит химическая реакция присоединения воды и образования двуводного сульфата кальция CaSO40.5H2O+1.5H2O=CaSO42H2O. При гидратации 1кг полугидрата выделяется 133кДж тепла. В теории, разработанной А. А. Байковым, твердение можно условно подразделить на три периода:1.Образование насыщенного раствора при растворении полугидрата (растворение) 2.Образование субмикрокристалловдвуводного гипса в результате прямого присоединения воды к полуводному гипсу (коллоидация) – схватывание. Отличительной особенностью этого периода является увеличение вязкости гипсового теста.3. Перекристаллизация двугидрата с образованием более крупных кристаллов (кристаллизация).
Объем твердеющего гипсового теста увеличивается на 0,5-1,0%. Это свойство используется при изготовлении архитектурных деталей и отливок из гипса, которые точно передают очертания формы.