Минерал гипс: описание и применение. Гипс как строительный и отделочный материал

⁰

Гипс – материал белого цвета, который широко применяют в строительстве с древних времён, а так же в других сферах жизнедеятельности человека.

Строительный гипс получают из гипсового камня. Это мягкий пластичный минерал, относящийся к классу сульфатов. Он имеет волокнистое или зернистое строение с плотностью до 2320 кг/м³, образован из разрушенных горных пород и их химических осадков, после испарения древнего океана. Строительный гипс получают из волокнистой разновидности гипсового камня и называют селенитом, а из зернистого минерала получают .

Гипсовая лепнина

Свойства гипса

Ценнейшим свойством гипса являются его вяжущие способности. Гипс получают путём обжига гипсового камня с последующим измельчением. Гипс подразделяют на фракции:
I - фракция грубого помола.
II - фракция среднего помола.
III - фракция тонкого помола.

В зависимости от примесей исходного минерала строительный гипс, различается по срокам схватывания:
А - гипс схватывается за 2-15 мин – быстро.
Б - гипс схватывается за 6-30 мин – нормально.
В - гипс схватывается за 30 минут и более – медленно.

При отливе лепных фигур, гипс проникает во все детали формы, а при затвердевании он расширяется и слегка нагревается. Уже через два часа после высыхания гипса, его прочность увеличивается в 2 раза.

Гипс имеет следующие недостатки: работать с ним нужно быстро и осторожно. Срок его годности не велик, всего через три месяца хранения он теряет около половины своих качеств. С изделиями из гипса нужно обращаться бережно, они хрупкие, их легко поцарапать, они не водостойкие.

Прочность и маркировка гипса

Для определения прочности гипса применяют 12 марок, которые обозначаются буквой Г и цифрами, указывающими на предел прочности гипса на сжатие в 1 МПа или 10кг/см2: -2, -3, -4, -5, -6, -7, -10, -13, -16, -19, -22, -25. Прочность Г-19 равняется 19МПа.

В зависимости от марки его применяют для различных целей. Элементы гипсового декора – лепнину производят из гипса, начиная от М-7 и выше. Для строительных нужд из гипса производят различные изделия: гипсокартон, плиты из гипса для перегородок.

Гипс - природный минерал из класса сульфатов. Из всех природных сульфатов в строительной индустрии имеет наибольшее значение. В природе находится в виде дигидрата - двуводный сульфат кальция CaSO 4 . 2H 2 O и в безводном состоянии - ангидрит CaSO 4 .

В основном гипс используют преимущественно как сырье для производства низко- и высокообжиговых гипсовых вяжущих и в качестве добавки, вводимой при помоле клинкера портландцемента и его разновидностей с целью регулирования сроков схватывания.

Другим направлением использования природного гипса является изготовление стеновых и перегородочных изделий, что обусловлено его низкой теплопроводностью: при 30°С 0,28-0,34 Вт/(м.K).

Природный двуводный гипс - горная порода осадочного происхождения, сложенная в основном из крупных и мелких кристаллов CaSO 4 . 2H 2 O. Сростки кристаллов гипса могут образовывать гипсовые розы . Плотные образования гипса называют гипсовым камнем .

Структурные различия

По внешнему виду и строению горной породы различают:

кристаллический прозрачный гипс;
пойкилитовый или песчанистый гипс - кристаллы, переполненные песком.
Пойкилит (англ. Poikilite) - кристалл или зерно, в котором содержатся многочисленные включения других минералов, которые были захвачены во время роста индивида.
гипсовый шпат - пластинчатый минерал с плоскими прозрачными кристаллами слоистой структуры, индивиды довольно крупных размеров, прозрачные (марьин глаз);
селенит - параллельно-тонковолокнистый гипс, желтоватого цвета с шелковистым блеском
зернистый гипс;
алебастр

Различают кристаллическую, волокнистую, зернистую и песчанистую разности гипса.

Под разностью подразумевают совокупность минеральных индивидов одного минерального вида, различающиеся по морфологическим признакам. Например, разности гипса: "марьино стекло" - пластинчатый гипс, селенит - волокнистый гипс.

Гипс образует сплошные мраморовидные массы, жилковатые скопления, а также единичные кристаллы и друзы. Облик его кристаллов обычно пластинчатый, столбчатый и игольчатый.

Физические свойства гипса

Кристаллическая решетка двуводного гипса и ангидрита

В кристаллической решетке двуводного гипса каждый атом кальция окружен шестью комплексными группами, состоящими из четырех тетраэдров и двух молекул воды. Структура кристаллической решетки этого соединения слоистая. Слои образованы, с одной стороны, ионами Са 2 + и группами SO 4 -2 , а с другой - молекулами воды. Каждая молекула воды связана как с ионами Са 2+, так и с ближним сульфатным тетраэдром. Внутри слоя, содержащего ионы Са 2 + и SO 4 -2 имеются относительно прочные (ионные) связи, в то время как в направлении к слоям, содержащим молекулы воды, связь слоев значительно слабее. Поэтому при тепловой обработке двуводный гипс легко теряет воду (процесс дегидратации). На практике этот процесс можно проводить до различной степени его завершенности и в зависимости от этого получать гипсовые вяжущие различных модификаций с различными свойствами.

В кристаллической решетке ангидрита ионы серы располагаются в центрах тетраэдрических групп кислорода, а каждый ион кальция окружен восемью ионами. Большей частью ангидрит образует сплошные массы, но встречаются кубические, короткостолбчатые и другие кристаллы.

Нагревание гипса

Под паяльной трубкой гипс теряет воду, расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На кривых нагревания гипса наблюдаются три эффекта:

при 80-90°С выделяется некоторое количество Н 2 0;
при 140°С гипс переходит в полугидрат;
при температуре 140-220°С происходит полное выделение воды;
при температуре 400°С гипс оказывается намертво обожженным.

Растворимость гипса

Гипс обладает заметной растворимостью в воде (около 2 г/л при 20°С). Замечательной особенностью гипса является то, что растворимость его при повышении температуры достигает максимума при 37-38 °С, а затем довольно быстро падает.

Наибольшее снижение растворимости устанавливается при температурах свыше 107 °С вследствие образования "полугидрата" - CaSO 4 . 0,5H 2 O. Растворимость гипса увеличивается в присутствии некоторых электролитов (например, NaCl, (NH 4) 2 SO 4 и минеральных кислот).

Из раствора гипс кристаллизуется в виде характерных игольчатых кристаллов, белых или окрашенных примесями.

Гипс от греческого - штукатурка, легко определяется по следующим свойствам:

низкая твердость;
обильный возгон воды в закрытой трубке;
в пламени спиртовки белеет (мутнеет) и рассыпается в порошок, плавится в белую эмаль, которая дает щелочную реакцию;
относительно плохо растворяется в воде и кислотах.

Растворение ангидрита ⎼ это непосредственное взаимодействие воды и сульфата кальция, насыщение наступает, когда энергия гидратированного иона станет равна энергии иона в решетке. Обычно такое растворение сопровождается небольшим тепловыделением (не всегда и не для всех солей). Основным фактором влияния при этом является температура.

Процесс растворения солей зависит и от свойств растворителя (воды), его минерализации, состава и рН-среды. Так, растворимость гипса возрастает с увеличением от содержания в воде солей хлористого натрия и магния. В дистиллированной воде растворимость гипса составляет 2 г/л, а в высококонцентрированных растворах NaCl (100 г/л) или MgCl (200 г/л) растворимость гипса увеличивается соответственно до 6,5 и 10 г/л.

Гипс хорошо растворяется в щелочах и соляной кислоте. С ростом концентрации раствора щелочи от 0,1 н. до 1 н. растворимость гипса резко возрастает. Таким образом, в зависимости от минерализации и состава растворителя скорость растворения гипса может изменяться в широких пределах, что необходимо учитывать при его выщелачивании из породы.

CaSO 4 + NaCl = NaSO 4 + CaCl 2

CaSO 4 + MgCl = MgSO 4 + CaCl 2

Разновидность гипса

Селенит

Селенит - это волокнистая разность гипса, полупрозрачный минерал, прочнее алебастра. Мягкий, твёрдость 2 по шкале Мооса (легко царапается ногтем). В качестве включений может содержать глину, песок, редко - гематит, серу, органические примеси.

Имеет шелковистый блеск. После полировки благодаря параллельно расположенным волокнам имеет красивый переливчатый оптический эффект, аналогичный эффекту кошачьего глаза..

Цветовая гамма представлена розовыми, голубыми, желтыми и красновато-перламутровыми оттенками. Можно встретить и кристально-белый селенит.

Применяется как поделочный камень для изготовления бижутерии, фигурок, резных художественно-бытовых изделий. Легко шлифуется наждачной бумагой и хорошо полируется. Изделия из селенита легко затираются и теряют полировку из-за малой твёрдости и после эксплуатации требуют повторной обработки.

Алебастр

Название "alabastrites", появилось от названия города Алебастрон в Египте, где камень добывался. Алебастр высоко ценился и использовался для изготовления маленьких сосудов для парфюмерных изделий и ваз для мазей. Нарезанный тонкими листами, алебастр достаточно прозрачен поэтому использовался для "остекления" окон.

Сегодня алебастр это основное сырье для производства гипса - порошкообразного вяжущего материала, получаемого путём термической обработки природного двухводного гипса CaSO 4 . 2H 2 O при температуре от 100°C и выше.

Напомню, что алебастр - наиболее чистый тонкозернистый гипс, напоминающую по внешнему виду мрамор, белого цвета или светлоокрашенный.

Ангидрит

Ангидрит (от др.-греч. "лишённый воды") - безводный сульфат кальция. Ангидрит может быть белым, голубоватым, сероватым, реже красноватым.

При добавлении воды увеличивается в объёме примерно на 30 % и постепенно превращается в двуводный гипс.

Отложения ангидрита образуются в осадочных толщах главным образом в результате обезвоживания отложений гипса.

Ангидрит иногда используется как дешёвый декоративно-поделочный камень, по твёрдости занимающий промежуточное положение между яшмой, нефритом и агатом, с одной стороны, и мягким селенитом и кальцитом - с другой.

В наши дни применяется для производства безобжиговых и высокообжиговых гипсовых вяжущих веществ, а также в качестве добавки для производства цемента.

Гипсовые повязки широко распространены в травматологии и ортопедии и применяются для удержания отломков костей и суставов в приданном им положении.

Медицинский гипс – полуводная сернокислая соль кальция, выпускается в виде порошка. При соединении с водой через 5–7 мин начинается процесс отвердения гипса, который заканчивается через 10–15 мин. Полную прочность гипс приобретает после высыхания всей повязки.

Используя различные добавки можно ускорить или, наоборот, замедлить процесс твердения гипса. Если гипс плохо застывает, его нужно замачивать в теплой воде (35–40 °C). В воду можно добавить алюминиевых квасцов из расчета 5–10 г на 1 л или поваренную соль (1 столовая ложка на 1л). А 3 % раствор крахмала, глицерин задерживают схватывание гипса.

Так как гипс очень гигроскопичен, его хранят в сухом теплом месте.

Гипсовые бинты изготовляют из обычных марлевых. Для этого бинт постепенно разматывают и наносят на него тонкий слой порошка гипса, после чего бинт снова рыхло скатывают в рулон.

Очень удобны для работы готовые гипсовые неосыпающиеся бинты. Гипсовая повязка предназначена для выполнения следующих манипуляций: обезболивания переломов, ручной репозиции отломков костей и репозиции с помощью вытягивающих аппаратов, наложения клеевого вытяжения, гипсовых и клеевых повязок. В некоторых случаях допустимо производить наложение скелетного вытяжения.

Гипсовые бинты опускают в холодную или слегка подогретую воду, при этом хорошо видны пузырьки воздуха, выделяющиеся при намокании бинтов. В этот момент не следует надавливать на бинты, так как часть бинта может не пропитаться водой. Через 2–3 мин бинты готовы к применению. Их вынимают, слегка отжимают и раскатывают на гипсовальном столе или непосредственно бинтуют поврежденную часть тела больного. Чтобы повязка была достаточно прочной, нужно не менее 5 слоев бинта. При наложении больших гипсовых повязок не следует замачивать сразу все бинты, иначе сестра не успеет использовать часть бинтов в течение 10 мин, они затвердеют и будут непригодны для дальнейшего применения.

Правила наложения повязок:

– перед раскатыванием гипса измеряют длину накладываемой повязки по здоровой конечности;

– в большинстве случаев повязку накладывают в положении больного лежа. Часть тела, на которую накладывают повязку, приподнимают над уровнем стола при помощи различных приспособлений;

– гипсовая повязка должна предупреждать образование тугоподвижности в суставах в функционально невыгодном (порочном) положении. Для этого стопу устанавливают под прямым углом к оси голени, голень – в положении легкого сгибания (165°) в коленном суставе, бедро – в положении разгибания в тазобедренном суставе. Даже при образовании контрактуры в суставах нижняя конечность в этом случае будет опорной, и больной сможет ходить. На верхней конечности пальцы устанавливают в положении легкого ладонного сгибания с противопостановлением I пальца, кисть – в положении тыльного разгибания под углом 45° в лучезапястном суставе, предплечье сгибателя – под углом 90-100° в локтевом суставе, плечо отводят от туловища под углом 15–20° при помощи ватно-марлевого валика, подложенного в подмышечную впадину. При некоторых заболеваниях и в повреждениях по указанию травматолога на срок не более полутора– двух месяцев может быть наложена повязка в так называемом порочном положении. Через 3–4 недели при появлении начальной консолидации отломков повязку снимают, устанавливают конечность в правильное положение и фиксируют гипсом;

– гипсовые бинты должны ложиться равномерно, без складок и перегибов. Не владеющий приемами десмургии не должен накладывать гипсовые повязки;

– места, подверженные наибольшей нагрузке, дополнительно укрепляют (область суставов, подошва стопы и пр.);

– периферический отдел конечности (пальцы стопы, кисти) оставляют открытым и доступным для наблюдения с тем, чтобы вовремя заметить симптомы сдавливания конечности и рассечь повязку;

– до застывания гипса повязка должна быть хорошо отмоделирована. Поглаживанием повязке придают форму части тела. Повязка должна быть точным слепком этой части тела со всеми ее выступами и впадинами;

– после наложения повязки производят ее маркировку, т. е. наносят на нее схему перелома, дату перелома, дату наложения повязки, дату снятия повязки, фамилию врача.

Способы наложения гипсовых повязок. По способу наложения гипсовые повязки делят на подкладочные и бесподкладочные . При подкладочных повязках конечность или другую часть тела вначале обматывают тонким слоем ваты, затем поверх ваты накладывают гипсовые бинты. Бесподкладочные повязки накладывают непосредственно на кожу. Предварительно костные выступы (область лодыжек, мыщелков бедра, ости подвздошных костей и т. д.) изолируют тонким слоем ваты. Первые повязки не сдавливают конечность и не дают пролежней от гипса, но не фиксируют достаточно прочно отломки костей, поэтому при их наложении часто происходит вторичное смещение отломков. Бесподкладочные повязки при невнимательном наблюдении могут вызвать сдавливание конечности вплоть до ее некроза и пролежни на коже.

По строению гипсовые повязки делятся на лонгетные и циркулярные . Циркулярная гипсовая повязка охватывает поврежденную часть тела со всех сторон, лонгетная – только с одной. Разновидностью циркулярных повязок являются окончатые и мостовидные повязки. Окончатая повязка – это циркулярная повязка, в которой вырезано окно над раной, свищом, дренажем и т. п. Нужно следить, чтобы края гипса в области окна не врезались в кожу, иначе при ходьбе мягкие ткани отекут, что ухудшит условия заживления раны. Выпячиванию мягких тканей можно помешать, если каждый раз после перевязки закрывать окно гипсовым лоскутом.

Мостовидная повязка показана в тех случаях, когда рана располагается во всей окружности конечности. Вначале проксимальнее и дистальнее раны накладывают циркулярные повязки, затем обе повязки соединяют между собой П-образно изогнутыми металлическими стременами. При соединении только гипсовыми бинтами мост непрочен и ломается от тяжести периферического отдела повязки.

Повязки, накладываемые на различные части тела, имеют свои названия, например корсет-кокситная повязка, «сапожок» и т. д. Повязка, фиксирующая только один сустав, называется тутором. Все другие повязки должны обеспечивать неподвижность не менее 2 соседних суставов, а тазобедренная – трех.

Гипсовую лонгету на предплечье накладывают чаще всего при переломах лучевой кости в типичном месте. Бинты раскладывают равномерно на всю длину предплечья от локтевого сустава до основания пальцев кисти. Гипсовая лонгета на область голеностопного сустава показана при переломах наружной лодыжки без смещения отломка и разрывах связок голеностопного сустава. Гипсовые бинты раскатывают с постепенным расширением в верхней части повязки. Замеряют длину стопы больного и соответственно на лонгете делают 2 надреза в поперечном направлении на месте сгиба повязки. Лонгету моделируют и укрепляют мягким бинтом. Лонгеты очень легко превратить в циркулярные повязки. Для этого достаточно их укрепить на конечности не марлевым, а 4–5 слоями гипсового бинта.

Подкладочная циркулярная гипсовая повязка накладывается после ортопедических операций и в тех случаях, когда отломки костей спаяны костной мозолью и не могут сместиться. Сначала конечность обматывают тонким слоем ваты, для чего берут серую вату, скатанную в рулон. Обкладывать отдельными кусками ваты разной толщины нельзя, так как вата сваляется, и повязка будет доставлять больному много неудобств при ношении. После этого поверх ваты накладывают гипсовыми бинтами циркулярную повязку в 5–6 слоев.

Снятие гипсовой повязки. Повязку снимают с помощью гипсовых ножниц, пилки, гипсовых щипцов и металлического шпателя. Если повязка свободна, то для ее снятия можно сразу применить гипсовые ножницы. В других случаях надо вначале просунуть под повязку шпатель с тем, чтобы защитить кожу от порезов ножницами. Повязки разрезают на той стороне, где больше мягких тканей. Например, циркулярную повязку до средней трети бедра – по задненаружной поверхности, корсет– на спине и т. д. Для снятия лонгеты достаточно разрезать мягкий бинт.

Вот уже много столетий в архитектуре государств, имеющих в основе хорошо развитую культуру и искусство, ценящих прекрасное и неординарное, сохраняющих свои исторические памятники и традиции в строительстве и отделке, используется такой материал, как гипс.

В первую очередь это связано с его свойствами — пластичностью, естественной однородностью, однотонностью окраски, итоговой твердостью, что позволяет создавать абсолютно любые формы, будь то барельефный рисунок, орнамент из элементов лепнины или скульптура. При правильной эксплуатации, хороших условиях хранения, аккуратной реставрации созданные изделия могут служить вечно. Пример тому — и храмов по всему миру, сохранивших неповторимый интерьер с прошлых веков до наших дней.

Что нужно знать мастеру про свойства гипса и изделий из него

Гипс обладает таким количеством преимуществ, что его можно назвать поистине уникальным материалом.

Экологичность и натуральность. Гипс — полностью природный материал, его до сих пор добывают дедовским способом. Он максимально экологичен, что ставит такое сырье на много ступеней выше любого современного стройматериала.
Способность улучшать микроклимат. Давно замечено, что в помещениях, отделанных лепниной, дышится очень легко, даже если на улице стоит жара или льет дождь. Это легко объясняется тем, что застывший гипсовый раствор обладает способностью влагообмена: повышенная влага им впитывается, а при недостаточном количестве воды в воздухе — отдается.
Отзывчивость к реставрации. В отличие от стекла, кожи, древесины, камня и даже металла, лепнина подлежит полному восстановлению. При грамотно выполненных ремонтных работах она может выглядеть идеально, даже если ей сто лет. Попробуйте воссоздать утраченную часть фарфоровой или каменной чаши так, чтобы она смотрелась как новая. Согласитесь, это невозможно. А вот гипсовые изделия после реставрации не содержат видимых следов работы мастера.
Безграничные возможности декора. В умелых руках гипс принимает любые формы, на нем видны даже мельчайшие детали. Его можно окрашивать, патинировать, покрывать различными составами, придающими блеск или другие визуальные качества. Более того, он не подлежит усадке, поэтому готовый декор останется в первозданном виде ровно столько, сколько этого захочет владелец помещения.

Эти свойства были определяющими при выборе варианта много веков назад, остаются они актуальными и по сей день. До сих пор самые обеспеченные люди предпочитают украшать свои родовые поместья лепниной, а общественные культурные сооружения — храмы, библиотеки, музеи — без такого декора просто немыслимы. Оформление помещения настоящей лепниной (не стоит путать с дешевкой из полиуретана) — признак великолепного художественного вкуса и аристократизма.

Где можно применять гипс (алебастр)

Гипс используется в быту довольно часто:

строительные работы — выравнивание внутренних и внешних стен, потолков, вентиляционных коробов, изготовление перегородок;
изготовление огнезащитных барьеров и звукопоглощающих конструкций;
производство — гипсокартон, сухая штукатурка, арболит, гипсостружечные и гипсоволокнистые плиты и т.д.;
отделка — оформление интерьера, ландшафтный дизайн, архитектурные элементы, лепнина, плитка, сувенирные предметы и т.д.;
ремонт поврежденной лепнины и прочих изделий из алебастра;
как элемент гипсоцемента высокого качества.

Характеристики гипса для строительных и отделочных растворов

Современный строительный гипс (второе название — алебастр), используемый для приготовления раствора, производится классическим способом термообработки гипсового камня (150-180°С), добытого в карьерах. Полученное сырье проходит стадии размола и просева, в итоге получается однородный порошок с разным размером частиц — грубого, среднего и тонкого помолов.

Определяют степень помола до сих пор тем же способом, что и 500 лет назад. Полученный порошок отсевают на мелкоячеистом сите (0,2 мм). Остаток, который не прошел сквозь сетку, взвешивают, определяя его массу (в процентах от общего веса).

Если крупных частиц осталось много — до 23%, — полученному сырью присваивают индекс I, что соответствует грубому помолу.
До 14% — индекс II — средний помол.
До 2% — индекс III — высококачественный тонкий помол.

Чем тоньше степень размельчения, тем быстрее будет схватываться раствор. Чтобы установить окончательный вердикт по качеству, полученный порошок исследуют на приборе АДП-1 (ПСХ-2), определяя его удельную поверхность. Она должна соответствовать ГОСТ 23789-79.

Важный параметр — вязкость раствора, определяется стандартом ГОСТ 125-79 и зависит как раз от степени помола, потому что размер частиц напрямую влияет на водопотребность. Считается, что для гидратации полуводного алебастра до степени двуводного хватило бы 18,6 % воды, но такой раствор не подходит для строительных работ, поэтому нормальная вязкость достигается путем добавления 50-70 % воды (3-полугидрат). Если нужен густой раствор, то ограничиваются 35-45 % воды, получая а-полугидрат. Стандартная консистенция определяется параметром расплыва массы, который не должен превышать диаметр 180±5 мм.

Насыпная плотность гипсового порошка в естественном виде — 800-1100 кг/куб. м, в уплотненном — 1250-1450 кг/куб. м. Плотность готового алебастра составляет 2,6-2,75 г/куб. см.

Процесс производства строительного гипса может идти и в ином порядке: помол-отсев-обжиг. Если требуется изготовить особые виды этого материала (медицинский или формовочный), то технология может быть изменена. При прогреве гипсового камня в вакууме при снижении температуры до 100°С на выходе получается высокопрочный алебастр.

Деформативность алебастра

Гипс при высыхании может измениться в объеме. Но в отличие от многих материалов, его объем не уменьшается, а, наоборот, увеличивается. Деформативность может достигать 1%. Это качество является большим плюсом при изготовлении скульптур и лепнины, так как раствор идеально заполняет формы, позволяя получить очень четкий рисунок, без потери мелких деталей.

Способность к расширению зависит от количества в составе материала растворимого ангидрита. Наибольшей деформативности подвержен гипс, прошедший обжиг при повышенных температурах. Снизить данный показатель можно несколькими способами:

повышением количества воды;
введением замедлителей твердения;
добавкой 1% негашеной извести до 0,1% .

При неправильном приготовлении раствора или при создании масштабных изделий возможна значительная усадка, что приводит к растрескиванию гипса. Нивелировать процесс можно, применяя минеральные добавки.

Если неправильно рассчитано соотношение пластичности раствора к изгибающим нагрузкам, возможны и пластические деформации, вероятность которых сводится к нулю, когда лепнина хорошо высушена. При высокой влажности ползучесть гипса может быть довольно велика и визуально заметна. Снизить пластические искажения можно пуццолановыми гидравлическими присадками в комплексе с портландцементом.

Прочность гипса

Гипс принято считать материалом хрупким. На самом деле он действительно легко раскалывается, если по нему нанести целенаправленный удар. В то же время именно гипс способен выдерживать большие нагрузки на сжатие, что очень важно для материалов, применяемых в строительстве. Свойства современного гипса определяются нормами ГОСТ 23789-79 и ГОСТ 125-79. Чтобы понять, как правильно обращаться с этим материалом, необходимо ознакомиться с рядом понятий и характеристик, непосредственно влияющих на прочность.

Предел прочности на сжатие. Для определения прочности полуводного гипса специалист изготавливает из опытного раствора бруски размерами 4х4х16 см. На застывание отводится 2 часа, после чего образцы испытывают на изгиб и сжатие. Предел прочности готовых изделий делится на 12 марок: от Г-2 до Г-7, от Г-10 с шагом 3 до Г-25, где цифра означает крепость на сжатие, например, гипс марки Г-7 выдержит давление до 7 кг/кв. см.
Комплексная оценка. Дополнительной маркировкой служит скорость твердения (А, В, С) и индекс помола. Высшая категория качества имеет характеристики от Г-5, индекс III. К гипсу, предназначенному для производства форм для фарфорово-фаянсовых и керамических изделий, предъявляются повышенные требования. Марка от Г-10, схватывание 6-30 минут, тонкость помола — остаток не более 1%, водопоглощение от 30%, объемное расширение после отвердения до 0,15 %.
Пористость. Готовые гипсовые изделия достаточно твердые и пористые, объем пор может превышать 60%, минимум — 40% (плотный алебастр). Чем больше воды — тем более пористым и менее прочным будет изделие, поэтому нормы нарушать нельзя. Определяя количество воды для раствора, важно учитывать степень помола порошка. Чем мельче частицы, тем больше воды может взять смесь, однако это как раз тот случай, когда с увеличением содержания воды (в пределах ГОСТ) итоговая прочность изделий не снижается, а несколько повышается. Именно поэтому для самых прочных гипсовых отливков мастера предпочитают брать порошок с минимальным размером частиц.
Водогипсовое отношение. Уменьшением водогипсового отношения до 0,4 можно повысить прочность алебастра до 300%, поэтому многие мастера предпочитают работать с сырьем, имеющим низкую водопотребность. Снижения этого показателя можно добиться с помощью применения специальных добавок — замедлителей схватывания, например, водорастворимых полимеров или синтетических жирных кислот. Данный прием позволяет снизить густоту смеси до 15%, что повышает прочность готовой лепнины.
Предел прочности на растяжение. Показатели прочности на растяжение и сжатие у гипсовых изделий всегда разные. Следует учитывать, что алебастр выносит растяжение в 10 раз хуже, чем сжатие, поэтому его нельзя применять в условиях, где возможно изменение характеристик основы.
Влияние влажности на прочность. Еще один важный момент — влияние влажности на прочность. Чем выше содержание воды в воздухе, тем ниже прочность гипса на сжатие. Например, увлажнение лепнины всего на 1 % (при относительной влажности воздуха 90 — 100 %), может снизить прочность до 70 %. Влагонасыщение до 15 % приводит к снижению прочности наполовину. Водонасыщение до 40 % (полное) грозит разрушением образца, если он имел водогипсовое отношение 0,5. Более плотные изделия выносят повышенную влажность лучше. В то же время не стоит думать, что любой катаклизм может уничтожить гипсовые слепки. Достаточно аккуратно просушить изделия, как их прежние качества вернутся.
Коэффициент размягчения. Зависимость изделий из этого материала от влагосодержания определяется коэффициентом размягчения. Его вычисляют в следующем порядке: сначала образцы насыщают влагой, затем высушивают, высчитывая отношение полученных показателей. Итоговый результат, как уже говорилось, напрямую зависит от плотности образца и может колебаться от 0,3 до 0,5 (чем жестче раствор — тем выше). Стоит учитывать, что с применением органических добавок можно ожидать ухудшения прочности, минеральные присадки влияют незначительно.

Сроки и метод хранения гипса

Хранение сухих порошков требует низкого уровня влажности, поэтому мешки (или россыпь в ящиках) обычно держат на высоких стеллажах (от 50 см). Сроки хранения должны соблюдаться безукоризненно по ГОСТ 2226-75. Порошок, используемый в керамической и фарфоровой промышленности, нельзя хранить россыпью.

Покупая гипс, нужно обязательно обращать внимание на его срок годности, так как во время хранения полуводного гипса его свойства, даже при соблюдении всех норм, изменяются. Особенно это заметно в первый месяц, когда из-за влияния влажности воздуха снижается его водопотребность, и при превышении сроков хранения.

Процесс можно представить так.

Сухой свежий гипс начинает взаимодействовать с влагой, в результате чего на поверхности зерна полуводного гипса образуется пленка из молекул двугидрата.
При замешивании раствора из такого сырья можно отметить его длительное застывание, так как пленка не дает полугидрату быстро связываться с водой.
Водопотребность снижается, а прочность готовых слепков вследствие этого повышается.

При длительной выдержке процесс усугубляется.

Толщина пленки двугидрата увеличивается, приводя к перегидратации порошка.
Увеличивается водопотребность, снижаются пластичность, срок схватывания и прочность.

Иными словами, идеален для работы свежий алебастр со сроком хранения 1-2 месяца.

Как сделать раствор гипса

Прежде чем сделать раствор (тесто), вы должны подготовить все для работы. Если об этом не позаботиться, то можно не получить нужного результата, так как смесь застынет очень быстро.

Рецепты раствора для заливки форм.

Вам понадобится приготовить 2 весовых части алебастра и 1 часть воды. Сначала налейте в емкость воду, после чего медленно засыпайте сухой порошок, интенсивно размешивая деревянной лопаткой или строительным миксером. Такой раствор может застывать 4-30 минут (в зависимости от тонкости размола).
В готовый раствор добавьте до 2% клея животного происхождения (предварительно растворив его в воде) или известковый раствор — это продлит время застывания.

Имейте в виду, что алебастр практически не расширяется при застывании, максимальное увеличение объема — до 1%, но и его нужно учитывать.

Как регулировать сроки схватывания гипса

Как было сказано выше, гипсовый раствор имеет склонность к быстрому затвердению, но этот процесс можно регулировать. В первую очередь мастер должен понимать, что именно ему нужно. Если он выполняет отливки, то высокая скорость затвердевания просто необходима, поэтому стоит выбирать сырье соответствующего качества. Если же производятся отделочные или реставрационные работы, то скорость застывания стоит снижать для получения времени, необходимого для производства того или иного действия.

По времени застывания растворы получаются следующими.

Быстро твердеющий — 2-15 минут с момента изготовления раствора.
Нормально твердеющий — 6-30 минут.
Медленно твердеющий — от 20 минут.

Срок схватывания зависит сразу от нескольких факторов:

тонкость помола (чем мельче частицы, тем быстрее);
свойства порошка (полуводный гипс, включающий элементы двугидрата, схватывается значительно быстрее);
технология изготовления (влияет температура и длительность прокаливания сырья);
срок хранения;
температура сырья и воды для затвора: холодное тесто твердеет дольше, чем нагретое до 40-45°, перегретое до 90° не схватывается вообще из-за потери растворимости полуводного гипса, он более не переходит в состояние двугидрата;
процентное соотношение воды и порошка (чем меньше воды, тем быстрее идет затвердевание);
качество и интенсивность замешивания;
наличие добавок (песок, шлак, опилки, полимеры и специальные химические добавки снижают срок затвердевания раствора).

Как выбрать добавки для гипса

На сегодня существует очень много различных добавок для растворов, все они имеют разный принцип действия и состав. Если вы решили делать смесь самостоятельно, не забывайте о том, что пропорции должны соблюдаться в идеале. Нарушение этого требования ведет к ухудшению качества готовых изделий: снижению твердости, увеличению способности к поглощению влаги и удержанию сырости, уменьшению пластичности раствора и прочим негативным моментам.

Ознакомьтесь с каталогом гипсовых изделий Gessostar

Всего можно выделить 5 видов добавок.

Электролиты . В данную группу объединяют присадки, влияющие на растворимость сырья без прохождения химических реакций. Процентное содержание не должно превышать 0,2-3%.

Ускоряют: Na2S04 KC1.
Снижают: этиловый спирт, аммиак и др.
Может служить ускорителем и замедлителем: NaCl.

Ингибиторы . Присадки-замедлители, вступающие в реакцию и образующие малодиссоциирующие соединения. Процентное содержание не должно превышать 0,2-3%.

Борная кислота, фосфат натрия и бура;
5-10-процентный столярный клей;
C6H5OH;
5-процентный – сахара и др.

Катализаторы . Присадки-ускорители, усиливающими кристаллизацию. Процентное содержание не должно превышать 0,2-3%.

СаНР04-2Н20 , CaS04-2FI20, KCl и другие соли.

ПАВ . Поверхностно-активные вещества, снижающие кристаллизацию и повышающие пластичность теста. Эти добавки значительно влияют и на твердость готовых изделий, повышая ее. Процентное содержание зависит от качества сырья и может регулироваться мастером опытным путем (0,1-0,3%).

Известково-клеевой раствор, кератин.

Комплексные добавки . Опытные мастера редко используют какое-то одно вещество и имеют свои рецепты приготовления раствора, поэтому качество изделий очень заметно различается. Чаще всего специалисты соединяют два, а то и три, элемента из разных групп, что позволяет изначально повысить пластичность теста, а затем, когда элемент готов, ускорить застывание и увеличить прочность готовой лепнины.

Самыми распространенными ускорителями являются сульфат натрия, двуводный гипс и обычная поваренная соль, замедлителями — известково-клеевой раствор. Добавка ПАВ в данном случае компенсирует снижение прочности, вызванное присадками.

Смазки для матриц

Если вы решили работать с гипсом, то вам стоит приобрести особую смазку для форм, способствующую легкому разделению слепка и матрицы.

Для отделения гипса от гипса подходит стеарин и парафин, растворенные в керосине.
При изготовлении рельефов со сложным рисунком можно применять мыльную пену, медный купорос, кальцинированную соду, поташ.
В промышленных масштабах используется эпоксидная смола, растворенная в ацетоне.
Для всех видов изделий существуют специальные промышленные смазки.

В домашних условиях смазка (кальциевое мыло) для форм готовится так: 7 частей воды смешивается с 1 частью масла и 2 частями мыла.

Ознакомьтесь с каталогом гипсовых изделий Gessostar

Как увеличить твердость алебастра

Твердость — очень полезное качество, позволяющее уберечь изделия от случайных царапин и разрушения. У каждого мастера есть свой рецепт усиления твердости. Вот некоторые из них.

Добавление в гипс извести, с последующей сушкой при комнатной температуре.
Пропитка свежего изделия раствором борнокислого аммония (5%, температура 30 градусов).
Добавка в воду для раствора кремневой кислоты (до 50%) с последующим нагревом отливки до 60 градусов.
Использование для раствора буры с последующей обработкой отливки хлористым барием и горячим раствором мыла.
Обработка отливки раствором глауберовой соли.
Пропитка готового гипса медным или железным купоросом.
Выдержка в растворе алюмокалиевых квасцов (сутки) с последующим прогревом до 550 градусов.

Как увеличить долговечность гипса

Гипс будет служить вечно при условии соблюдения норм по температуре и влажности. Разрушить изделие из алебастра может длительная высокая влажность с резким колебанием температур или воздействием ветра, а также полное нахождение в воде.

Водостойкость изделий можно регулировать несколькими способами:

уплотнением смеси;
применением добавок (смолы, кремний, портландцемент, пуццолановые добавки, гранулированный шлак);
обработкой поверхности влагозащищающими растворами (синтетические смолы, баритовое молоко, гидрофобные составы).

Еще один опасный элемент, способный повлиять на долговечность — некачественный металл, применяемый для основы. При попадании влаги такое железо начинает ржаветь, в результате коррозии увеличиваясь в объеме и разрушая всю конструкцию изнутри. Допускается применение только нержавеющих материалов либо железных элементов, обработанных специальными антикоррозийными средствами.

Огонь алебастру не страшен, пламя уничтожит гипс только после 5 часов воздействия, значит, этот фактор можно не учитывать.

Как видите, работа с гипсом требует огромного количества знаний в области химии, именно поэтому, несмотря на доступность и дешевизну сырья, настоящих мастеров этого дела — единицы. Сделать примитивный отливок может даже ребенок, а вот произвести действительно качественную лепнину, способную прослужить очень долго, под силу только специалисту с большим опытом и богатыми навыками.

Гипс известен еще с древности, но до сих пор не потерял своей популярности, даже многие современные материалы не могут составить ему конкуренцию. Он используется в строительной, фарфорофаянсовой, керамической, нефтяной промышленности и в медицине.

Описание строительного материала

Гипс вырабатывают из гипсового камня. Для получения гипсового порошка камень обжигают во вращающихся печах и затем перемалывают до образования порошка. Более всего гипс распространен в строительстве.

Стены, оштукатуренные гипсовым раствором, способны поглощать излишнюю влагу и отдают ее при чересчур сухом воздухе.

Формула гипса

Название гипс произошло от греческого слова gipsos. Это материал относится к классу сульфатов. Его химическая формула СаSO4?2H2O.

Имеется две разновидности гипса:

Волокнистый — селенит;
Зернистый – алебастр.

Фото разновидностей гипса

Селенит Алебастр

Технические характеристики и свойства

У всех гипсовых смесей технические характеристики имеют большое сходство, остановимся на свойствах и особенностях строительного гипса.

К ним относятся:

Плотность. Гипс имеет плотную мелкозернистую структуру. Истинная плотность составляет 2,60-2,76 г/см?. В рыхлонасыпанном виде он имеет плотность - 850-1150 кг/м?,а в уплотненном виде плотность составляет - 1245-1455 кг/м?.
Сколько сохнет. К преимуществам гипса относится быстрая схватка и затвердение. Гипс схватывается на четвертой минуте после замешивания раствора, а спустя полчаса он полностью застывает. Поэтому готовый гипсовый раствор требуется немедленно израсходовать. Чтобы замедлить схватывание, в гипс добавляют водорастворимый животный клей.
Удельный вес. Удельный вес гипса измеряется в кг/м? в системе МКГСС. Так как отношение массы равняется к занимаемому им объему, удельный, объемный и насыпной вес гипса получается примерно одинаковый.
Какую температуру выдерживает (t плавления ). Гипс можно нагреть до t 600- 700°С без разрушения. Огнестойкость изделий из гипса высокая. Их разрушение происходит лишь через шесть — восемь часов после воздействия высокой температуры.
Прочность. Строительный гипс при сжатии имеет прочность 4-6 МПа, высокопрочный - от 15 до 40 МПа и более. У хорошо высушенных образцов прочность в два — три раза выше.
ГОСТ. Государственный стандарт гипса 125-79 (СТ СЭВ 826-77).
Теплопроводность. Гипс является плохим проводником тепла. Его теплопроводность 0.259 ккал/м град/час в интервале от 15 до 45°С.
Растворимость в воде. Растворяется в небольших количествах: в 1 литре воды при 0° растворяется 2,256 г, при 15°- 2,534 г, при 35°- 2,684 г; при дальнейшем нагревании растворимость опять уменьшается.

На видео рассказывается про строительный гипс, как можно улучшить его свойства, придав дополнительную прочность:

Разновидности гипса

Гипс имеет наибольшее разнообразие объектов применения среди других вяжущих материалов. Он позволяет сэкономить на других материалах. Существует множество разновидностей гипса.

Строительный

Его применяют для производства гипсовых деталей, перегородочных плит для штукатурных работ. Работы с гипсовым раствором надо проводить за очень короткое время– от 8 до 25 минут, оно зависит от вида гипса. За это время его надо полностью израсходовать. При начале твердения гипс уже набирает около 40% конечной прочности.

Так как при твердении на гипсе не образуются трещины, при замешивании раствора с известковым раствором, который придает ему пластичность, можно не добавлять различные заполнители. В связи с короткими сроками схватывания в гипс добавляют замедлители твердения. Строительный гипс уменьшает трудоемкость и затраты на строительство.

На месторождениях путем подрыва гипсосодержащей породы. Далее руду транспортируют на заводы в виде гипсовых камней.

Высокопрочный

По химическому составу высокопрочный гипс схож со строительным. Но у строительного гипса более мелкие кристаллы, а у высокопрочного – крупные, поэтому он имеет меньшую пористость и очень высокую прочность.

Изготавливают высокопрочный гипс с помощью термической обработки в герметичном аппарате, куда помещают гипсовый камень.

Сфера применения высокопрочного гипса обширна. Из него приготавливают различные строительные смеси, строят несгораемые перегородки. Также из него делают различные формы для производства фарфоровых и фаянсовых сантехнических изделий. Высокопрочный гипс используют в травматологии и стоматологии.

Полимерный

С синтетическим полимерным гипсом больше знакомы ортопеды-травматологи, на его основе выпускаются гипсовые бинты для наложения повязок при переломах.

Преимущества полимерных гипсовых повязок:

в три раза легче обычных гипсовых;
легко накладываются;
позволяют коже дышать, так как имеют хорошую проницаемость;
устойчивы к влаге;
позволяют контролировать сращение костей, так как проницаемы для рентгеновских лучей.

Целлакастовый

Из этого гипса также делаются бинты, их структура позволяет растягивать бинт во всех направлениях, поэтому из него можно делать очень сложные повязки. Целлакаст имеет все свойства полимерного бинта.

Скульптурный или формовочный

Это наиболее высокопрочный гипс, в нем не содержатся никакие примеси, он имеет высокую природную белизну. Используют его для изготовления форм для скульптур, гипсовых статуэток, лепки сувениров, в фарфорово-фаянсовой, авиационной и автомобильной промышленности.

Это основной компонент сухих шпаклевочных смесей. Формовочный гипс получают из строительного, для этого его дополнительно просеивают и размалывают.

Известен уже несколько веков, в наше время он все еще остается актуальным. Наиболее распространены розетки их гипса, их легко изготовить своими руками.

Акриловый

Акриловый гипс производится из водорастворимой акриловой смолы. После застывания он внешне похож на обычный гипс, но значительно легче. Из него делают лепнину на потолке и другие декоративные детали.

Акриловый гипс морозостойкий, имеет небольшое влагопоглощение, поэтому его можно использовать для отделки фасадов здания, создавая интересные дизайнерские решения.

Работать с акриловым гипсом очень просто. Если в раствор добавить немного мраморной крошки или алюминиевой пудры или другие инертные наполнители, изделия из акрилового гипса будут очень напоминать мраморные или металлические.

Так выглядит акриловый гипс

Полиуретановый

Гипсовую лепнину также можно делать из полиуретанового или полистирольного гипса. Стоит он значительно дешевле обычного гипса, а по своим качествам почти ничем не отличается от него.

Белый

С помощью белого гипса заделывают швы, трещины, изготавливают лепнину и проводят другие виды строительно-ремонтных работ. Он имеет совместимость с различными видами строительных материалов. Время твердения белого гипса 10 мин.

Мелкозернистый

Гипс мелкозернистый также называют просвечивающим. Им заполняют швы, соединения в плитах и т.д.

Жидкий

Жидкий гипс –приготовляют из гипсового порошка.

Его готовят по следующей технологии:

Наливают воду в необходимом количестве.
Насыпают гипс и тут же перемешивают.
Густоту раствора можно делать различную. Для заливки форм делается жидкий раствор

Водостойкий (влагостойкий)

Водостойкий гипс получают при обработке сырья по специальной технологии. Чтобы улучшить свойства гипса в него добавляют барду – отход производства этилового спирта.

Огнеупорный

Гипс – негорючий материал негорючий, но гипсокартонные листы, изготавливаемые из него достаточно горючие. Чтобы придать им пожаростойкость, применяют пазогребеневый гипс. Применяют его везде, где требуется повысить огнеупорность.

Архитектурный

Архитектурный гипс не содержит токсичных компонентов, он очень пластичный. Его кислотность аналогична кислотности человеческой кожи. Классическая лепка из архитектурного гипса очень нравится дизайнерам, спрос на нее очень большой.

Требует определенных знаний, поэтому вначале следует внимательно изучить особенности такой работы, а лишь затем переходить к практике.

Марки

Маркировка гипса осуществляется после проведения испытаний стандартных образцов палочек на изгиб и сжатие через два часа после их формования. По ГОСТу 129-79 установлено двенадцать марок гипса, имеющих показатели прочности от Г2 до Г25.

Заменитель гипса

Аналогом гипса является мелкодисперсный порошок серовато белого цвета – алебастр. Он также популярен в строительстве. Алебастр получают из природного двуводного гипса, методом термической обработки при температуре от 150 до 180 ?С. Внешне алебастр и гипс ничем не отличаются друг от друга.

Алебастром оштукатуривают стены и потолки при невысокой влажности в помещении. Из него выпускают гипсовые панели.

Чем отличается гипс от алебастра

Гипс и алебастр имеют следующие отличия:

Алебастр более ограничен в применении, так как ему используют только в строительной сфере. Гипс используют также в медицине.
Алебастр моментально высыхает, поэтому без добавки специальных веществ он не пригоден.
Гипс – более безопасен для окружающей среды и здоровья человека.
Алебастр имеет большую твердость, чем гипс.