Spoiwa gipsowe - powietrzne

W spoiwie gipsowym głównym składnikiem jest

siarczan

wapnia

. Spoiwa gipsowe zalicza si

do spoiw powietrznych.

Głównym składnikiem spoiw gipsowych jest rozdrobniony

półwodny siarczan wapnia

CaSO

Gips (skała) jest naturalnym dwuwodnym siarczanem wapnia
o wzorze chemicznym:

CaSO

⋅

Spoiwa gipsowe

•

Gips jest minerałem b

cym głównym składnikiem skał

nosz

cych t

sam

nazw

•

Jest równie

podstawowym składnikiem odpadów

powstaj

cych podczas odsiarczania spalin w energetyce oraz

przy produkcji kwasu fosforowego z apatytów i fosforytów.

Spoiwa gipsowe

Spoiwo gipsowe otrzymuje si

przez cz

ęś

ciowe lub

prawie całkowite odwodnienie kamienia gipsowego, tj.
dwuwodnego siarczanu wapnia.

Nast

puje to w pra

arkach w temperaturach

140 – 230

C. Surowcem jest m

czka gipsowa. Podczas

wypalania zachodzi proces odwodnienia według reakcji:

CaSO

⋅

↔

⋅

dwuwodny siarczan wapnia półwodny siarczan wapnia

Spoiwa gipsowe

Wypalanie CaSO

w temperaturze powy

ej 800

C prowadzi do

otrzymania

estrichgipsu.

Estrichgips charakteryzuje si

pewnymi wła

ciwo

ciami

hydraulicznymi, posiada wi

ksz

wodoodporno

ść

. Pocz

tek

zania nast

puje po upływie około 2 godzin, koniec po 1

dobie, a wytrzymało

ść

ciskanie po 28 dniach wynosi około

18MPa.

Estrichgips stosuje jako podkład pod posadzki, do produkcji
prefabrykatów oraz wykonuje si

z niego tzw. sztuczny marmur.

Wypalanie CaSO

w temperaturze około 400

C prowadzi do

uzyskania

spoiwa anhydrytowego

(zastosowanie: do płyt

gipsowych, jest składnikiem gipsu tynkarskiego, stosowany do
samopoziomuj

cych si

posadzek).

Spoiwa gipsowe

CaSO

⋅

→

⋅

zanie gipsu

polega na ponownym uwodnieniu spoiwa

gipsowego – siarczanu wapnia półwodnego do siarczanu
wapnia dwuwodnego wg reakcji:

Proces wi

zania rozpoczyna si

od momentu, kiedy

spoiwo gipsowe zmiesza si

z wod

Spoiwo zaczyna si

rozpuszcza

w wodzie a

do powstania

roztworu nasyconego.

Z przesyconego roztworu CaSO

wykrystalizowuj

kryształki gipsu dwuwodnego, w wyniku czego nast

puje

wzrost wytrzymało

ci mechanicznej.

Spoiwa gipsowe

Proces wi

zania i twardnienia mo

na podzieli

na trzy okresy:

- rozpuszczanie si

gipsu i tworzenie dwuhydratu w postaci

elu;

- t

ęŜ

enie w wyniku przemiany

elu w posta

krystaliczn

;

- wysychanie oraz dalsze ro

cie i zrastanie si

kryształów

gipsu dwuwodnego.

Spoiwa gipsowe

a szybko

ść

, z jak

przebiega proces wi

zania gipsu

szybko wi

ąŜą

cego, jest czasami niekorzystna.

W takich przypadkach stosuje si

tzw. opó

niacze –

domieszki opó

niaj

ce proces wi

zania gipsu. Zalicza si

nich: cytrynian potasu lub sodu, w

glan wapnia i fosforany.

to zwi

zki, które osiadaj

na powierzchni ziaren

półhydratu oraz tworz

słabo rozpuszczalne zwi

zki, w efekcie

czego zmniejsza si

szybko

ść

zania gipsu.

Spoiwa gipsowe

Ze wzgl

du na uziarnienie gips budowlany dzieli si

na dwie

odmiany:

- gips budowlany grubo zmielony GB-G;
-gips budowlany drobno zmielony GB-D.

Ze wzgl

du na wytrzymało

ść

ciskanie po wysuszeniu do

stałej masy rozró

nia si

dwa

gatunki

gipsu:

- gips budowlany 6,
- gips budowlany 8.

Spoiwa gipsowe

Koniec wiązania,

nie później niŜ

[min]

Początek

wiązania, nie

wcześniej niŜ

[min]

Czas wiązania

8,0

6,0

8,0

6,0

Po wysuszeniu

do stałej masy

4,0

3,0

4,0

3,0

Po 2 godz.

Wytrzymałość

na ściskanie,

nie mniej niŜ

[MPa]

GB-D8

GB-D6

GB-G8

GB-G6

Wymagania

Tabela. Wymagania dla gipsu budowlanego

Spoiwa gipsowe

W zale

ci od przeznaczenia wyró

nia si

nast

puj

rodzaje

spoiw gipsowych:

- gips szpachlowy B – do szpachlowania elementów
betonowych;
- gips szpachlowy G – do szpachlowania elementów
gipsowych;
- gips szpachlowy F – do spoinowania płyt kartonowo –
gipsowych;
- gips tynkarski GTM – do wewn

trznych wypraw tynkarskich,

wykonywanych sposobem zmechanizowanym;
- klej gipsowy P – do klejenia prefabrykatów gipsowych;
- klej gipsowy T – do osadzania płyt gipsowo – kartonowych.

Spoiwa gipsowe

Podstawowe cechy spoiw gipsowych:

•

Wytrzymało

ść

zale

y od rodzaju i gatunku spoiwa

gipsowego

oraz

stosunku

gips/woda.

Maksymaln

wytrzymało

ść

tworzywa gipsowe uzyskuj

w stanie suchym,

to jest po wysuszeniu do stałej masy. Niewielkie zawilgocenie
tego tworzywa prowadzi do du

ego spadku wytrzymało

ci. Ze

wzrostem wilgotno

ci od 0 do 1% wytrzymało

ść

e ulec

zmniejszeniu nawet o 50-70%;

•

Nasi

kliwo

ść

. Tworzywa gipsowe wykazuj

znaczn

nasi

kliwo

ść

, wynosz

25-40%. Zmniejszenie nasi

kliwo

na uzyska

poprzez stosowanie zaczynów o niskim

stosunku wodno – gipsowym, poł

czonym z mechanicznym

zag

szczaniem, lub poprzez wprowadzanie do zaczynów

dodatków modyfikuj

cych, zwłaszcza

rodków hydrofobowych;

Spoiwa gipsowe

•

Higroskopijno

ść

- czyli zdolno

ść

pochłaniania wilgoci

z powietrza jest

rednia. Przy du

ej wilgotno

ci powietrza w

pomieszczeniu materiały gipsowe pochłaniaj

nadmiar wilgoci,

natomiast przy niskiej wilgotno

ci – oddaj

(korzystne dla

mikroklimatu pomieszcze

);

•

Kapilarno

ść

– du

•

Mrozoodporno

ść

– tworzywa gipsowe wykazuj

ogół pełn

mrozoodporno

ść

, tzn. wytrzymuj

one 15 krotne

cykle zamra

nia (-15

C) i odmra

ania (+18

C);

•

Izolacyjno

ść

termiczna

–

wyroby

gipsowe

charakteryzuj

dobr

izolacyjno

termiczn

;

Spoiwa gipsowe

•

Odporno

ść

ogniowa – tworzywa gipsowe nale

Ŝą

materiałów

niepalnych,

zwi

zku

tym

znajduj

zastosowanie w ochronie przeciwogniowej. W czasie po

aru

tworzywa gipsowe pochłaniaj

e ilo

ci ciepła potrzebnego

do odparowania wilgoci i odwodnienia gipsu.

Pozwala to na ochron

konstrukcji budowlanych przed

wzrostem temperatury krytycznej na długi okres czasu,
zale

nie od grubo

ci zastosowanej otuliny gipsowej.

Szerokie zastosowanie jako okładziny ognioochronne

maj

płyty gipsowo – kartonowe zbrojone włóknem szklanym

oraz lekkie zaprawy gipsowo - perlitowe.

Spoiwa wapienne

Nale

Ŝą

one do grupy spoiw powietrznych, które po zarobieniu

wod

ąŜą

i twardniej

tylko na powietrzu.

Zalicza si

do nich wapno palone, wapno hydratyzowane,

wapno pokarbidowe i wapno hydrauliczne.

Do wytwarzania spoiw wapiennych stosuje si

surowce, których podstawowym składnikiem jest

glan

wapnia (CaCO

Do skał wapiennych zalicza si

skały w

glanowe

zawieraj

ce nie mniej ni

50% w

glanu wapnia.

glan wapnia wyst

puje najcz

ęś

ciej w postaci kalcytu oraz

aragonitu.

Spoiwa wapienne

Wapno palone – tlenek wapnia (wapno niegaszone) CaO

Otrzymuje si

przez wypalanie (pra

enie) w

glanu wapnia

CaCO

w temperaturze 950-1050

C, podczas którego

nast

puje reakcja przebiegaj

ca zgodnie z równaniem:

CaCO

↔

CaO + CO

-176,6kJ

Wypalanie odbywa si

w tzw. wapiennikach. Jest to

reakcja endotermiczna, wymagaj

ca doprowadzenia ciepła

(jest to reakcja odwracalna). Na 1 kg CaCo

( w celu jego

rozkładu) nale

y doprowadzi

176,6 kJ ciepła.

Spoiwa wapienne

Wapno palone (niegaszone) mo

e wyst

powa

w handlu jako:

wapno palone mielone, pakowane w workach

; Miałko

ść

zbli

ona do cementu. Mo

na je przechowywa

do 1 miesi

ca,

zabezpieczaj

c przed działaniem wilgoci.

W razie zawilgocenia dochodzi do tzw. gaszenia wapna, co
powoduje wzrost obj

ci nawet o 250%. Towarzyszy temu

wysoka tempertaura (reakcja egzotermiczna), co mo

doprowadzi

nawet do po

aru.

Spoiwa wapienne

Zastosowanie:

-do produkcji wyrobów

siliaktowych

(wapienno – piaskowych;

-do produkcji betonów komórkowych;
-do robót murarskich w okresie niskich temperatur.

Wyroby silikatowe

produkowane s

z piasku kwarcowego

(około 90%) i mielonego wapna palonego w ilo

ci około 8%, z

dodatkiem wody do uzyskania konsystencji wilgotnej.

Wyroby poddawane s

prasowaniu i autoklawizacji w parze

wodnej.

Wyroby silikatowe maj

stosowanie: do wznoszenia

cian,

zwłaszcza na elewacje nietynkowane, do produkcji elementów
ogrodzeniowych.

Spoiwa wapienne

•

wapno palone (niegaszone) w bryłach – luzem

Takie spoiwo jest nietrwałe, ze wzgl

du na wchłanianie wilgoci i

dwutlenku w

gla z powietrza.

Transport koniecznie kryty. Na budowie nale

y momentalnie

podda

procesowi gaszenia.

Zastosowanie:

-w przemy

le hutniczym;

-półprodukt do zapraw murarskich.

Spoiwa wapienne

Wapno gaszone – wodorotlenek wapnia (lasowane) – Ca(OH)

Gaszenie wapna inaczej lasowanie, to reakcja chemiczna
tlenku wapnia (wapna palonego) z wod

w wyniku czego

powstaje wodorotlenek wapnia (wapno gaszone).
Jest to proces silnie egzotermiczny. Reakcja przebiega
zgodnie z równaniem:

CaO + H

O = Ca(OH)

+15,5 kcal

Proces gaszenia wapna palonego mo

e by

przeprowadzony

metod

-na sucho

– przy minimalnej ilo

ci wody, wykonywany w

warunkach przemysłowych (w hydratorach).
Otrzymuje si

wapno hydratyzowane

- zastosowanie do

zapraw wapiennych i cementowo - wapiennych.

Spoiwa wapienne

-na mokro

– stosowana na budowie, przy znacznie wi

kszej

ilo

ci wody. Prowadzi to do otrzymania ciasta wapiennego i

mleka wapiennego.

Gaszenie na mokro powinno trwa

- minimum 2-3 tygodnie dla wapna do prac murarskich;

- minimum 2-3 miesi

ce dla wapna do prac tynkarskich.

Im grubsze bryły wapna palonego, tym proces gaszenia
powinien by

dłu

szy. Dawniej trwał on nawet rok czasu przed

planowanym wykorzystaniem materiału.

Spoiwa wapienne

W metodzie gaszenia na mokro - wapno palone miesza si

wod

w skrzyni drewnianej wyło

onej foli

Wapno mo

na gasi

: szybko lub wolno - uzyskuje si

wówczas:

- wapno szybko-gaszone;

- wapno wolno-gaszone.

W przypadku gaszenia szybkiego do folii wlewa si

cał

ilo

ść

potrzebnej wody, a nast

pnie stopniowo dozuje si

bryły

wapna, tak aby nie doszło do przegrzania.

Spoiwa wapienne

W przypadku gaszenia wolnego do folii umieszcza si

bryły

wapna, a nast

pnie stopniowo dozuje si

wod

rozpylonym

strumieniem.

Zawiesin

miesza si

do pełnego rozpadu wapna (15 -30

minut).

Ilo

ść

potrzebnej wody potrzebnej do gaszenia wynosi od 2,4

do 4,5 m

na ton

wapna Im wapno jest bardziej tłuste, tym

potrzeba wi

kszej ilo

ci wody.

Zgaszone wapno spuszcza si

do dołu o gł

boko

około 2 m. Boki dołu musz

wyło

one deskami lub

obmurowane. Dołowane wapno powinno by

przysypane

piaskiem o grubo

ci minimum 20 cm, a w zimie ocieplone.

Wapno gaszone mo

e by

przechowywane w dołach nawet

kilka lat.

Spoiwa wapienne

W wyniku zgaszenia wapna palonego metod

na mokro

otrzymuje si

w postaci ciasto wapienne i mleko wapienne.

Ciasto wapienne

– to plastyczna masa otrzymywana z wapna

gaszonego.

Ma kolor biały z odcieniem szarego, a

do szarego. Je

li ma

kolor br

zowy, to znaczy,

e proces gaszenia przebiegał przy

yciu za małej ilo

ci wody.

Wydajno

ść

ciasta wapiennego wynosi 2 ÷ 2,5 m

z tony wapna

palonego. Im dłu

ej dołowane jest wapno, tym jego wła

ciwo

lepsze.

Spoiwa wapienne

Mleko wapienne

– to zawiesina, któr

uzyskuje si

w wyniku

rozcie

czenia ciasta wapiennego wod

Jest wytwarzane bezpo

rednio przed u

yciem.

ywane jest jako:

- dodatek do zapraw wapienno-cementowych;
- dodawane do zapraw cementowych w celu poprawienia
plastyczno

ci;

- oraz do bielenia (malowania)

cian budynków i pomieszcze

gospodarczych;
- posiada silne własno

ci odka

ce.

Spoiwa wapienne

Proces wi

zania i twardnienia wapna

zanie i twardnienie wapna odbywa si

tylko na

powietrzu, ale w obecno

ci wody.

Wapno wi

ąŜ

e w wyniku reakcji chemicznych.

Wzrost

wytrzymało

wapna

jest

spowodowany

nast

puj

cymi zjawiskami:

• utrat

wody na skutek odci

gania jej przez materiały muru i

wysychanie. Jest to proces stosunkowo szybki, trwa kilka
godzin;

Spoiwa wapienne – wi

zanie i twardnienie

• przez karbonatyzacj

. Nast

puje ona w wyniku reakcji

wodorotlenku wapnia z dwutlenkiem w

gla zawartym w

powietrzu, a woda odgrywa tutaj rol

katalizatora. Reakcja ta

przebiega według równania:

Rosn

ce kryształy CaCO

ze sob

, zrastaj

i spajaj

w ziarenka zaprawy, daj

c w efekcie wytrzymały

mechanicznie materiał odporny na działanie wody. Proces
karbonatyzacji rozci

ga si

w czasie i zale

y od ilo

dwutlenku w

gla w powietrzu i grubo

ci muru.

W strefie powierzchniowej proces przebiega do

ść

szybko,

natomiast wi

zanie CO

z atmosfery przez gł

bsze strefy

zaprawy mo

e trwa

nawet kilka lat.

CaCO

)

(

)

(

→

Spoiwa wapienne – wi

zanie i twardnienie

• w wyniku powstawania krzemianów wapnia.

Reakcje zachodz

w temperaturze powy

ej 100

C w

obecno

ci wody i piasku. Proces ten wykorzystywany jest

jedynie przy produkcji wyrobów wapienno – piaskowych
(silikatowych) oraz betonu komórkowego.

Spoiwa wapienne

Zalety spoiw wapiennych:

- bardzo dobra urabialno

ść

(stosowane s

do poprawy

urabialno

ci zapraw cementowych i gipsowych);

- łatwo mieszaj

ze wszystkimi spoiwami mineralnymi;

- korzystny wpływ na mikroklimat pomieszcze

;

- posiadaj

wła

ciwo

ci bakteriobójcze);

-biała barwa (mog

spoiwem do farb wapiennych i białych

tynków);
- tanie i łatwo dost

pne;

Wady spoiw wapiennych:

- niska wytrzymało

ść

(w przypadku stosowania tylko spoiwa

wapiennego);
- niebezpieczne podczas stosowania, gdy

rozpuszczaj

tkanki ludzkie powoduj

c trudno goj

ce si

rany.