для чего гипс в цементе
Роль гипса в цементе и его влияние
Гипс является минералом и представляет собой гидратированный сульфат кальция в химической форме. Гипс играет очень важную роль в контроле скорости отверждения цемента, поэтому его обычно называют замедлителем цемента. Он в основном используется для регулирования времени схватывания цемента и является незаменимым компонентом.
Что такое гипс?
Когда в цемент добавляется гипс?
В процессе производства цемента образуются клинкеры. Эти цементные клинкеры охлаждают и добавляют небольшое количество гипса. Затем смесь направляют на окончательный процесс измельчения. Для обычного портландцемента он составляет от 3 до 4%, а в случае цемента с быстрой схваткой его можно уменьшить до 2,5%.
Роль гипса в цементе
Основной целью добавления гипса в цемент является замедление процесса гидратации цемента после его смешивания с водой.
Процесс гидратации цемента заключается в том, что когда вода добавляется в цемент, она начинает реагировать с C3A и затвердевает. Время, затрачиваемое на этот процесс, очень мало, что не позволяет тратить время на транспортировку, смешивание и укладку.
Когда гипс добавляется в цемент и вода добавляется в него, происходит реакция с частицами с образованием эттрингита. Этот эттрингит изначально образуется в виде очень мелкозернистых кристаллов, которые образуют покрытие на поверхности. Эти кристаллы слишком малы, чтобы перекрыть зазоры между частицами цемента. Таким образом, цементная смесь остается пластичной и работоспособной.
Время, отведенное для смешивания, транспортировки и укладки, играет важную роль в прочности, составе и работоспособности бетона. Поскольку гипс замедляет процесс гидратации, его называют замедлителем цемента.
Цемент обеспечивает высокую прочность и морозостойкость, гипс — быстрый набор прочности. Напрашивается вариант смешать гипс и цемент и получить высокопрочное вяжущее с быстрым набором прочности. Но делать так категорически нельзя и вот почему.
При затворении такой смеси водой (гидратации) идет реакция алюминатных составляющих клинкера с полуводным гипсом при которой образуется высокосульфатная форма гидросульфоалюмината кальция — эттрингит (другое название «цементная бацилла»). Эттрингит (гидросульфоалюминат кальция) в процессе набора прочности (гидратации) сильно увеличивается в обьеме и буквально «разрывает» цементный камень.
Именно поэтому если просто смешать полуводный гипс с цементом – через небольшой срок бетон на основе такого комплексного вяжущего (цемент-гипс) просто разрушится из за развития «цементной бациллы» (образования и гидратации эттрингита).
Для предотвращения образования эттрингита в композицию гипс + цемент необходимо добавить пуццолановые добавки природного (трепел, опока, диатомит) или искусственного происхождения (метакаолин, микрокремнезем, белая сажа). Механизм действия пуццолановых (гидравлических) добавок, содержащих кремнезем в активной форме – уменьшение концентрации гидрооксида кальция в гипсо-цементной системе, что позволяет практически полностью избежать образования эттрингита ( «цементной бацилы»).
В результате получим – гипсо-цементно-пуццолановое вяжущее ГЦПВ. На основе ГЦПВ можно получать бетоны прочностью 15-80 МПа с морозостойкостью 25-300 циклов и выше.
Современные ГЦПВ содержат в своем составе набор тщательно подобранных по количественному составу вяжущих, пуццолановых, пластифицирующих, порогасящих и других добавок и наполнителей. Такие смеси (напр. Камнедел, БыстроБетон) позволяют изготавливать камень твердеющий менее чем за 60 минут и имеющий конечную прочность до 80 МПа и морозостойкость до 300 циклов, что позволяет с успехом использовать его для изготовления искусственного камня для отделки фасада.
Если Вы не хотите самостоятельно заниматься составлением ГЦПВ, с риском образования «цементной бациллы» и возможного разрушения камня, вы можете почти в 10 раз увеличить прочность обычного гипса при использовании специальной добавки- активатора прочности гипса СВВ-500. Эта добавка для гипса при небольшом расходе (до 5% от массы гипса) позволяет на порядок увеличить прочность готового гипсового камня.
Также можно использовать поликарбоксилатный гиперпластификатор MasterGlenium-115, или пластификатор нового поколения на основе полиарилатов MasterPolyHeed 3043 который на 35-40% снижает количество воды затворения (при одинаковой текучести смеси), что в несколько раз увеличивает прочность изделий из такого гипса.
Зачем добавляют гипс в цемент
Строительный гипс — сам по себе уже вяжущий порошок с быстрым схватыванием и затвердением. Но, помимо разнообразия его применения среди других вяжущих материалов, он почему-то добавляется в цемент при процессе производства последнего. Для чего?
По стандарту начало схватывания цемента наступает через 45 мин, а окончание — не позднее 12 ч от начала затворения. Слишком быстрое, и чересчур медленное схватывание относят к существенным недостаткам цемента. Если цемент слишком быстро схватывается, то он превращается в камневидное тело прежде, чем его успевают применить в деле. При работе с такими цементами необходимо быстро их транспортировать и укладывать после затворения водой, что весьма сложно. Использование же медленно схватывающихся цементов часто сильно замедляет темпы строительства.
К сведению, скорость схватывания цемента зависит от ряда факторов:
Гипс же добавляют к цементному клинкеру при его помоле для замедления сроков схватывания получаемого цемента. Однако, количество гипса должно быть таким, чтобы содержание SО3 в цементе не превышало 3,5%. Всегда следует учитывать, что сам клинкер содержит некоторое количество SО3. Величина оптимальной дозировки гипса зависит от минералогического состава клинкера, тонкости помола и некоторых других факторов, и в ряде случаев приближается к верхнему пределу, допускаемого стандартом, а в отдельных случаях может даже превышать его. Объясняется это тем, что гипс добавляют к цементу в первую очередь для того, чтобы замедлять сроки схватывания цемента и улучшать ряд его свойств.
Но большой избыток гипса может привести к появлению внутренних напряжений, иногда вплоть до образования трещин. А при недостаточном количестве гипса не удается использовать все заложенные в цементе возможности для быстрого твердения: такой цемент чересчур быстро схватывается.
Серьезное значение имеет и нагревание цемента при помоле, так как вследствие развивающейся при этом температуры гипс в той или иной степени переходит в модификацию значительно более растворимую в воде, что изменяет условия твердения цемента.
Как видите, факторов немало, но присутствие гипса в цементе просто необходимо при его производстве.
Старый рецепт цементно-гипсовой смеси, для чего такое нужно?
По моим познаниям в готовый цемент лучше более 4% гипса не добавлять. По идее ваш раствор рассыпется втечение года.
НЕ знаю для чего там цемент? Можно все упростить, и заодно получить долгое время схватывания: алебастр развести на клею КМЦ(самом дешевом, что в полиэтиленовых пакетах) точно не помню, но час кажись можно работать.
2 mickey: А зачем вообще добавляют в цемент гипс? Что бы избежать вертикального сползания цемента на неармированных поверхностях?
Shamy написал :
ПВА+вода 50х50, далее цемент+алебастр 50х50 по весу до приобретения нужной констистенции.
. только без цемента мой знакомый приготавливает шпаклевку для дерева, в частности фанеры. Он из фанеры делает шикарные клееные филенчатые двери.
А лучше гипс+песок. Мне больше всего нравится соотношение 1:0,75. Для замедления схватывания лучше всего добавить 3 г лимонной кислоты на 1 кг гипса. Смесь очень хорошо прилипает ко всему и во многих случаях может с успехом заменить Ротбанд. А если надо улучшить адгезию, то перед нанесением смеси можно промазать поверхность эмульсией (или клеем) ПВА.
2 iale: Не забыли, а просто наверно не знали. Можете рассказать подробнее? А кроме извести (гашёной, или нет?) там что?
2 mickey: Столько всего нового узнал. Это здорово! Особенно если сопоставить цену гипса/песка/пва/воды c ротбандом.. Про лимонную кислоту я запомню, сухая, типа порошка в пакетике пойдёт? А то я всё больше ей стиральную машину и чайник промываю 
2 jale: Я так понял, гипс является неким ускорителем твердения цемента, но в тоже время способствует потери прочности высохшего раствора? В этом случае ПВА может служить пластификатором и дополнительным связующим?
Shamy написал :
Про лимонную кислоту я запомню, сухая, типа порошка в пакетике пойдёт?
Подойдет. Я покупаю на рынке, там где специи продают. У нас 100 г стоят 1 гривну, это 5 рублей в России. Такого пакетика хватит на мешок гипса (30 кг).
Как подружить гипс с цементом
Можно ли и как смешивать гипс с цементом для ускорения застывания раствора без разрушения отливаемого изделия? Этот вопрос часто задают домашние мастера при изготовлении из гипса и цемента поделок для сада.
На самом деле многие так и делают, не вдаваясь в суть этого вопроса. Такое действие вызвано тем, что добавка гипса заметно ускоряет твердение смеси и работы в целом.
Понять самоделкиных можно: хочется быстрее увидеть конечный результат своих трудов.
Гипс с цементом в поделках для сада
О нежелательном включении гипса в состав цементной смеси уже не раз указывалось в статьях на kamsaddeco.com.
При смешении гипса с цементом через некоторое время в изделии (в зависимости от количества компонентов) появляются трещины.
Это вызвано несколькими причинами.
Первая — различное время отверждения гипса и цемента.
Вторая — разный коэффициент расширения.
При соединении гипса с водой он расширяется. А цемент сжимается. При этом образуются неконтролируемые дополнительные частицы, которые разрывают еще неокрепший камень. Как результат — микротрещины.
Многие удивляются: а в чем проблема? Если хотите убыстрить процесс, добавьте вместо гипса ускоритель. Так делает большинство мастеров по изготовлению бетонных плиток.
При этом изделия получаются значительно прочнее. К тому же и более влагостойкие. Конечно это не только из-за отсутствия гипса. Тут главная причина в уплотнении массы камня за счет вибрирования. А ускорение многие достигают также за счет пропаривания бетонных отливок.
Но если все же хочется использовать гипс. И как-то проще. Это же не для серийного производства, а небольшие поделки. Или сделать на стенку облегченный камень. Или декор для дома.
В этом случае можно использовать чистый гипс с известью.
Но цемент все-таки добавляет прочности.
Так что же может подружить гипс с цементом? Об этом в следующем разделе.
Гипс с цементом для изготовления искусственного камня и декора на основе ГЦПВ
Сразу отметим, что материал дается на основе практического опыта многих мастеров по изготовлению гипсовых изделий.
Для упрочнения последних в смесь добавляется цемент. Но что мастера делают, чтобы избежать ранее описанных проблем?
Для этого в смесь включают пуццоланы.
Ранее в качестве таких активных минеральных добавок использовались: трепел, опока, диатомит, кислые шлаки и золы, вулканический пепел, трасс и другие.
Но их времена уже прошли и теперь используется самый современный пуццолан — высоко активный метакаолин (ВМК).
Также сегодня многие используют менее активный, но более дешевый микрокремнезем.
Их сравнительные характеристики достаточно подробно были изложены в соответствующей статье на kamsaddeco.com.
Смесь, которая включает гипс, цемент и пуццоланы, называется ГЦПВ — гипсоцементное пуццолановое вяжущее.
Включение цемента в гипсовую основу связано не только с укреплением изделия. Часто чисто гипсовые отливки при высыхании коробятся. Они меняют свою геометрию.
Добавка цемента компенсирует деформацию. Расширение и усадка уравновешивают материал.
К тому же поверхность такого изделия на следующий день значительно прочнее, чем из чистого гипса. Она более сухая и ее можно красить. Это также ускоряет процесс.
Теперь более подробно о составе ГЦПВ
Какой именно пластификатор использовать, зависит от типа применяемой пуццолановой добавки.
Так разработчики ВМК при его использовании рекомендуют включать в состав ГЦПВ пластификатор на основе поликарбоксилатов.
Количество используемого в смеси пуццоланы зависит от ее активности.
Если взять обычные природные пуццоланы (например, диатомит), то количество добавки будет значительно большим, чем при использовании микрокремнезема.
Но даже его нельзя увеличивать больше определенного значения (20%). Большие объемы начинают работать не как активные добавки, а как обычный наполнитель.
При этом может уменьшится прочность камня. Это связано с ухудшением процесса гидратации из-за избыточного количества наполнителя. Также как при избытке красителя.
Примеры состава ГЦПВ
Количественный состав ГЦПВ зависит от марки применяемого гипса, цемента и типа пластификатора.
Если использовать строительный гипс Г5, то его надо значительно больше, чем архитектурного Г16.
Для примера состав ГЦПВ, рекомендуемый мастерами для получения высококачественного изделия:
Белый цемент М500 — 10%
Метакаолин — 10% от массы цемента
Гиперпластификатор — 1,5% от массы цемента
В среднем соотношение составляющих ГЦПВ следующее: гипс — 50…75%, цемент — 15…25%, пуццолановая добавка — 10…25%.
Возможные проблемы при использовании метакаолина
Ранее указывалось на недопустимость передозировки микрокремнезема. То же самое касается и метакаолина.
Вот некоторые рекомендации разработчика ВМК при его использовании в составе ГЦПВ.
Для надежного предотвращения неконтролируемого образования эттрингита в ГЦПВ составах, достаточно введения 10% метакаолина к портландцементу.
Это приводит к дозировке ВМК всего лишь в количестве 1-2% от состава.
Равно как и микрокремнезем ВМК является тонкодисперсионным порошком. Он склонен к флокуляции и требует обязательного введения эффективного диспергатора (пластификатора).
Также необходимо тщательное перемешивание раствора.
Несмотря на многие рекомендации вводить ВМК в количествах до 20%, опыт показал, что передозировка может отрицательно сказаться на прочности камня.
Это связано с двумя причинами: