Производство гипсовых вяжущих

Полугидрат в α-модификации обезвоживается при 200-210°С, а β-полугидрат - при 170-180°С. Двуводный гипс обезвоживается до полугидрата при полной пе­рестройке кристаллической решетки, тогда как дегидра­тация α - и β-полугидратов происходит без видимых из­менений структуры. Рентгенограммы обезвоженных про­дуктов и полугидратов почти идентичны. На этом осно­вании такие продукты названы обезвоженными полугид­ратами.

По данным Д. С. Белянкина и Л. Г. Берга, а-обезвоженный полугидрат при температуре выше 220°С превра­щается в α-растворимый ангидрит, а β-обезвоженный по­лугидрат при температуре 320-360°С переходит в β-рас-творимый ангидрит. Следовательно, α-обезвоженный полугидрат может существовать в весьма небольшом интервале температур. Обезвоженные полугидраты этих двух видов нестойки и быстро гидратируются на воздухе до обычных полугидратов.

Водопотребность растворимых ангидритов на 25 - 30% выше, чем полугидратов. Схватываются они быст­рее, а прочность их ниже. Поэтому при обжиге строи­тельного гипса следует избегать нагрева до температу­ры, при которой возможно    образование    растворимого ангидрита. Присутствие же обезвоженного полугидрата вредного влияния на строительный гипс не оказывает. При дальнейшем повышении температуры растворимый ангидрит переходит в нерастворимый, причем в большом интервале температур (450-750°С). Нерастворимый ан­гидрит трудно растворяется в воде и очень медленно или почти совсем не схватывается и не твердеет.

Различные модификации сернокислого кальция име­ют кристаллические решетки трех типов: решетки дву­водного гипса, полугидрата и ангидрита. Обезвоженные полугидраты имеют ту же решетку, что и полугидрат, а решетка растворимых ангидритов такая же, как и у не­растворимого ангидрита. В температурном интервале 750-1000°С продукт обжига вновь приобретает свойства схватываться и твердеть. При этих температурах серно­кислый кальций частично разлагается, а в составе про­дукта обжига появляется некоторое количество свобод­ной окиси кальция. При температуре обжига, превыша­ющей 1000°С, получается материал, содержащий больше свободной окиси кальция; он схватывается несколько быстрее.

Приведенные выше данные о температурах получе­ния различных модификаций гипса характерны для опы­тов в лабораторных условиях; на заводах же гипсовые вяжущие вещества обжигаются при несколько более вы­соких температурах для ускорения процесса обжига.

Все гипсовые вяжущие можно разделить в основном на две группы. К первой относятся материалы, состоя­щие, главным образом, из полуводного гипса, а ко вто­рой - из безводного гипса (ангидрита). Вяжущие ве­щества первой группы обжигаются при низких темпера­турах и быстро твердеют, а вяжущие вещества второй группы получаются при высоких температурах и тверде­ют медленно.

4. Применение, изготовление

Гипсовые строительные изделия - панели и плиты для перегородок, листы для обшивки стен, перегоро­док и перекрытий (гипсовая сухая штукатурка), сте­новые камни, акустические декоративные изделия, вен­тиляционные короба и ряд других - можно изготов­лять как из чистого гипсового теста, т. е. из смеси гип­са и воды, так и из смеси гипса, воды и заполнителей. В первом случае их называют гипсовыми, а во вто­ром -гипсобетонными. Введение в состав гипсобето­на заполнителей позволяет уменьшить расход гипса. Органические заполнители улучшают гвоздимость и уменьшают объемную массу изделий, но понижают их прочность. Для уменьшения массы в состав гипсовых изделий вводят пено- или газообразующие вещества, при этом также экономят гипс.

Гипсовые изделия могут быть сплошными или пустотелыми, армированными или неармированными. Для армирования гипсовых изделий применяют дере­вянные рейки, картон, растительные волокна, древес­ную фибру, измельченную бумажную массу и другие волокнистые материалы. Обычную стальную арматуру без защитного поверхностного слоя в гипсовых изделиях использовать нельзя, так как она корродируется.

Гипсовые изделия можно изготовлять путем литья, вибрирования и прессования. Наиболее распространен способ производства литых изделий, при котором водо-гипсовое отношение несколько превышает требуемое для получения теста нормальной густоты. Преиму­щество этого способа - легкость формовки, а недо­статки - повышенный расход топлива при сушке изделий, пониженная их прочность, а также ограниченная воз­можность применения заполнителей, что увеличивает расход гипса.

Гипсовые изделия характеризуются сравнительно не­большой объемной массой, несгораемостью, относи­тельно малой теплопроводностью и рядом других    ценных свойств. Недостаток гипсовых изделий - значи­тельное понижение прочности при увлажнении, а также ползучесть.

Из гипсовых строительных изделий наибольшее рас­пространение получили перегородочные панели и плиты, сухая штукатурка, а в последние годы и акустические и декоративные плиты.

4.1 Гипсобетонные перегородочные панели

Предложенный Н. Я. Козловым и В. М. Большако­вым метод производства крупноразмерных гипсобетонных перегородочных панелей путем непрерывного про­ката получил широкое распространение. Схема произ­водства по этому методу представлена на рис. 4.1. Стро­ительный гипс, песок и опилки (в соотношении 1:1:1 по объему) поступают в гипсобетономешалку вместе е во­дой и замедлителем схватывания. Полученная гипсобетонная масса подается в установку для формовки пане­лей методом проката (рис. 4.2).

Заранее приготовленные деревянные реечные арма­турные каркасы укладывают на нижнюю ленту прокат­ного стана. Между каркасами устанавливают про­межуточные рейки для разделения панелей. Нижняя лента с каркасами движется со скоростью 32-80 м/ч и поступает к шнеку-укладчику, равномерно распределя­ющему по ширине панели гипсобетонную массу из гипсобетономешалки. Под шнеком-укладчиком лента опирается на балку с двумя периодически включающи­мися вибраторами, что способствует лучшему распре­делению массы. Калибруют панели блоки валков, распо­ложенные под нижней и «ад верхней транспортерными лентами. При дальнейшем движении панели между нижней и верхней лентами, а затем на одной нижней ленте гипсобетонная масса схватывается. Сформован­ная панель поступает на обгонный рольганг, движущий­ся с большей скоростью, чем панель на стане. Этим соз­дается разрыв между панелями, что необходимо для вы­полнения последующих операций. Рольганг транспор­тирует панель на опрокидыватель (кантователь), кото­рый поворачивается на угол 85°, и панель снимается и устанавливается в кассетную сушильную вагонетку. Загруженную вагонетку устанавливают на траверсную тележку и отвозят в прямоточные туннельные    сушила.

Рис. 4.1. Схема производства гипсовых перегородочных панелей методом проката

1 - вододозировочное устройство; 2 - скребковый транспортер; 3 - бункера; 4 - ленточный питатель; 5 - шнек; 6 - закладные элементы; 7 - участок сборки каркасов; 8 - склад готовой продукции; 9 - тра­версные тележки; 10 - сушилка; 11 - кассетная вагонетка; 12 - мостовой кран; 13 - опрокидыватель; 14 – обгонный рольганг; 15 - гипсобетономешалка; 16 - прокатный стан; 17 - укладчик

Рис. 4.2. Установка для формовки панелей методом проката

1 - приемный    конвейер;   2 - гипсобетономешалка;   3 - сухой    смеситель;   4 - питатели;     5 - бункер     для песка;  6  и 8 - бункера   для  строительного гипса;   7 - бункер    для   опилок;   9 - прокатный   стан;   10 - об­гонный рольганг; 11 - опрокидыватель

Сушат панели дымовыми газами из специального под­топка или воздухом, нагретым в калориферах. Высушен­ные панели хранят на складе и транспортируют в вер­тикальном  положении.

Изготовляют панели сплошные без проемов и с про­емами для дверей и фрамуг. Толщина панелей 80 - 100мм, высота до 3м, длина до 6м. Для захвата подъемными механизмами панели имеют стальные мон­тажные петли. Лицевые поверхности панелей должны быть ровными и подготовленными под оклейку обоями или под шпаклевку.

Гипсобетон панелей в высушенном до постоянной массы состоянии должен иметь объемную массу в пре­делах 1250-1400 кг/м3. Прочность при сжатии панелей должна быть не менее 3,5МПа для кубов, формуемых одновременно с изготовлением панелей, и не менее 2,5МПа для кубов, выпиленных из панелей. Влажность панелей в поверхностных слоях на глубине до 2см при отпуске потребителю должна быть не более 8%.

Панели применяют для устройства перегородок, не несущих нагрузок, в жилых, общественных и произ­водственных зданиях с относительной влажностью воз­духа не более 60%. Панели, предназначенные для сани­тарных узлов, санитарно-технических кабин и вентиля­ционных коммуникаций, изготовляют из бетона на гипсоцементнопуццолановом вяжущем с пределом прочно­сти при сжатии не менее 3,5МПа для панелей санитар­ных узлов и 7МПа для панелей вентиляционных ком­муникаций и санитарно-технических кабин. Прочность при сжатии выпиленных из панелей кубов должна быть не менее 2,5МПа для первых и 6МПа для вторых.

4.2 Гипсовые перегородочные плиты

Гипсовые перегородочные плиты меньше гипсобетонных панелей. Они представляют собой строительные детали прямоугольной формы, отлитые из строительно­го гипса. К строительному гипсу можно добавлять ор­ганические и неорганические заполнители. Схема произ­водства гипсовых перегородочных плит представлена на  рис.   4.3.

Формовочная смесь состоит из 95% строительного гипса и 5% опилок  (по массе).

Рис. 4.3. Схема производства гипсовых перегородочных плит

1 - дозатор   гипса;   2 - дозатор  опилок;   3 - подача  воды;   4 - гипсомешалка; 5 - карусельная   формовочная     машина;   б - приемный     транспортер;   7 - су­шильная вагонетка; 8 - туннельная сушилка

При формовании плит на карусельной машине конец схватывания гипса должен наступить не позднее 5-6 минут. Поэтому в состав массы вводят ускорители схва­тывания в виде двуводного гипса (вторичного двугидрата) (2-3%). Воду для затворения подогревают до 35-40°С, что ускоряет схватывание гипса и сокращает длительность сушки изделий. Смешивают компоненты гипсовой смеси с водой в расположенной над формо­вочной машиной горизонтальной гипсомешалке, состоящей из цилиндрического корпуса, в котором со ско­ростью 800-1000 об/мин вращается вал с лопастями. Вместо горизонтальной можно применять и центробеж­ную гипсомешалку.

Карусельная формовочная машина состоит из ста­нины, вращающегося стола с двадцатью восемью спа­ренными формами и механизма выталкивателя плит. В каждой форме отливаются одновременно две плиты, для чего в них установлена неподвижная средняя стен­ка, отделяющая одну плиту от другой.

До заполнения гипсовой массой форма при помощи сжатого воздуха, подаваемого от компрессора и опры­скивателя, покрывается масляной эмульсией. Затем она заполняется гипсовым тестом и движется до пол­ного поворота формовочного стола. За это время гипс схватывается, что позволяет выталкивать плиту из формы. Для облегчения выталкивания боковые стенки формы раскрываются на небольшой угол, а передняя стенка - полностью, принимая горизонтальное положе­ние. Задние торцовые стенки формы одновременно яв­ляются частью механизма, который выталкивает плиты на ленточный транспортер. После освобождения формы выталкиватель возвращается в исходное положение, стенки формы закрываются, форма опрыскивается смазкой, и весь цикл повторяется снова. Частота вра­щения стола 6-10 оборотов в 1ч. Производительность машины 336-560 плит в 1 ч.

Гипсовые плиты можно сушить в сушилках дымо­выми газами или нагретым в калориферах горячим воздухом. Сушка дымовыми газами более экономична, однако во избежание загрязнения изделий золой необ­ходимо тщательно очищать газы в пылеосадительных камерах, циклопах пли других аппаратах. Температура дымовых газов или горячего воздуха в месте входа в сушилку составляет 110-130°С, а температура отрабо­танных газов по выходе из сушилки – 40-50сС. Плиты устанавливают на сушильные вагонетки на ребро с за­зором между ними в 40-50мм. Зазоры между плитами и стенами и сводом туннеля должны быть минималь­ными, чтобы значительная часть газов не удалялась через эти проходы. Обычно плиты сушат в туннельной сушилке с рециркуляционной системой сушки. Выхо­дящие из подтопка дымовые газы разбавляются возду­хом и поступают в среднюю часть сушилки. Здесь они разделяются на два противоположных потока и дви­жутся к месту входа и выхода вагонеток.

Установленные по концам сушилки вентиляторы от­сасывают отработанные газы, часть которых удаляют в атмосферу, а другую часть по специальным рециркуля­ционным каналам подают обратно в сушилку, куда по­ступают также свежие газы из подтопка. Вагонетки с плитами, продвигаясь по сушилке из зоны с меньшей температурой окружающего пространства, постепенно входят в зону с более высокой температурой, а затем снова попадают в зону с меньшей температурой. Это устраняет возможность образования на плитах корки и позволяет влаге свободно и равномерно испаряться, не образуя на плитах трещины. Первая зона сушилки ра­ботает по принципу противотока, а вторая — прямото­ка. Длительность сушки зависит от начальной влажно­сти и толщины плит. При начальной влажности в 28-32% и толщине плит 100мм срок их сушки составля­ет 20-26 ч.

Длина гипсовых. перегородочных плит составляет 800мм, ширина 400мм и толщина 100 или 80мм. Плиты должны иметь форму прямоугольного параллеле­пипеда с прямыми ребрами и ровными поверхностями. Торцовые и продольные грани плит изготовляют с полу­круглыми пазами, расположенными посредине четырех или трех граней плит. Эти пазы заполняют раствором для скрепления плит. При испытании на изгиб плашмя и расстоянии между опорами в 70см плиты должны вы­держивать в течение 10 минут сосредоточенный груз не менее чем 200кг при толщине плиты 100мм и 140кг при толщине плиты 80мм. Объемная масса перегоро­дочных плит должна колебаться в пределах 950-1300кг/м3. Влажность гипсовых перегородочных плит не должна  быть выше 8%.

Гипсовые плиты пробиваются гвоздями и поддаются механической обработке, они огнестойки, обладают при достаточной толщине звукоизоляционными свой­ствами. Однако они гигроскопичны - водопоглощение гипсовых плит составляет около 20%. При повышенной влажности их свойства ухудшаются. Гипсовые перего­родочные плиты применяют в основном для устройства одно- и двухслойных перегородок, в зависимости от тре­буемой степени звукоизоляции. Использовать гипсовые плиты в помещениях с относительной влажностью бо­лее 70% не разрешается.