Схватывание и твердение строительного гипса

При затворении строительного гипса достаточным количеством воды (60-80 % его массы) образуется пластичное тесто, которое затем начинает быстро загустевать.

Определение: время от начала затворения гипсового теста до полной потери им пластичности называют периодом схватывания.

За периодом схватывания следует период твердения, характеризующийся переходом теста в камневидное состояние с постепенным нарастанием прочности. При затворении строительного гипса водой полугидрат CaSО₄·0,5H₂O с поверхности зерен растворяется с образованием насыщенного раствора (8,5 г/л в пересчете на CaSO₄). Так как растворимость двуводного гипса примерно в 3,5 раза меньше, чем полуводного, то в жидкой фазе (растворе) возникают центры кристаллизации двуводного гипса, образующегося по реакции

CaSO₄ 0,5Н₂О + 1,5 Н₂О = СаSO₄·2Н₂О + q. (4.5)

в виде трехмерных зародышей. Скорость возникновения зародышей, т. е. число зародышей, образующихся в единице объема в единицу времени, тем больше, чем выше степень пересыщения жидкой фазы, т. е. растворимость полугидрата.

Схватывание теста (его загустевание) начинается при таком числе зародышей или субмикрокристаллов, при котором между ними через тонкие прослойки жидкости начинают проявляться Ван-дер-Ваальсовы силы молекулярного сцепления с образованием рыхлой пространственной сетки.

Подобную структуру теста, возникающую в начальный период взаимодействия вяжущего с водой, принято называть коагуляционной. Характерным свойством коагуляционных структур является их тиксотропность, т. е. способность к обратимому восстановлению после механического разрушения.

Возникновение из пересыщенной жидкой фазы кристаллических зародышей новой фазы, в данном случае двуводного гипса, затем прекращается и происходит только рост кристаллов, который энергетически более выгоден, чем возникновение трехмерных зародышей новой фазы.

Рост кристаллов новой фазы приводит к образованию кристаллизационной структуры, т. е. кристаллического сростка, образованного срастанием отдельных кристаллов. Прочность кристаллизационной структуры определяется ее плотностью, т. е. степенью заполнения объема твердеющего гипсового камня кристаллами двуводного гипса, и прочностью контактов срастания кристаллов. Процесс обрастания образовавшегося кристаллического каркаса продолжается до тех пор, пока существует жидкая фаза и пока весь полугидрат не перейдет в двуводный гипс.

При высыхании затвердевшего гипсового камня прочность его повышается, так как испарение пленочной воды сопровождается упрочнением контактов срастания кристаллов двуводного гипса.