В основе получения всех гипсовых вяжущих лежит способность двуводного сульфата кальция дегидратироваться с изменением состава и структуры. В зависимости от степени нагрева получаемый продукт обладает различной растворимостью в воде, превращаясь в итоге в нерастворимое, «намертво обожженное» состояние. Регулируя температуру тепловой обработки, можно получить различные гипсовые вяжущие, отличающиеся строительно-техническими свойствами. Кроме того, степень дегидратации двуводного гипса зависит от длительности тепловой обработки и давления водяных паров (рис. 3.1).
При температуре 100—140°С двуводный гипс сравнительно быстро дегидратируется до полугидрата
CaS04? 2Н20-* CaSOA? 0,5#2О + \,5Н20
С повышением температуры до 200°С процесс обезвоживания ускоряется. Гипс постепенно переходит в безводную модификацию — обезвоженный полугидрат, который в свою очередь при дальнейшем повышении температуры превращается в растворимый ангидрит. При этом полуводный гипс, как и последующие две его безводные модификации, могут существовать в виде а- и р-моди-фикаций, отличающихся по структуре, а-полугидрат образуется при температуре чуть выше температуры кипения воды, но при повышенном давлении водяного пара. Отщепляемая вода удаляется из гипса в жидком состоянии и не вызывает разрыхления или разрушения зерен. Получаются плотные кристаллы полугидрата с гладкой поверхностью, р-полугидрат получают при атмосферном давлении, вода при дегидратации выходит в виде пара, что приводит к сильному механическому диспергированию зерен, образованию шероховатого «изъеденного» рельефа поверхности с большим количеством трещин и капилляров. Чем выше температура и ниже давление водяного пара, тем мельче получаемые кристаллы.
Структурные отличия определяют особенности свойств а- и р-модификаций полуводного гипса, р-полугидрат отличается повышенной растворимостью, большей скоростью гидратации, но для получения подвижного гипсового теста он требует большего количества воды ( 50—70% от массы гипса по сравнению с 30—45% для а-полугидрата) и соответственно имеет меньшую прочность.
Обезвоженные полугидраты по структуре близки к полугидратам, но отличаются несколько большей (на 5—6%) водопотребностью. Растворимые ангидриты требуют воды на 25—30% больше, чем полугидраты, и дают камень меньшей Прочности. Поэтому следует избегать образования растворимого ангидрита при тепловой обработке гипсового камня. Начиная с 350°С, растворимый ангидрит переходит в нерастворимый «намертво обоженный», который практически не взаимодействует с водой и не твердеет. При температурах более 800°С начинается частичная диссоциация сернокислого кальция
CaS04-> СаО + S03,
и в составе продукта обжига появляется свободная известь.