Страна располагает достаточными запасами природного гипсового сырья и огромным количеством гипсосодержащих отходов.
Изделия на основе гипсовых вяжущих отличаются небольшой массой, достаточной прочностью, относительно низкими тепло- и звукопроводностью. Им легко придать любую архитектурную форму, любой цвет. Кроме того, гипсовые материалы огнестойки, способствуют поддержанию комфортного микроклимата в помещениях за счет хороших показателей паро- и воздухопроницаемости, способности поглощать лишнюю влагу из воздуха и отдавать ее при снижении влажности [1]. Физико-химические основы формирования структуры гипсовых вяжущих Свойства гипсовых и гипсобетонных изделий определяются их структурой. Большинство гипсовых изделий получают из смеси гипсового вяжущего (ГВ) с водой. Структура получаемого камневидного тела формируется в результате взаимодействия гипсового вяжущего с водой, т.е. гидратацией ГВ. До настоящего времени процесс гидратации ГВ является предметом многих исследований. Отличительной особенностью гипсовых вяжущих является их способность при затворении водой быстро схватываться и затвердевать. Эта способность выгодно отличает ГВ от других вяжущих. Производство изделий из гипсовых вяжущих характеризуется коротким циклом формования, высокой оборачиваемостью форм, возможностью использования конвейерной или прокатной технологий. Схватывание и твердение ГВ основано на реакции присоединения воды к полугидрату сульфата кальция с превращением его в двугидрат: CaSO4 •0,5H2O+1,5H2O=CaSO4 •2H2O С термодинамической точки зрения процесс гидратационного твердения связан с уменьшением свободной энергии и поэтому идет самопроизвольно. Об этом свидетельствуют термодинамические характеристики этой реакции, полученные В.И. Бабушкиным и О.П. Мчедловым-Петросяном: энтальпия - ΔH0298=-19,4 кДж/мольсвободная энергия - ΔS0298 = -5,54 кДж/моль С кинетической точки зрения гидратация - это сложный физико-химический процесс, связанный с адсорбцией влаги частицами полугидрата сульфата кальция, растворением этих частиц, возникновением и ростом центров кристаллизации двугидрата. Таким образом, гидратация гипсового вяжущего представляет собой непрерывный совместный процесс растворения полугидрата и выкристаллизовывания из раствора двугидрата. По мере роста кристаллов гипса и их переплетения формируется поликристаллическая структура. В последние годы некоторых исследователей привлекает гипотеза, по которой взаимодействие различных вяжущих с водой, особенно полиминеральных, в реальных условиях протекает одновременно по смешанной схеме: по А. Ле Шателье - с растворением части вещества в воде, последующей гидратацией его и переходом в осадок гидрата, а также топохимически по А.А. Байкову - с прямым присоединением воды к твердой фазе. В работе [2] установлено, что при дегидратации гипса в процессе протонной перегруппировки в частицах вяжущего происходит образование активных центров с различной степенью энергетической неоднородности, обусловленной наличием дислокаций, ребер и вершин кристалликов. Причем активные центры, представляющие собой ион-радикалы O2- с ненасыщенными валентными связями, имеют высокую энергию и реакционную способность, чем объясняются вяжущие свойства продуктов дегидратации гипса. Физико-химическая природа реакционной поверхности делает ее легко гидратирующейся за счет активных центров, содержащих атомарный кислород, способный связывать молекулы воды путем образования водородных связей. Лиофильная реакционная поверхность частиц полугидрата оказывает сильное структурирующее воздействие на молекулы воды. Под влиянием поверхностных сил образуется упорядоченная структура межмолекулярных водородных связей. В области относительной влажности среды до 80 % молекулы воды "захватываются" активными центрами, в результате чего образуется хемосорбционное соединение молекул воды с твердой поверхностью обезвоженного полугидрата с переходом его в полугидрат, но без превращения в двугидрат. Термодинамическим анализом доказано, что на гидрофильной поверхности молекулы воды адсорбируются локализованно. Следовательно, и центры кристаллизации двугидрата возникают локально. Переход полугидрата в двугидрат происходит в области капиллярной конденсации при относительной влажности более 80 %. По А.В. Лыкову и М.М. Дубинину, если капилляр меньше 0,1 мкм, то он может быть полностью заполнен жидкостью в результате сорбции паров воды независимо от того, есть ли у капилляра дно или он сквозной. При радиусе более 0,1 мкм мениски не смыкаются, и капиллярная конденсация может происходить только в несквозных порах.
В воде частицы вяжущего материала начинают растворяться. Согласно эмпирическому правилу Вант-Гоффа, гипс легко образует растворы с высокой степенью пересыщения. Степень пересыщения гипса равна ΔC = (c-co)/co= 3, (1) где
с - растворимость полугидрата, г/л;
сo — растворимость двугидрата, г/л. Уже при незначительном разбавлении полугидрата водой (в 10-50 раз) высокая степень пересыщения достигается через 1 мин. На практике же всегда работают с тестом, характеризующимся В/Г ~ 0,5-0,7, за счет чего предельное пересыщение достигается еще раньше. Кроме того, следует учитывать, что мелкие кристаллы обладают не только высокой скоростью растворения в соответствии с уравнением Томпсона-Кельвина, но могут обеспечить и более значительное пересыщение: ln(ck/с∞)= 2Mσ/RoTρr (2) где
с∞ — растворимость крупных кристаллов;
сr , — растворимость мелких кристаллов полугидрата;
σ — величина межфазной удельной энергии, ориентировочно принятой 12 эрг/см2 ;
М — молекулярная масса;
Ro — газовая постоянная, равная 8,3 •107 эрг/моль град;
Т — абсолютная температура;
ρ- плотность полугидрата, равная 2,7 г/см3 ;
r * — критический радиус мелких кристаллов.
Расчеты, проведенные по формуле Томпсона-Кельвина, показали, что начиная с размера 0,005 мкм, растворимость кристаллов полугидрата заметно возрастает. | 
