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Gips Grundlagen
Gips als Bau- und Werkstoff
Gips Grundlagen
1.1 Einführung
Gips (Kalziumsulfat) als Bau- und Werkstoff
Bereits 7‘000 v. Chr. in der Jungsteinzeit als Deko-Material für Räume verwendet
Seit 6‘000 v. Chr. als bewährter BaustoffJericho, Sphinx, Cheops-Pyramide, Palast von Knossos
Hervorragende EigenschaftenVerarbeitbarkeit, Baubiologie, Brand- und Schallschutz
Unterschiedlichste Einsatzgebiete
Produkte für jede BauphaseEstriche, Gipsplatten, Putze, Stuck
Spezialgipse Kunst, Gussformen, Medizin, Kosmetik, Lebensmittel
Semper Oper in Dresden Gips als Holzvertäfelung
Gips Grundlagen
Entdeckung Jungsteinzeit, Kleinasien
Anwendung In der Antike bei Babyloniern, Ägyptern, Griechen und Römern
Mittelalter Blütezeit im Barock und Rokoko
Neuzeit Wichtiger Baustoff
Pyramiden von Giseh Akropolis in Athen
Barocke Kirche Zwiefalten Neuzeitlicher Bau
1.2 Geschichte
Gips als Bau- und Werkstoff
Gips Grundlagen
1.3 Rohstoff-Vorkommen
Naturgips - Fundorte und Gewinnung
Erhärteter Gips kommt weltweit als Gipsstein in der Natur seit 200 Millionen Jahren vor. Er entsteht durch Verdunstung – bei < 66° C -von calciumsulfathaltigem Meerwasser als Sediment. Liegt die Verdunstungstemperatur bei > 66° C entsteht Anhydrit.
Kristalliner Stoff bestehend aus Calciumsulfat und Wasser (CaSO4 · 2H2O; Calcium, Sauerstoff, Schwefel, Wasserstoff).
Wasser Gips ist ein wasserhaltiges Calciumsulfat, CaSO4·2H2O mit etwa 20 % Wasser, das im Kristallgitter in "Schichten" konzentriert ist. Durch diesen Wechsel von Calciumsulfat und Wasser ist Gips sehr gut spaltbar.
Abbau über und unter Tage (Karstlandschaften, Steinbrüche)
Gips Grundlagen
Gips ist weit verbreitet (rund 4300 Fundorte)
Algerien, Argentinien, Armenien, Australien, Belgien, Bolivien, Brasilien, Bulgarien, Chile, China, Deutschland, Frankreich, Griechenland, Indonesien, Iran, Irland, Italien, Japan, Kanada, Kasachstan, Madagaskar, Marokko, Mexiko, Namibia, Norwegen, Österreich, Peru, auf den Philippinen, in Polen, Portugal, Rumänien, Russland, Schweden, der Schweiz, in Slowakei, Spanien, Südafrika, Tschechien, der Türkei, Ungarn, Großbritannien und Vereinigte Staaten von Amerika (USA).
1.3 Rohstoff-Vorkommen
Naturgips - Fundorte und Gewinnung
Gips Grundlagen
1.3 Rohstoff-Vorkommen
REA-Gips - Entstehung und Gewinnung
Gips aus Rauchgas-Entschwefelungs-Anlagen aus der Kohleverbrennung
Anwendung in Deutschland seit 1979 (deckt mittlerweile ca. 50 Prozent des deutschen Gipsbedarfs)
Nebenprodukt des Nasswaschverfahrens(Kalk und Schwefeloxid verbinden sich zu Gips)
REA-Gips entsteht als Industrie-Gips im „Zeitraffertempo“
REA-Gips ist gleichwertig wie Naturgips
Kohlekraftwerk
Steinkohle
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1.4 Kennzahlen
Gips – chemisch-physikalisch
Andere Namen Gipsspat, Calciumsulfat, Alabaster
Chemische Formel Ca[SO4] • 2H2O
Mineralklasse Sulfate
Kristallsystem Monoklin (Prismen)
Farbe farblos, weiß, gelblich, rötlich, grau, braun
Mohshärte 2
Dichte (g/cm3) 2,3 g/cm3
Glanz Glas-, Perlmutter-, Seidenglanz
Transparenz durchsichtig bis undurchsichtig
Bruch muschelig
Spaltbarkeit sehr vollkommen mit Faserbildung
Aussehen tafelige, prismatische, nadelige Kristalle; körnige, massige Aggregate
Gips Grundlagen
1.4 Kennzahlen
Gips – Ökologie und Recycling
Baubiologie Gips- und Gipsprodukte sind aus baubiologischer Sicht empfehlenswert
Behagliches, ausgeglichenes Raumklima
Diffusionsoffenheit
Geruchsneutralität
Oberflächenwärme
Hautfreundlichkeit
Keine Entwicklung gesundheitsschädlicher Substanzen
Vergleichbarer pH-Wert wie menschliche Haut
Nur geringe Wärmeleitfähigkeit
Gips Grundlagen
1.4 Kennzahlen
Gips – Bautechnik
Anwendungen in der Bautechnik
Eigenschaften von Gips nach der Erhärtung
Volumenzunahme (≈ 1 - 2 %) beim Abbinden
nicht dauerhaft feuchtebeständig
porös, daher luftfeuchteregulierend
feuerhemmend aufgrund des hohen Kristallwasseranteils
korrosionsfördernd, da bei Feuchte SO4 2--Ionen frei werden
Ettringitbildung (Treiben, Gipssterben) beim Mischen mit Zement (verboten) bzw. bei Kontakt mit dem erhärteten Beton.
Ettringitbildungunter dem Verputz
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1.5 Herstellung
Naturgips, REA-Gips
Gipsarten
Naturgips (mit 20 % Kristallwasser) Abbau Brechen Brennen
REA-Gips (mit Prozess-Feuchte) SO2-Calcinieren Brennen
Nieder- oder Hochbrandgipsmit unterschiedlichen Eigenschaften, je nach Brandtemperatur
Natur-Anhydrit (ohne Kristallwasser) muss nur gebrochen und gemahlen aber nicht mehr gebrannt werden
Herstellungsprozess für REA- und Naturgips
REA-Gips Naturgips
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Herstellen des Bindemittels (Dehydration)
Beim Brennen des Gipssteins, das ein Trocknen des Gipses darstellt, werden bei 130°-165°C Kristallwasseranteile bis zu ca. 15 Gewichts-% entzogen.
Aus CaSO4 • 2H2O wird CaSO4 • ½H2O (+ 1½H2O)
Je nach Temperatur wird unterschiedlich viel Kristallwasser entfernt.
Gipssorten, nach Brandtemperatur:
CaSO4 • 2H2O = Calciumsulfat Dihydrat = Dihydrat (ungebrannter Natur-Gips)
CaSO4 • ½ H2O = Calciumsulfat Halbhydrat = Halbhydrat (Brenntemperatur:130 bis 165 °C)
CaSO4 = Calciumsulfat Anhydrit = Anhydrit (Brenntemperatur: ca. 900 °C)
1.5 Herstellung
Naturgips, REA-Gips
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Anmachen und Erhärtung (Rehydration) Erst als Halbhydrat ist Gips in der Lage, durch Zugabe von Wasser wieder in den
ursprünglichen Zustand des Dihydrats (unter Wärmeabgabe) überzugehen. Dieser Vorgang wird als Abbinden bezeichnet.
Naturgips brennen:
Bei 120-130°C erhält man den Standard-Gips zum Wände gipsen.
Bei 130-180°C entsteht Stuckgips. Er bindet mit Wasser rasch ab und bildet ein filziges Geflecht feinster Gips-Nädelchen.
Bei ca. 900°C entsteht wasserfreier Estrichgips (z.B. Mörtelgips CaSO4 • CaO), der nur langsam abbindet, aber dafür verwitterungsbeständiger ist.
1.5 Herstellung
Naturgips, REA-Gips
Gips Grundlagen
1.5 Herstellung
Naturgips, REA-Gips
Gips Grundlagen
Bindemittel organisch / anorganisch
1.6 Verwendung Baustoff
Gips als Bindemittel
Bindemittel hydraulisch / nicht hydraulisch
Gips Grundlagen
Gips bildet nach der Zugabe von Wasser einen monolithischen Verbundbaustoff.
Die Erhärtungsreaktion des Bindemittels verläuft spontan ohne zusätzliche Zufuhr von Energie.
In der Natur wird immer der energieärmste, stabilste Zustand angestrebt. Das Bindemittel geht während der Erhärtung in einen stabileren Zustand über. Dabei wird meistens Energie (z.B. Wärme) freigesetzt.
In der wässrigen Lösung beginnt
der Kristallisationsprozess von Gips
Gips – Herstellung und Erhärtung
1.6 Verwendung Baustoff
Gips als Bindemittel
Gips Grundlagen
1.7 Gips-Praxis
Verarbeitung von Gips
Verarbeitungsfähigkeit durch Anmachen mit Wasser und ggf. zusätzlichen Anregern
Poren sorgen für gute GipseigenschaftenWärmedämmung, Dampfdiffusion, Befestigungstechnik
Variation durch ZuschlägeVersteifungszeit, Konsistenz, Haftung
Gips Grundlagen
Gipsanrühren
Das auf der Packung angegebene Mischungsverhältnis exakt beachten
Waage benutzen (1g Wasser = 1 ml)
Das Wasser: Zimmertemperatur (20°-23° C)
Gipspulver locker ins Wasser streuen (nicht zu schnell, weil er sonst vielleicht Luft bindet – das verursacht Gipsknollen)
Gips etwa eine halbe Minute «sumpfen», in Ruhe lassen
Von Hand oder mit der Maschine, mindestens eine Minute, mit 2 bis 3 Umdrehungen pro Sekunde, umrühren
Rasch verarbeiten (Information Hersteller beachten)
1.7 Gips-Praxis
Verarbeitung von Gips
Gips Grundlagen
1.8 Evaluation
Gips-Grundlagen-Wissen