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

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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

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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)

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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

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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

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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

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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

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1.5 Herstellung

Naturgips, REA-Gips

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Bindemittel organisch / anorganisch

1.6 Verwendung Baustoff

Gips als Bindemittel

Bindemittel hydraulisch / nicht hydraulisch

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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

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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

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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

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1.8 Evaluation

Gips-Grundlagen-Wissen