CaSo4, 2H2O ———————— CaSo4, 1/2H2O + 3/2H2O
سنگ گچ سولفات دوکلسیم آبدار طبیعی است و در چندین فرم بلوری یافت می شود که در تشکیلات خاکی پوسته جامد کره زمین بصورت قشرهای نسبتاً ضخیم فراوان است که آن را استخراج میکنند و مورد استفاده قرار می‌دهند . گچ را پس از استخراج از معدن مانند آهک بکوره می‌برند و تا دمای حدود ۱۸۰ درجه سانتیگراد حرارت می‌دهند تا مقداری از مولکولهای آب تبلورش را از دست بدهد وبصورت گچ قابل استفاده به عنوان مصالح ساختمانی وقالب گیری در آید
مواد اولیه تهیه و تولید گچ
تمامی گچ های ساختمانی از سنگ گچ خالص تهیه میشوند. سنگ گچ پس از انفجار در معدن به دپو کارخانه حمل و مراحل تولید گچ آغاز میشود.
برای تولید گچ های ترکیبی نیز از گچ میکرونیزه استفاده میشود با این تفاوت که در گچ های ترکیبی مانند گچ سیوا ، گچ ساتن ، گچ گیپتون و گچ پاششی از افزودنی های دیرگیر کننده و . . . نیز استفاده میگردد.
مشخصات فنی گچ ساختمانی بر اساس آزمون های و آزمایشات مختلف
باقیمانده روی الک mm1/18 – حداکثر 7/6 %
تاب فشاری حداقل 98 kg/cm2
تاب خمشی حداقل 47 kg/cm2
زمان گیرش اولیه گچ (حداقل) 20
زمان گیرش ثانویه گچ (حداکثر) 32
اکسید کلسیم (حداقل) 45/36 %
مجموع نمکهای محلول در آب 0.03
افت حرارتی % 25/5
ترکیبات گچ
سنگ گچ استخراج شده از معدن دارای ناخالصی های مختلفی میباشد اما بین ۹۰ تا ۹۸ درصد سنگ گچ دارای خلوص میباشد. در تولید گچ ساختمانی به روش معمولی هیچگونه مواد به گچ افزوده نمیشود و تنها سنگ گچ خالص پخته و آسیاب میشود. جهت تولید گچ های ساختمانی ترکیبی مانند گچ پاششی ، گچ سیوا و گچ ساتن مواد افزودنی جهت سبک سازی و… به گچ اضافه و ترکیبات گچ تغییر میکند.
تاثیرات زیست محیطی ژیپس
آژانس بین المللی سلامت جهانی سیلی متبلور را به عنوان ماده ای سرطان زا معرفی می کند. مواد شیمیایی و معدنی که ۰٫۱ درصد به بالا سیلیس متبلور داشته باشند تحت نظارت قانون قرار می گیرند. زمانی که طی فرآوری درصد سیلیس متبلور در ژیپس بیش از ۰٫۱ درصد شود، ژیپس تحت نظارت قرار میگیرد. افرادی که بصورت مستقیم یا غیرمستقیم با ژیپس در ارتباط هستند باید جهت جلوگیری از ورود ژیپس به بدن و ایجاد مشکلات عمده در شش ، از ماسک استفاده کنند
خصوصیات گچ
زمان گیرش: ۶۷ تا ۸۸ گرم گچ در یک لیتر آب حل می شود. حداقل زمان گیرش گچ ساختمانی ۴ دقیقه و حداکثر آن ۸ یا ۱۰ دقیقه است. همچنین کمینه زمان گیرش گچ اندود ۸ دقیقه و بیشینه آن،۶۰ دقیقه میباشد . جهت اندازه گیری زمان گیرش، از دستگاه ًویکات Vicatًکه در بخش سیمان شرح داده شد، استفاده می‌کنیم. اگر از سوزن Vicat استفاده می‌کنیم، طبق آیین نامه ASTM آمریکا، مخلوط باید دانه‌های بسیار ریزی داشته باشد. در روش DIN آلمان نیز از سوزن مخروطی استفاده می کنیم. روش اندازه‌گیری زمان گیرش در کارگاه چنین است: دوغابی از گچ تهیه کرده ، درون ظرفی می‌ریزیم و با چاقو شکاف می دهیم. چون هنوز گیرش اتفاق نیفتاده ، شکاف بسته میشود. این عمل را در زمانهای مختلف آنقدر تکرار می‌کنیم تا اینکه شکاف بسته نشود. هر وقت شکاف بسته نشد، آن زمان، زمان گیرش اولیه است. جهت محاسبه زمان گیرش نهایی، توجه می‌کنیم که اگر جایی از سطح آ ظرف گچی را با انگشت دوبار بفشاریم و در آن مکان آب جمع نشد، آن هنگام زمان گیرش نهایی است.
جمع شدگی : گچ ساختمانی ۱% افزایش حجم دارد. در نتیجه مسأله انقباض خوردن پس از گیرش که در مورد سیمان مطرح است، در مورد گچ وجود ندارد و بعنوان مثال اگر در دیواری ترک وجود داشته باشد، می‌توان آنرا با گچ پر کرد. به همین دلیل در گذشته و قبل از دستیابی به تکنولوژی جدید (پوشش رنگ، کاشی، سرامیک و …) سطوح ساختمانها را فقط با گچ ، اندود می‌کردند. البته باید دانست که سطح گچ بعلت نداشتن سوراخهای ریز، یک سطح صاف و بهداشتی است. از همین خاصیت گچ استفاده کرده ، آنرا جهت پوشش سطوح وسیعی که نباید درز انبساط داشته باشند، بکار می‌برند.
اثر بر فلزات: یکی از خصوصیات گچ اینست که فلزات را سولفاته میکند. در نتیجه فلزات نباید مستقیماً در تماس با گچ باشند و لازم است پیش از تماس با گچ ، از پوشش ضد زنگ برخوردار شوند.
محافظ در برابر آتش: یکی دیگر از امتیازات گچ ، آنست که لایه ای است محافظ در برابر آتش . فرایند محافظت در برابر آتش توسط گچ چنین است که فرض کنید روی یک ستون فولادی ، با لایه‌ای از گچ پوشیده شده باشد. در صورت آتش سوزی ،آب تبلور تبخیر شده ، لایه‌ای از بخار آب روی فولاد را میگیرد . در نتیجه با وجودی که دمای محیط در اثر آتش سوزی بالا می‌رود، دمای ستون فولادی تا مدتی روی می‌ماند و همین مقدار زمان برای رسیدن نیروهای آتش سوزی و اطفاء حریق کافی است.
مقاومت گچ
مقاومت گچ به مقدار آب موجود در خمیر گچ و همچنین به دمایی که در آن گیرش حاصل میشود، بستگی دارد. مقاومت گچ برخلاف سیمان، بسرعت زیاد میشود و بعد ثابت می‌ماند. برای اندازه گیری مقاومت، چون برخلاف سیمان مسأله جمع شدگی مطرح نیست، مستقیماً خمیر گچ را قالب می‌زنیم. عملیات قالب‌زنی یک روز بطول می‌انجامد. بعد گچ قالب خورده را مدت ۲۴ ساعت در آب قرار می‌دهیم و سپس آنرا می‌گذاریم تا به وضعیت ثابتی برسد و در نهایت اندازه‌گیری را انجام می دهیم. با افزودن ماسه به گچ ، می‌توان مقاومت فشاری آنرا افزایش داد. در بعضی موارد ، این عدد به نیز می‌رسد.
واکنش در برابر رطوبت و سایر خواص
یکی از معایب گچ آنست که در برابر رطوبت مقاوم نیست و اصطلاحاً ًطبلهً میکند. البته می‌توان با افزودن ترکیبات پلیمری به گچ ، گچ ضد آب بدست آورد. لکن گچ معمولی توانایی مقاومت در برابر رطوبت را ندارد. گچ از سایر مصالح ساختمانی سرامیکی سبکتر است . وزن مخصوص دانه‌ای آن ، ۸/۲ و وزن مخصوص انبوهی آن، ۸۵/۰ میباشد. باید توجه کرد که سبک بودن گچ ، یکی از امتیازات آنست. سطوح گچی در برابر انتقال حرارت و همچنین صوت، عایق محسوب میشوند. در نهایت یادآوری میشود که گچ ،جزء مصالح سرامیکی است.
کاربردهای گچ
آخرین مطلبی که در مورد گچ توضیح داده میشود، کاربردهای آنست. کاربرد گچ بصورت سنتی در طاق ضربی است. اصول کلی طاق ضری چنین است که در طول فضایی که می‌خواهند سقف بزنند ، تعدادی تیرآهن به موازات هم قرار می‌دهند و بعد بین این تیرآهنها، آجرها را بصورت قوس‌دار می‌چینند تا با استفاده از خاصیت انتقال نیرو در قوس ، نیروی بار وارد بر سقف ، به تیرآهنها منتقل شود. در این نوع سقف، چون آجرها باید سریع به یکدیگر بچسبند، با توجه به اینکه زمان گیرش گچ بسیار کوتاه است، بعنوان ملات از گچ استفاده میکنند. امروزه با پیدایش صنعت بتن و سیمان پرتلند، در سقفها از تیرچه بلوک استفاده‌می‌شود و کاربرد گچ بیشتر در سفیدکاری بروز یافته است. اما نکته قابل توجه اینست که سفیدکاری بصورت سنتی ، بسیار پرهزینه و یافتن استادکار ماهر ، مشکل است. به این دلیل هم اکنون روشهای جدیدی از کاربرد گچ در ساختمان جهت کاهش هزینه بکار گرفته میشود. این روشها عمدتاً تولید و استعمال فرآورده‌ها و قطعات پیش ساخته گچی است.
در صنعت فرآورده‌های گچی ، پیش ساخته در کارخانه تولید و در کارگاه فقط نصب میشوند. انواع مختلفی از فرآورده‌های گچی وجود دارد. در تولید این قطعات ،از مواد پرکننده هم استفاده میشود. بعنوان مثال،با افزودن ماسه، قطعات سنگین‌تر و البته با مقاومت بیشتر بدست می‌آورند. تولید گاز کند و ایجاد تخلخل نماید. مثلاً افزودن آب اکسیژنه سبب تولید هیدروژن و ایجاد تخلخل میشود . از مواد زائد دیگر مانند کاه، خاک اره، نی خردشده ـ که در صنعت نیشکر بنام ًباگاسً شناخته می‌شودـ و مواد زائد کشاورزی و صنعتی ، بعنوان پرکننده استفاده میشود. قطعات گچیِ ساخته شده به دو صورت است: تیغه‌های گچی ، ورقه‌های گچی.
در ساختمان سازی گچ بصورت سنتی در دو مرحله مورد استفاده قرار میگیرد. در ابتدا به عنوان گچ زیرکار (گچ کاری روی مثلا" تیغه و . . . ) در پس از آن در مرحله نهایی به عنوان لایه سفید بر روی دیوار که معمولا" بسیار نازک تر است.
در کشورهای صنعتی گچ کمتر به شکل سنتی مورد استفاده قرار میگیرد و برای انجام دو مرحله گچ کاری (سفید کاری و گچ خاک) از ماشین های گچ پاش که سرعت و دقت بالاتری دارد استفاده میشود.
در برخی کشورها نیز گچ برگ (صفحات روکش دار گچی) مورد استقاده قرار میگیرد.
گچ در صنایع متددی مورد مصرف قرار میگیرد و کاربرد آن به ساختمان سازی محدود نمیشود. مثلا" از گچ در کشاورزی نیز استفاده میگردد به این صورت که گچ ساختمانی را به عنوان ماده خشک کننده در کود شیمیایی مخلوط میکنند.
تیغه‌های گچی
در کشورهای خارجی، از تیغه‌های گچی با ابعاد در حدود۵ یا ۶ متر در ۳ متر استفاده میشود. جهت سهولت در جابجا کردن این قطعات ، در آنها قلابهایی از میلگرد با پوشش ضدزنگ قرار می‌دهند. در داخل این قطعات ، مکان در و پنجره و کلید و پریز و … از پیش تعبیه می شود. در کارگاه ساختمانی ، قبل از زدن سقف، این تیغه‌ها توسط جرثقیل به طبقات مختلف حمل میشود و نصب میگردد. یکی از امتیازات این قطعات ، کاهش زمان اتمام پروژه است . به این معنی که جهت ساخت هر دیوار در کارگاه، بجای صرف دو روز وقت، در عرض نیم ساعت می‌توان به مقصود دست یافت.
این روش ، شیوه مناسبی است. اما از آنجا که در کارگاههای داخلی از شرایط ضعیف حمل و نقل و بالابر برخورداریم ، امکان استفاده از این روش مهیا نیست. در ایران ، ساخت تیغه ، از قطعات کوچک گچی با ابعاد ۵۰×50 یا ۶۰×40 سانتیمتر مربع یا سایر ابعاد مشابه با ضخامت ۶ یا ۷ سانتیمتر استفاده میشود که در طرفین آنها فرورفتگیها و برجستگیهایی وجود دارد و در هنگام نصب، با قراردادن لایه‌ای از گچ بین آنها ، این زائده‌‌ها داخل یکدیگر جفت میشوند. امتیاز این قطعات نسبت به آجر اینست که بجای کار با قطعات کوچک آجری، با این قطعات کار می‌کنیم. اما عیب عمده آنها، شکننده بودن و ضربه پذیر بودن آنهاست. این مشکل با بکارگیری تارهای شیشه‌ای قابل حل میباشد که در ادامه توضیح داده خواهد شد. یکی از روشهای تولید این قطعات که البته بیشتر در کارگاهها استفاده میشود، آنست که از میزهای مخصوص قابل تنظیم به ابعاد مختلف استفاده شود. ابعاد میزها را متناسب با ابعاد قطعات خواسته شده ، تنظیم میکنند و سپس دوغاب گچ را می‌ریزند تا گیرش حاصل کند و قطعه گچی آماده شود. اما اگر بخواهند به قطعات سبکتری با همان ابعاد دست یایند، قبل از ریختن دوغاب گچ، در سطح میز لوله‌هایی تو خالی را ـ که جهت نچسبیدن گچ به آنها، روغنی میشوند ـ با فواصل مناسب بموازات یکدیگر می‌چینند و بعد دوغاب می‌ریزند و قبل از کامل شدن گیرش گچ ، آن لوله‌ها را خارج میکنند. این امر سبب سوراخ دار شدن قطعات و در نتیجه سبکتر بودن آنها میشود.
تذکر: در ساختن سازه‌های مرتفع ، جهت نصب تیغه‌ها باید از بالا شروع کرد؛ نه از پایین . زیرا اگر از پایین شروع کنیم، بارهای بالایی تیغه را می‌شکند. در حالیکه اگر از بالا شروع به نصب نماییم، تا به پایین برسیم، ساختمان تغییر شکل ناشی از بارگذاری را کرده و به تیغه‌ها آسیب نمی‌رسد.
