Gips als Bau- und Werkstoff

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 Baustoff Jericho, Sphinx, Cheops-Pyramide, Palast von Knossos Hervorragende Eigenschaften Verarbeitbarkeit, Baubiologie, Brand- und Schallschutz Unterschiedlichste Einsatzgebiete Produkte für jede Bauphase Estriche, Gipsplatten, Putze, Stuck Spezialgipse Kunst, Gussformen, Medizin, Kosmetik, Lebensmittel Semper Oper in Dresden Gips als Holzvertäfelung

1.2 Geschichte Gips als Bau- und Werkstoff 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

1.3 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 ist weit verbreitet (rund 4300 Fundorte) 1.3 Rohstoff-Vorkommen Naturgips - Fundorte und Gewinnung 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 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

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

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

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. Ettringitbildung unter dem Verputz

1.5 Herstellung Naturgips, REA-Gips Gipsarten Naturgips (mit 20 % Kristallwasser) Abbau  Brechen  Brennen REA-Gips (mit Prozess-Feuchte) SO2-Calcinieren  Brennen Nieder- oder Hochbrandgips mit 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

1.5 Herstellung Naturgips, REA-Gips 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 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

1.6 Verwendung Baustoff Gips als Bindemittel organisch / anorganisch Bindemittel hydraulisch / nicht hydraulisch

1.6 Verwendung Baustoff Gips als Bindemittel 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

1.7 Gips-Praxis Verarbeitung von Gips Verarbeitungsfähigkeit durch Anmachen mit Wasser und ggf. zusätzlichen Anregern Poren sorgen für gute Gipseigenschaften Wärmedämmung, Dampfdiffusion, Befestigungstechnik Variation durch Zuschläge Versteifungszeit, Konsistenz, Haftung

1.7 Gips-Praxis Verarbeitung von Gips 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)

1.8 Evaluation Gips-Grundlagen-Wissen