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Gips als Bau- und Werkstoff

Gips Grundlagen


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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

Gips Grundlagen


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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

Pyramiden von Giseh
Barocke Kirche Zwiefalten

 Neuzeit
Wichtiger Baustoff

Gips Grundlagen

Akropolis in Athen
Neuzeitlicher Bau


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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)

Gips Grundlagen


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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).

Gips Grundlagen


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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

Kohlekraftwerk

(Kalk und Schwefeloxid verbinden sich zu Gips)

 REA-Gips
entsteht als Industrie-Gips im „Zeitraffertempo“

 REA-Gips
ist gleichwertig wie Naturgips
Steinkohle

Gips Grundlagen


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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


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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

Gips Grundlagen


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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.

Ettringitbildung
unter dem Verputz

Gips Grundlagen


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1.5 Herstellung

Naturgips, REA-Gips
Gipsarten

REA-Gips

 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

Gips Grundlagen

Naturgips


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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)

Gips Grundlagen


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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.

Gips Grundlagen


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1.5 Herstellung

Naturgips, REA-Gips

Gips Grundlagen


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1.6 Verwendung Baustoff

Gips als Bindemittel
 Bindemittel
organisch / anorganisch

 Bindemittel
hydraulisch / nicht hydraulisch

Gips Grundlagen


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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 Grundlagen

Gips – Herstellung und Erhärtung


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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

Gips Grundlagen


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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)

Gips Grundlagen


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1.8 Evaluation

Gips-Grundlagen-Wissen

Gips Grundlagen