Aus was besteht Gips?

Gips (Calciumsulfat-Dihydrat (CaSO₄ ∙ 2 H₂O)) ist das Produkt der Reaktion von Sulfat-Ionen mit Kalzium (Kalk). Entsprechend dieser Formel binden sich zwei Moleküle Kristallwasser (2 H₂O) an ein Molekül des Calciumsulfats (CaSO₄). In natürlicher Form kommt Gips in der kristallwasserfreien Form als Anhydrit und als Gipsstein vor. Um wasserfreien Gips (CaSO₄) handelt es sich bei synthetischem Gips und bei Anhydrit.

Baugips wird hauptsächlich aus zwei Rohstoffen hergestellt:

1. Anhydritstein als natürliches Sedimentgestein und Gipsstein wie beispielsweise Fasergips oder Alabaster.
2. Synthetischer Gipsstein, der bei der Rauchgasentschwefelung als Nebenprodukt abfällt.

Im Untertagebau beziehungsweise übertage werden sowohl Naturanhydrit als auch Naturgips abgebaut. Homogenisiert und zerkleinert wird das Ausgangsgestein in sogenannten Brecheranlagen und im Anschluss an diesen Prozess gebrannt. Das Brennen geschieht je nach späterem Verwendungszweck des Gipses bei unterschiedlichen Temperaturen. So werden

• niedrig gebrannte Gipse bei 120 – 180 °C im direkt befeuerten Drehofen bzw. außenbeheizten Großkocher
• Hochbrandgipse bei 300 – 900 °C auf dem Rostband

hergestellt. 

Brennen in der Drehofenanlage
Für das Brennen im Drehofen muss der Ausgangsrohstoff durch Zerkleinern in der Brecheranlage auf eine Korngröße von maximal 25 mm gebracht werden. Der so aufbereitete Gipsstein wird dem Drehofen über ein Aufgabesilo zugeführt. Der Drehofen führt bei einer leichten Neigung eine fortwährende Drehbewegung durch, durch die das Brenngut fortlaufend nach unten befördert wird. Am Ofenausgang herrscht eine Temperatur von cirka 150 °C, in der Nähe des Brenners hingegen ca. 800 °C. Das gebrannte Material wird mittels Förderschnecken in eine Mühle transportiert, in der es fein zermahlen wird. Zu guter Letzt wird der Gips verpackt und schließlich in Silos eingelagert.

Brennen von Gips auf dem Rostband
Für das Rostbandverfahren muss der Ausgangsrohstoff durch Zerkleinern auf eine Korngröße von maximal 80 mm gebracht werden. Der so aufbereitete Rohstoff wird sortiert in drei unterschiedlichen Aufgabesilos eingelagert. Auf das Rostband werden die Körner entsprechend ihrer Größe aufgegeben. Ganz unten liegt die kleinste Körnung, dann die mittlere und oben auf liegt das Material mit der größten Körnung (Grobkorn).

Durch dieses Vorgehen kann eine größtmögliche Entwässerung des Materials sichergestellt werden. Das Material, auf durchlaufenden Bändern befördert, wird im Brennraum durch ca. 900 °C heiße Heizgase von oben nach unten gebrannt. Der teilentwässerte und gebrannte Gips wird am Ende des Rostbandes mit Hilfe eines sogenannten Kratzförderers zur Mühle befördert und dort fein zermahlen. Als letzten Schritt erfolgen die Verpackung und die Einlagerung in Silos.

Hinweise für die diversen Gips-Trockenmörtel bzw. Gipsbinder gibt die DIN EN 13279-1

• Werktrockenmörtel (Gips-Trockenmörtel) vereint die Arten von Gips-Putztrockenmörteln, wie die in Gebäuden verwendeten gipshaltigen Putztrockenmörtel und Gipskalk-Putztrockenmörtel.  
• Gipsbinder, der aus verschiedenen Hydratphasen und Calciumsulfat besteht.
• Gipshaltiger Putztrockenmörtel: Seine Bestandteile sind < 50 Prozent Calciumsulfat sowie max. 5 Prozent Baukalk und Beimischungen von Zuschlägen und Zusatzstoffe, je nach Hersteller.
• Gips-Putztrockenmörtel:  Seine Bestandteile sind ≥ 50 Prozent Calciumsulfat sowie max. 5 Prozent Baukalk und Beimischungen von Zuschlägen und Zusatzstoffe, je nach Hersteller.
• Wärmedämmputz-Gips-Trockenmörtel findet Verwendung bei Wärmedämmputzen
• Akusitkputz-Gips-Trockenmörtel verbessert die Akustik von Räumen
• Gips-Mauermörtel wid für nicht tragende Trennwände und Außenwände verwendet
• Brandschutzputz-Gips-Trockenmörtel wird für Brandschutzputze verwendet
• Dünnlagen-Gips-Trockenmörtel findet für Putze in Schichtdicken von 3 – 6 mm Verwendung
• Gips-Putztrockenmörtel für Putze mit erhöhter Oberflächenhärte. Eine erhöhte Oberflächenhärte kann durch Beimischung spezieller Zuschläge erzielt werden
• Gips-Trockenmörtel für faserverstärkte Gipselemente: Dieser Mörtel kommt bei der Produktion sowie beim Zusammenbau faserverstärkter Gipselemente zum Einsatz
• Gips-Trockenmörtel
• Gipskalk-Putztrockenmörtel (gipshaltige Putztrockenmörtel oder Gips-Putztrockenmörtel) bestehen aus mehr als 5 Prozent Baukalk. Beimischungen von Zuschlägen und Zusatzstoffe, je nach Hersteller.
• Gipsleicht-Putztrockenmörtel sind, wie der Gipskalk-Putztrockenmörtel, die entweder organische Leichtzuschläge oder anorganische Leichtzuschläge (bspw.: geblähte Perlite) enthalten. Beimischungen von Zuschlägen und Zusatzstoffe, je nach Hersteller.

Zu allererst wird das Gipspulver mit Wasser fachgerecht angerührt. Dazu wird das Gipspulver in das sogenannte Anmachwasser eingestreut, wobei das Mischverhältnis (Wassergipswert) je nach Herstellerangabe (Verpackung) differieren kann. Der Gips würde verklumpen, würde man das Wasser einfach auf den Gips schütten und umrühren. Die Versteifung des Gips leitet die Erhärtung ein.

Ein rein physikalischer Vorgang nimmt seinen Lauf: Das dem Gips während des Brennvorgangs entzogene (ausgetriebene) Kristallwasser wird in Form des Anmachwassers nun wieder aufgenommen. Während der Gips unter Abgabe von Wärme zu kristallieren beginnt, dehnt er sich um etwa 1 Volumen-Prozent aus und die nadelförmigen Kristalle verfilzen. Der Gips erhält seine Festigkeit letztlich aus diesem Verkrallen der Kristalle untereinander.

Begünstigen kann die Erhärtung des Gipses

• Anmachen mit warmem Wasser
• hohe Lufttemperaturen
• erstarrte Gipsmörtelreste (in Maschinen, auf Werkzeugen)

Verzögernd, verhindernd wirkt sich auf die Erhärtung Folgendes aus:

• Zu häufiges Umrühren (totrühren → Abbruch der Kristallationsphase → kein Erhärten)
• Beimischung hydraulischer Bindemittel (Mischbinder, Zement)
• direkte Sonneneinstrahlung, Zugluft während der Kristallationsphase (entzieht dem Gips zu rasch Flüssigkeit → mangelnde Festigkeit)

• Feuchtigkeitsregulierend
  Die Einlagerung von Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft wird durch die porige Struktur des Gipses mit bis zu 40 Masse-Prozent begünstigt. Sinkt die Feuchtigkeit der Umgebungsluft, wird die Feuchtigkeit wieder abgegeben. Auf die subjektiv empfundene Behaglichkeit der Menschen in Wohnräumen wirkt es sich positiv aus, wurde für die Innenraumgestaltung Gipsputz verwendet. Dieser positive Effekt ist auf die Regulation der Luftfeuchtigkeit durch den Putz zurückzuführen. Bei trockener Raumluft gibt der Putz Feuchtigkeit ab und nimmt sie zu hohe Luftfeuchtigkeit auf.   
   
• Wasserlöslich
  Ein Gipsstein, der ein paar Tage im Wasser liegt, wird er oberflächlich schmierig und weich. Dies lässt sich allerdings nur feststellen, war das Wasser täglich erneuert worden. Der Gipsstein verliert zusehends an Volumen. Die Gipskristalle gehen in Lösung mit Wasser, was bedeutet, dass sich Gipsstein unter fortwährender Einwirkung von Feuchtigkeit auflöst. Gipsstein wird dementsprechend auch nicht für Bauteile, die Feuchtigkeit ausgesetzt sind, verwendet.  
   

• Haftfähigkeit
  Eine besonders gute Haftfähigkeit wird Gipsputzen bescheinigt. Beim Verputzen von schlecht saugenden und glatten Putzgründen birgt diese Haftfähigkeit, verglichen mit anderen Putzen, einen großen Vorteil. Ein solches Verhalten des Putzes lässt sich damit begründen, dass der Gips aufgrund seiner feinkörnigen Beschaffenheit ideal in die vorhandenen Poren des Putzgrundes eindringen kann. Aufgrund seiner Volumenvergrößerung kann er sich dort hervorragend verkrallen.
   

• Dehnt sich aus
  Die durch den Brennvorgang zerstörte kristalline, nadelförmige Struktur des Gips wird beim Anmachen wieder hergestellt, welches eine nicht relevante Volumenvergrößerung des Gips bewirkt. Gipsputze, die aus diesem Grund nicht eigens mit Sand gemagert werden müssen, bestehen aus einem feinkörnigen, homogenen Baustoff. Daher lassen sich Gipsputze glatt abziehen. Auch beim Setzen von Dübeln ist die geringe Volumenvergrößerung des Gips von Vorteil. Die Volumenvergrößerung des Gips kann mit Hilfe des sogenannten Ausdehnungsmessgerät gemessen werden.
   
• Feuerhemmend
  Bauteile aus Gips dienen in hervorragender Weise dem Brandschutz, da sich das im Gips eingelagerte kristallin gebundene Wasser unter Hitzeeinwirkung infolge des verdampfenden Wassers ein schützender Schleier aus Wasserdampf vor dem Bauteil bildet. Die Poren, die aufgrund des verdampfenden Wassers entstanden sind, wirken sich wärmedämmend aus und verhindern ein rasches Aufheizen der hinter dem Gips befindlichen Bauteile. Daher werden für Verkleidungen feuergefährdeter Konstruktionen wie Stahlstützen oder -träger vorwiegend Gipsbauplatten und Gipsplatten verwendet. Als feuerhemmend werden (ohne speziellen Nachweis) bereits 1,5 cm dicke Gipsputze eingestuft.   
   
• Förderung der Rostbildung durch Gips
  Die Rostbildung wird aufgrund des im Gips eingelagerten kristallin gebundenen Wassers begünstigt. Aus diesem Grund dürfen in Gips auch lediglich lackierter oder verzinkter Stahl (Rippenstreckmetall, Drahtgewebe, Nägel) eingeschlagen oder eingebettet werden.