Мета роботи. Ознайомлення з приладами і методикою дослі дження гіпсу.
Устаткування і матеріали: прес гідравлічний, прилад Віка. чашка і лопаточка для приготування гіпсового тесту, ваги електронні, прилад Суттарта, сито № 02, лінійка, секундомір, гіпс.
Правила безпеки: з метою запобігання очей від потрапляння ня чужорідного тіла лабораторну роботу виконувати в захисних окулярах.
Повітряні в'яжучі речовини (вапно, гіпс) характерізуют- ся тим, що, будучи зачинені з водою, тверднуть і тривалий вре- мя зберігають міцність лише в повітряному середовищі. У разі система- тичного зволоження вони втрачають міцність і руйнуються.
Гідравлічні в'яжучі речовини (портландцемент) харак- теризують тим, що, після змішування з водою і попереднього твердіння на повітрі здатні далі твердеть як в повітряної, так і у водному середовищі, при цьому міцність їх збільшується.
Кислотостійкі в'яжучі речовини (кислототривкий кварце- вий кремнефторістий цемент) представляють собою тонкомолотую суміш кварцового піску і кремнефтористого натрію, зачиняють водним розчином силікату натрію або калію. Це в'язка речовина початкового твердіння в повітряному середовищі може тривалий час чинити опір агресивному впливу неорганічних і ор- ганических кислот. крім фтористо-водневої.
1. Повітряні в'яжучі речовини. гіпс
Гіпсові в'яжучі поділяють на 2 групи: нізкообжіговие і ви- сокообжіговие.
Нізкообжіговие гіпсові в'яжучі одержують при нагріванні двуводного гіпсу (CaSO4 * 2H2О) до температури 150. 160 ° С. При цьому відбувається часткова дегідратація двуводного гіпсу з переходом його в напівводний гіпс: CaSO4 * 2H2О → CaSO4 * 0,5H2O + l, 5H2O. До нізкообжіговим в'язким відносяться: будівельний, формовоч- ний, високоміцний і медичний гіпс. Сировиною для виробництва нізкообжігових в'яжучих є природний гіпсовий камінь (CaSO4 * 2H2О,) а також відходи промислового виробництва, содер жащие сульфат кальцію -CaSO4.
Висообжіговие (ангідридні) в'яжучі одержують термічного
ської випалюванням двуводного гіпсу (CaSO4 * 2H2О) при більш високій температурі - 600. 900 ° С, При цьому двуводний гіпс повністю те- ряется хімічно зв'язану воду, в результаті чого утворюється водний сульфат кальцію - ангідрид CaSO4.
До високообжіговим в'язким відносяться: ангідритовий це-
мент і естріх-гіпс.
Сировиною для виробництва високо-випалювальних в'яжучих є ангідрит CaSO4. а також відходи промислового виробництва, з- тримають сульфат кальцію -CaSO4.
Будівельний гіпс. Будівельним гіпсом або алебастром
(ГОСТ 125-79) називають повітряне в'язка речовина, що отримується шляхом термічної обробки природного двуводного гіпсу - суль- фата кальцію CaSO4 * 2H20 при температурі 150 - 180 ° С до превра- щення його в напівводний гіпс - сульфат кальцію CaSO 4 * 0,5H2O . з по- наступним помелом в тонкий порошок: CaSO4 * 2H2О → CaSO4 * 0,5H2O + l, 5H2O.
Виробництво будівельного гіпсу складається з дроблення, тон-
кого помелу і термічної обробки гіпсового каменю.
Існує 2 способи виробництва будівельного гіпсу:
- при випалюванні у відкритих апаратах, сполучених з атмосферою при температурі 150-160 ° С, коли вода із сировини видаляється у вигляді па- ра, і гіпсові в'яжучі складаються в основному з дрібних кристалів # 946; - модифікації.
- в шахтних або аеробільних млинах з подальшим випалюванням при температурі 100 ° С подрібненого продукту в гіпсоварочних котлах або печах.
Будівельний (напівводяний) гіпс являє собою порошок білого або сірого кольору. Колір гіпсу залежить від кількості домішок в гіпсовому камені і чистоти випалу. При виробництві гіпсу допус-
кається вводити добавки з метою регулювання термінів схоплювання і поліпшення фізико-механічних властивостей гіпсу.
Запам'ятай! - Формула будівельного гіпсу - CaSO4 * 0,5H2O. Формула природного двуводного гіпсу (з чого отримують будівельник- ний гіпс): CaSO4 * 2H2О.
Реакція отримання будівельного гіпсу:
CaSO4 * 2H2О → CaSO4 * 0,5H2O + l, 5H2O.
Оцінки якості будівельного гіпсу
Якість будівельного гіпсу визначають за такими поки- зателей:
- по тонкості помелу;
- за нормальною густоті гіпсового тесту;
- за термінами схоплювання;
- по міцності при стисненні.
Залежно від якості будівельний гіпс може бути двох сортів см. Таблиця 4.1.
Таблиця 4.1 - Сорти якості гіпсу
Схоплювання і твердіння будівельного гіпсу. Схоплювання і твердіння будівельного гіпсу полягає в тому, що при смеші- вання з водою гіпс утворює пластичне тісто, що перетворюється так- лее в тверде камневидное тіло з певною міцністю. Основ- ная реакція процесу має такий вигляд:
CaSO4 * 0,5H2O + l, 5H2O = CaSO4 * 2H2O.
При цьому відбувається виділення з розчину кристалів гіп-
са і їх зрощення. Процес твердіння гіпсу можна прискорити сушінням при температурі менше 65 градусів.
Початок схоплювання гіпсу повинен наступати не раніше 6 хв. і не пізніше 30 хвилин після початку змішування з водою. Терміни схватива- ня і твердіння можна регулювати введенням NaCl, KCl, NaNO і дру- гих речовин, що змінюють розчинність CaSO4 * 0,5H2O в воді.
Формувальний гіпс. Цей гіпс відрізняється від будівельного
гіпсу тоншим помелом, більшою міцністю. Отримують його з
гіпсового каменю, що містить не менше 96% CaSO4 * 2H2O (тобто. при- домішок не більше 4%) в виручених котлах при певній длітельно- сти циклу і заданої температури. Якість його вище будівельного гіпсу. Він складається також як і будівельний гіпс з # 946; -Модифікація CaSO4 * 0,5H2O (# 946; -полугідрата) і характеризується наступними дан ними:
- тонкість помелу характеризується залишком на ситі № 02 не більше 2,5%;
- початок схоплювання - не раніше 5 хвилин;
- кінець схоплювання - не пізніше 25 хвилин;
- межа міцності при розтягуванні через 1 добу не менше 1,4 МПа, а через 7 діб - не менше 2,5 МПа (від будівельного гіпсу отлича- ється меншою товщиною помелу, підвищену міцність і не з- тримає домішок).
Формувальний гіпс застосовують для виготовлення форм, моделей і виробів в будівельній керамічній, машинобудівній та дру- гих галузях промисловості. Вироби з фарфорофаянсовой і ке- раміческой маси відливають у формах з формувального гіпсу. Гіп- совая форма повинна бути досить міцною і в той же час поріс- тієї, щоб відсмоктувати воду з шлікера і при цьому не руйнуватися.
Високоміцний гіпс отримують термічною обробкою ви- сокосортного гіпсового каменю в герметичних апаратах під давле- ням 0,2. 0,3 МПа при 124 0С протягом 5 годин.
Він складається з # 945; - модифікації CaSO4 * 0,5H2O. Міцність його досягає 15-40 МПа. Високоміцний гіпс випускають в невеликій кількості і використовують у металургійній промисловості для виготовлення форм.
Ангідритовий цемент складається переважно з ангідриту CaSO4 ( "мертво-обпаленого"). Його "оживляють" добавкою каталіза- торів, що підвищують його розчинність і створюють умови для його гідратації. Такими каталізаторами є СаО - 3. 5% та ін. Ан- гідрітовие цементи застосовують для приготування кладок і штукатурних розчинів, бетонів, виробництва теплоізоляційних матеріалів, штучного мармуру та інших декоративних виро бів.
Естріх-гіпс (високообжіговий гіпс) утворюється при темпера- турі 800. 1000 0С, він складається з ангідриту CaSO4 і СаО (3. 5%), про- разующегося при розкладанні CaSO4 (CaSO4 → CaO + -SO3) і ви-
няющих роль каталізатора твердіння. Цей елемент повільно схва- розробляються і твердне.
Високообжіговий гіпс є різновидом ангідритових цементів. Він застосовується для кладки і штукатурних розчинів, пристрої мозаїчних підлог і ін. Вироби з цього гіпсу по сравне- нию з будівельним гіпсом більш морозостійкі, мають під- шенной водостійкість і меншою схильністю до пластичних де- формацій.
Будівельний гіпс - біле, екологічно чисте, бистрос- охоплювали і швидко-твердне в'язка речовина. Його при- змінюють для виготовлення будівельних деталей і виробів, для на- зливи підлог, клейових композицій, ліпних прикрас, виготов- ня форм для лиття художньої кераміки, а також для штука турне робіт. Гіпс НЕ водостійкий і не годиться для виробництва зовнішніх робіт. але при додаванні цементу - він стає водо- стійким. Гіпс широко використовується в медицині. Гіпсові панелі і перегородки добре поглинають звук. Гіпс вогнестійкий і добре дер- жит тепло. Крім будівельного гіпсу, знаходять застосування (в огра- ніченний обсягах) інші гіпсові в'яжучі речовини: гіпс формо ний, гіпс високоміцний.
Водопотребность гіпсових в'яжучих
Водопотребность гіпсового в'яжучого визначається количест- вом води (у відсотках від маси в'яжучого), необхідним для напів- чення гіпсового тіста стандартної консистенції.
Теоретично для гідратації напівводного гіпсу потрібно 18,6% води від маси гіпсового в'яжучого, Вони майже для отриман- ня удобоформуемой пластичної суміші будівельний гіпс вимагає 50. 70% води. а високоміцний - 30. 40%. Надлишкова вода іспа- ряется, утворюючи пори, тому гіпсові вироби мають високу по- рістость.