Гіпс. Отримання та твердіння будівельного гіпсу. Його застосування.

 

Гіпс- це повітряновяжуча речовина. Одержують її звичайно з природного гіпус CaSO4*2H2O. Принагрівання відбувається його термічні зміни- ступінчасте виділення води або розкладання з виділенням СaO. При нагрівання термічного гіпсу до 110-160 градусів відбувається втратат ¾ кристалічної води й перетворення його на напівводяний гіпс

.Це ендотермічна реакція. Гіпсові в’яжучі речовини бувають будівельні, формувальні та висоміцні гіпс.

Будівельний гіпс виготовляють нагріваючи гіпсове каміння або отриманий з нього порошок у відкритих апаратах (печах), коли вода відділяється із сировини у вигляді пари. Температура нагрівання становить 110-160 С. Одержана речовина складається в основному із дрібних кристаликів СaSO4*2H2O у формі - модифікації і частково містить нерозкладний гіпс СaSO4*2H2O і ангідритCaSO4.

Формувальний гіпс- також містить переважно - модифікацію. Він тонко подрібнюється і використовується для виготовлення форм при одержанні виробів з порцеляни й фаянсу.

Високоміцний гіпс- складається в основному з -модифікації у вигляді великих і щільних кристалів.Його одержують у результаті обробки високосортного природного гіпсу в середовищі насиченої водяної пари при тиску, що перевищує атмосферний, у герметичних апаратаї або кипятінні у водних розчинах деяких солей. Після цього матеріал тонко висушують і розмелюють. Високовипальний гіпс твердіє повільніше але продукти зо утворюються мають сильнішу водостійкість та міцність.

Твердіння будівельного гіпсу.

Пи взаємодії будівельного гіпсу та високовипального гіпсу з водою утворюється двоводний сульфат кальцію

. Для тужавіння СaSO4*2H2O потрібно 18,6% води від маси гіпсової в’яжучої речовини. Однак для одержання пластичної суміші, що легко формується потрібно додати до гіпсу 50-70% води від маси в’яжучої речовини. Тому затрведілий гіпс має високу пористість 40-60%. Для прискорення тужавіння виробів з гіпсу піддають сушінню.

Використання гіпсу

Гипс используют для изготовления вяжущих материалов, внутренних отделочных работ, гипсования почвы, в медицине. Его применяют также для снятия масок, моделирования скульптуры, создания рельефных украшений (лепнины) в помещениях. С древности популярен гипс как поделочный камень. Из него вырезают ажурные вазочки, фигурки, пепельницы и другие декоративные предметы.

Процесс твердения наступает после затворения вяжущих веществ водой, когда они образуют пластичную массу, превращающуюся с течением времени в твердое камневидное тело, обладающее известной механической прочностью. Вначале пластичная масса начинает уплотняться и густеть; это состояние соответствует началу схватывания; затем по мере дальнейшего уплотнения наблюдаются окончательная потеря пластичности и постепенное превращение вещества в твердое тело, не обладающее, однако, заметной прочностью. Этот момент соответствует концу схватывания.

После окончания схватывания протекают дальнейшие химические и физические преобразования, сопровождающиеся продолжающимся уплотнением и нарастанием механической прочности, характеризующими собой процесс твердения вяжущих веществ. Схватывание является начальной стадией этого процесса; оно характеризуется превращением пластичной массы затворенного водой вяжущего вещества в твердое тело.

Процесс твердения строительного гипса по теории А. А. Байкова заключается в следующем: при затворе-нии строительного гипса водой он растворяется в ней до тех пор, пока не получится насыщенный раствор. Как в растворе, так и в нерастворенном виде под действием окружающей его воды полуводный гипс гидратируется с образованием двуводного гипса.

Та часть гипса, которая прогидратировалась в растворе, выпадает из него в виде кристаллов, так как раствор, насыщенный по отношению к полуводному гипсу, оказывается пересыщенным по отношению к двуводному (растворимость полуводного гипса составляет 7 г на 1 л воды, считая на CaSO₄, а двуводного - 2 г на 1 л воды). При этом вследствие обеднения раствора сернокислым кальцием в нем могут растворяться новые порции полуводного гипса, которые в свою очередь также гидратируются и выделяются из раствора.

Однако, как указывает А. А. Байков, большая часть полугидрата подвергается гидратации не в растворе, а при непосредственном взаимодействии с водой, причем образующийся при этом двуводный гипс не может переходить в раствор, поскольку последний является по отношению к нему пересыщенным. Поэтому двуводный гипс образуется в виде коллоидальной гелеобразной массы, придающей затворенному водой строительному гипсу необходимую пластичность. Коллоидальная масса двуводного гипса переходит с течением времени в кристаллическую форму, что сопровождается потерей пластичности.

Таким образом, процесс твердения строительного гипса по А. А. Байкову можно разделить на три периода:

1. период растворения и образования насыщенного раствора;

2. период образования коллоидальной массы в виде студня;

3. период кристаллизации с превращением студня в кристаллический сросток.

Эти периоды не протекают последовательно один за другим, а налагаются друг на друга, так что при не закончившемся по всей массе материала процессе коллоидообразования в определенных частях твердеющей массы могут уже идти процессы кристаллизации.

Как указывалось выше, для превращения полуводного гипса в двуводный теоретически необходимо значительно меньше воды, чем то, которое приходится брать на практике (исходя из необходимости получения теста нормальной густоты, обусловливающей требуемую удобообрабатываемость массы). После окончания процесса гидратации (на что требуется примерно 20-25 мин) избыточная вода отделяет частицы двуводного гипса одну от другой и замедляет нарастание прочности, которое протекает в дальнейшем уже в результате высыхания твердеющего гипса. При испарении воды растворенный в ней гипс образует кристаллы двуводного гипса, которые сращиваются. Для ускорения этого процесса твердеющий гипс сушат при температуре не выше 60-70ºС (во избежание обратного процесса - дегидратации двуводного гипса), причем сушка оказывается в данном случае полезной из-за большой скорости гидратации строительного гипса, после окончания которой вода больше не нужна. Для гидравлических вяжущих веществ, например для портландцемента, сушка изготовленных из них изделий недопустима, так как гидратация их протекает весьма медленно, и преждевременное удаление воды приостановит нарастание их прочности.

Строительный гипс отличается быстрым твердением, что является весьма положительным его свойством, используемым при заводском изготовлении гипсовых изделий.