Визначення границі міцності зразків-балочок

Визначають границю міцності на зразках-балочках розміром 40х40х160 мм. Для виготовлення зразків беруть пробу гіпсового в’яжучого масою 1 кг. Засипають в’яжуче у чашку з водою, взятою в кількості, необхідній для отримання тіста нормальної густоти, інтенсивно перемішують протягом 60 с до отримання однорідного тіста, яке заливають в форми. Внутрішню поверхню металевої форми попередньо змащують машинним маслом. Для видалення повітря форму, після заповнення, струшують п’ять раз. До настання тужавіння надлишки гіпсового тіста знімають лінійкою, пересуваючи її по верхніх краях форми перпендикулярно до поверхні зразків. Через (15± 5) хв. після закінчення тужавіння зразки виймають з форми, маркують та зберігають для випробувань. Визначають міцність зразків, виготовлених із гіпсового тіста нормальної густоти, через 2 години після контакту гіпсового в’яжучого з водою.

Зразки випробовують спочатку на вигинання за допомогою приладу “МИ-100”. Отримані після цих випробувань половинки балочок відразу випробовують на стиск на гідравлічному пресі. Границю міцності при стиску визначають за формулою:

R= F / S, де

F – величина руйнівного навантаження, Н (кгс);

S – площа робочої поверхні пластин, см² (S= 25 см²).

Границю міцності при стиску вираховують як середнє арифметичне результатів випробувань усіх зразків без найбільшого та найменшого результатів.

 

Визначення тонини розмелення гіпсу

Тонина розмелення гіпсового в’яжучого характеризується залишком на ситі з вічком 0,2 мм (№ 02) після просіювання наважки гіпсового в’яжучого через нього.

Наважку гіпсу, попередньо висушену в сушильній шафі при температурі (50± 5)0С, масою (50 ±0,1) г просіюють крізь сито. Просіювати можна ручним або механічним способом. Просіювання вважають закінченим, якщо через сито протягом 1 хвилини (під час ручного просіювання) проходить не більше ніж 0,05 г гіпсового в’яжучого.

Тонину розмелення окремої проби визначають у відсотках з похибкою не більше ніж 0,1%, як відношення маси гіпсового в’яжучого, що залишилось на ситі, до маси початкової проби. За величину тонини розмелення приймають середнє арифметичне результатів двох випробувань. Тонину розмелення вираховують за формулою:

Т= а/М * 100, %, де

а- маса залишку на ситі, г;

М- маса наважки гіпсу, г.

ВИСНОВКИ

На основі одержаних результатів та матеріалів, наведених в додатках А,В, визначити вид гіпсового в’яжучого, навести його характеристику, можливі галузі використання та встановити марку та умовне позначення.

 

ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

1. Які в’яжучі називаються повітряними, а які гідравлічними?

2. Класифікація гіпсових в’яжучих речовин.

3. Технологія виробництва будівельного, технічного, високоміцного, формувального та медичного гіпсу.

4. Основні властивості будівельного, технічного,високоміцного, формувального та медичного гіпсу.

5. Технологія виробництва ангідритових в’яжучих та естріх-гіпсу.

6. Основні властивості ангідритових в’яжучих та естріх-гіпсу.

7. Модифіковані гіпсові в’яжучі.

8. Як тверднуть низьковипалені гіпсові в’яжучі?

9. Як тверднуть високовипалені гіпсові в’яжучі?

10. Особливості виготовлення гіпсових в’яжучих з гіпсомістких відходів виробництв.

11. Галузі застосування гіпсових в’яжучих речовин.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Пащенко О.О., Сербін В.П., Старчевська О.О. В’яжучі матеріали.- К.: Вища школа,1995

2. Волженський О.В., Буров Ю.С.. Колокольников В.С. Минеральніе вяжущие вещества.- М.: Стройиздат, 1986.

3. ДСТУ Б А.1.1-36-94 Гіпс та інші місцеві в’яжучі. – К.. 1997.

4. ДСТУ Б В.2.7-82-99. В’яжучі гіпсові. Технічні умови. – К.. 1999.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

«Одержання та дослідження властивостей гіпсових в`яжучих речовин»

Мета роботи - отримання в лабораторних умовах низьковипалювальних (технічний, медичний) та високовипалювальних (ангідритовий цемент, естріх-гіпс) в’яжучих, їх ідентифікації та дослідження властивостей згідно з чинними стандартами.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

В основі отримання гіпсових в’яжучих є термічне оброблення сульфату кальцію двоводного або безводного. На рис.1 показанав схема термічних перетворень СаSО₄∙ 2Н₂О під час цього оброблення. Умови процесу, який відбувається, визначають вид утворюваної модифікації.

Двогідрат СаSО₄∙2Н₂О

↓ ↓

115⁰С в атмосфері, насичений парою, або в 107⁰С а атмосфері, не

рідких середовищах насиченій парою

↓ ↓

α- півгідрат β- півгідрат

α-СаSО₄∙ 0,5Н₂О β- СаSО₄∙ 0,5Н₂О

↓ ↓

200-210⁰С 170-180⁰С

зневоднений α- півгідрат зневоднений β- півгідрат

↓ ↓

> 220 ⁰С 320-380 ⁰С

↓ ↓

розчинний α- ангідрит розчинний β-ангідрит

α-СаSО₄ β- СаSО₄

↓ ↓

>450⁰C

↓

нерозчинний ангідрит ІІ

СаSО₄

↓

750 – 1000⁰С, частковий розклад

↓

СаSО₄ + СаО

Схема 1. Перетворення СаSО₄∙2Н₂О під час термічного оброблення

β- СаSО₄∙0,5Н₂О утворюється при температурі більше 107⁰С при виділенні води у вигляді водяної пари в апаратах, які сполучені з атмосферою. Бурхливе виділення води, яке спостерігається при цьому, призводить до механічного диспергування зерен. Внаслідок виділення води утворюються пори, як між окремими волокнами, так і всередині них. Тому β- півгідрат відрізняється високою дисперсністю, що зумовлює його високу водопотребу, підвищення пористості та зменшення міцності каменю.

Якщо дегідрація відбувається в замкненому просторі (автоклаві) або у розчинах солей чи поверхнево-активних речовин, при температурі більше 115⁰С, двоводний гіпс переходить в α- СаSО₄∙0,5Н₂О. Вода при цьому виділяється в крапельно-рідкому стані, зерна матеріалу не руйнуються. Саме тому α-СаSО₄∙0,5Н₂О характеризується грубокристалічною структурою, має меншу водопотреба, а отже, та вищі щільність та міцність.

α-СаSО₄∙0,5Н₂О відрізняється від β-СаSО₄∙0,5Н₂О ступенем впорядкованості кристалічної гратки: він складається з добре оформлених призматичних кристалів.

β-СаSО₄∙0,5Н₂О характеризується волокнистою будовою та приховано-кристалічною структурою з дефектною граткою. Питома поверхня

β- СаSО₄∙0,5Н₂О в 2,5 -5 разів більша, ніж СаSО₄∙0,5Н₂О.

Різний ступінь впорядкованості α- та β-модифікацій СаSО₄∙0,5Н₂О зумовлює їх різні властивості (табл. 1).

Таблиця 1

Фізико-хімічні характеристики кристалічних форм сульфату кальцію

Вид	СаSО4∙2Н2О	β -СаSО4∙ 0,5Н2О	α-СаSО4∙0,5Н2О	СаSО4
Вид кристалізаційної води,% мас.	20,92	6,21-12,0	6,21-8,0	-
Густина, г/см^3	2,20-2,40	2,62-2,68	2,72-2,76	2,9-3,1
Розчинність у воді, г/л	2,1	7,0-7,4	6,3-6,8	2,9
Температура дегідратації,^0С	100-150	170-180	200-210	-
Теплота гідратації, кДж/моль	-	19,3	17,2	16,8
Питома теплоємність, кДж/моль	91,6	49,6	71,0	-
Водогіпсове відношення, % мас.	-	60-70	40-45	30-35
Розширення при твердненні, мм/м	-	1,7	3,7	-
Показника світлозаломлення Nq Nр	1,530 1,520	1,556 1,550	1,583 1,559	1,614 1,570
сингонія	моноклинна	моноклинна	моноклинна	моноклинна
структура	шарувата	тонковолокниста	шарувата	острівна
Форма кристалів	пластинчаті, призматичні, стовбчасті, двійники	погано закристалізовані дрібні	грубі, чіткопризматичні	ізометричні ромбопірамі- дальні

Під час подальшого нагрівання випаровується залишкова вода та напівгідрати перетворюються у зневоднені півгідрати. Температура, при якій відбуваються ці перетворення, для β- модифікації дорівнюї 170-180⁰С, а для α-модифікації -200-210⁰С. При переході півгідратів в зневоднені півгідрати змін у кристалічній гратці не спостерігаються та рентгенограми обох продуктів ідентичні.

Під час нагрівання відповідно до температур 220 та 300⁰С зневоднені α- та β- півгідрати переходять в розчинні α- та β- ангідрити з перебудовою кристалічної гратки. Розчинні α- та β-ангідрити мають підвищену водопотребу, малу міцність та дуже короткі терміни тужавіння.

При нагріванні вище 450⁰С розчинні α- та β- ангідрити перетворюються в нерозчинний ангідрит ІІ, аналогічний природному. Нерозчинний ангідрит в чистому вигляді не гідратується та не твердне. Якщо ввести додатки деяких солей, то нерозчинний ангідрит проявляє в’яжучі властивості. Такими активаторами тверднення застосовують різні сульфати (Na₂SO₄, NaHSO₄, K₂SO₄, FeSO₄, тощо), а також вапно та матеріали, що містять СаО – шлак, доломіт, клінкер тощо.

При температурі вище 750⁰С починається частковий розклад ангідриту з виділенням СаО, який виконує роль активатора. Саме тому продукт випалу – естріх-гіпс має здатність тужавіти та тверднути та не потребує додаткового введення активаторів тверднення.

Наявність тої чи іншої модифікації сульфату кальцію в складі в’яжучої речовини визначає її будівельно-технічні властивості.

На практиці температура синтезу гіпсових в’яжучих є дещо вищою, що пов’язано із значними обсягами перероблювальної в технологічному процесі полімінеральної сировини.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ