Стаціонарної та заочної форм навчання

 

Затверджено на засіданні кафедри хімічної технології силікатів. Протокол №15 від 25.06.2013 р.

 

Львів – 2013

Випробування повітряних в’яжучих речовин:Методичні вказівки до лабораторного практикуму з курсу до лабораторного практикуму з курсів „Технологія виробництва в’яжучих матеріалів та виробів на їх основі” для студентів базового напряму 6.051301 “Хімічна технологія”, „Хімічна технологія в’яжучих речовин та виробів на їх основі”, „Технологія виробів на основі вапна та гіпсових в’яжучих речовин” для студентів спеціальності 7.05130104 (8.05130104) „Хімічна технологія тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів”, „Технологія силікатів” для студентів базового напряму 6.051302 “Хімічна інженерія” та 6.050503 “Машинобудування” стаціонарної та заочної форм навчання / Укл.: Я.Б. Якимечко, І.В. Луцюк. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2013. – 19 с.

 

Укладачі	Якимечко Я.Б., канд. техн. наук, доц.
	Луцюк І.В., канд. техн. наук, доц.
Відповідальний за випуск	Вахула Я.І., д-р техн. наук, проф.
Рецензенти	Боровець З.І., канд. техн. наук, доц.
	Солоха І.В., канд. техн. наук, доц.

 

 

.

 

Неорганічними в‘яжучими речовинами називають порошкоподібні матеріали, які при замішуванні з водою або іншою рідиною утворюють пластичну масу, яка здатна внаслідок певних фізико-хімічних процесів тверднути і переходити в каменеподібний стан.

Неорганічні в‘яжучі речовини залежно від умов твердіння та зміни міцності в часі поділяють на повітряні, гідравлічні та в‘яжучі автоклавного тверднення.

Повітряні в‘яжучі речовини можуть тверднути і тривалий час зберігати міцність лише на повітрі. Тому їх застосовують в наземних спорудах, які не піддаються дії води. До них належать гіпсо-ангідритові в‘яжучі речовини, повітряне вапно та його різновиди, магнезіальні в‘яжучі речовини та рідке скло.

Дані методичні вказівки містять роботи щодо проведення стандартних випробувань гіпсових в‘яжучих речовин та повітряного вапна.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

ВИПРОБУВАННЯ низьковипалених гіпсових в’яжучих

Мета роботи: освоєння стандартних методик випробування низьковипалених гіпсових в‘яжучих та встановлення їх відповідності вимогам ДСТУ Б В. 2.7-82-99.

 

Теоретична частина

Гіпсові в’яжучі належать до повітряних. Вони складаються переважно з напівводного гіпсу CaSO₄·0,5Н₂О або ангідриту CaSO₄. Сировиною для їх виробництва є, як правило, природний гіпс CaSO₄·2Н₂О, ангідрит CaSO₄, а також деякі відходи хімічної промисловості (борогіпс, фосфо­гіпс, фторогіпс, ферогіпс, титаногіпс, гідролізний гіпс).

­­­Технологія одержання гіпсових в’яжучих полягає в тепловій обробці відповідної тонкорозмеленої сировини. Розмелювання матеріалу можна здійснювати після випалу або під час випалу.

За умовами випалювання, швидкістю тужавіння і тверднення гіпсові в’яжучі поділяють на дві групи:

1. Низьковипалені в’яжучі – швидкотужавіючі і швидкотверднучі. Складаються переважно з напівводного гіпсу (CaSO₄·0,5H₂O), отриманого термообробкою гіпсового каменю (CaSO₄·2H₂O) за температури 130-160ºС або обробкою пари при 0,13-0,70 МПа. До них належать будівельний (алебастр), формувальний, медичний і високоміцний (технічний) гіпс.

2. Високовипалені в’яжучі – повільнотужавіючі і повільнотверднучі. Складаються з безводного сульфату кальцію (CaSO₄), отриманого випалом за температури 600-1000ºС. До них відносяться ангідритовий цемент, високовипалювальний гіпс (естрих-гіпс) і викінчувальний (обробний) гіпсовий цемент.

Залежно від умов термообробки гіпсової сировини утворюються α- або β-модифікації напівгідрату і розчинного ангідриту. Якщо процес має місце в середовищі насиченої пари або в розчинах деяких солей, то утворюється α-модифікація, якщо у відкритих апаратах, сполучених з атмосферою, – β-модифікація.

Гіпс a-модифікації характеризується пониженою розчинністю у воді (порівняно з b-напівгідратом), меншою швидкістю гідратації і меншою водопотребою (30-45 % води), що зумовлює вищу міцність затверділого гіпсового каменю. Його отримують у запарювальних апаратах. a-модифікація переважає у високоміцному гіпсі.

Гіпс b-модифікації характеризується підвищеною розчинністю у воді, більшою швидкістю гідратації і більшою водопотребою (50-70 % води), що зумовлює меншу міцність затверділого гіпсового каменю. Його отримують в обертових барабанах. b-модифікація переважає у звичайному гіпсовому в’яжучому. У варильних котлах отримують в’яжуче, яке складається з обидвох модифікацій напівгідрату.

Будівельний гіпс – в‘яжуче, що застосовується для виготовлення будівельних виробів і проведення будівельних робіт, яке складається, в основному, з β-модифіка­­­ції напівводного гіпсу β-CaSO₄×0,5H₂O.

Медичний гіпс – в‘яжуче, яке застосовується в хірургії, ортопедії для виготовлення гіпсових пов‘язок, ортопедичних корсетів та в стоматології. Цей гіпс відповідає додатковим вимогам за вмістом шкідливих домішок і складається, в основному, з α- або β-модифіка­­­ції CaSO₄· 0,5H₂O або їх суміші.

Високоміцний гіпс – в‘яжуче, яке має підвищену нормовану міцність, складається, в основному, з α-модифікації напівводного гіпсу α-CaSO₄·0,5H₂O і застосовується в металургії, машинобудуванні і ливарній промисловості. Одержують його тепловою обробкою сировини в автоклавах або самозапарювальних апаратах за температури 124°С і тиску пари 0,13 МПа та варінням в розчинах деяких солей.

Технічний гіпс – в‘яжуче, яке застосовується у різних галузях промисловості і складається, в основному, з α- або β-модифіка­­­ції CaSO₄·0,5H₂O або їх суміші. До технічного гіпсу, залежно від галузі застосування, висуваються додаткові вимоги.

Формувальний гіпс є різновидністю технічного гіпсу. Застосовується для виготовлення форм і моделей у фарфоро-фаянсовій, керамічній та іншій галузях промисловості і відповідає за необхідності додатковим вимогам за ступенем розмелення, об‘ємним розширенням і водовбиранням.

Ангідритові в’яжучі твердіють тільки в присутності активізаторів твердіння (залізний і мідний купорос, сульфат і бісульфат натрію, вапно, доменні гранульовані шлаки, портландцемент тощо).

З оздоблювального цементу виготовляють штучний мармур, обробні розчини, архітектурні деталі. Вироби, як правило, полірують і для надання їм блиску і захисту від атмосферного впливу вкривають воском або парафіном.

Естрих-гіпс – продукт випалу сировини за температури 800…1000°С до часткового розкладу CaSO₄ на CaО і SO₃ (СаО відіграє роль активізатора тверднення). Відрізняється найвищими водо- і морозостійкістю порівняно з усіма гіпсовими в‘яжучими, більшою щільністю і меншою водопроникністю. Використовується для виготовлення безшовних підлог і підготовок під лінолеум.

Властивості низьковипалених гіпсових в’яжучих регламентуються ДСТУ Б В.2.7-82-99, відповідно до якого встановлені марки в‘яжучого (табл. 1).

Таблиця 1

Марки гіпсових в’яжучих

Марка в’яжучого	Границя міцності зразків-балочок розмірами 40х40х160 мм у віці 2 год, не менше МПа
на стиск	на згин
Г-2		1,2
Г-3		1,8
Г-4		2,0
Г-5		2,5
Г-6		3,0
Г-7		3,5
Г-8		3,85
Г-9		4,2
Г-10		4,5
Г-13		5,5
Г-16		6,0
Г-19		6,5
Г-22		7,0
Г-25		8,0

 

Терміни тужавіння гіпсових в’яжучих, залежно від групи, повинні відповідати значенням, які наведено в табл. 2.

 

Таблиця 2

Терміни тужавіння гіпсових в’яжучих

Група в’яжучого	Індекс терміну тверднення	Терміни тужавіння, хв
початок, не раніше	кінець, не пізніше
Швидкого тверднення	А
Нормального тверднення	Б
Повільного тверднення	В		не нормується

 

Залежно від тонини розмелення гіпсові в’яжучі поділяються на класи, які наведено в табл. 3.

На основі таблиць 1, 2 і 3 складається умовне позначення гіпсового в‘яжучого. Наприклад, Г-5-Б-ІІ ДСТУ Б В.2.7-82-99.

Таблиця 3

Класифікація гіпсових в’яжучих за тониною розмелення

Клас в’яжучого	Індекс тонини розмелення	Максимальний залишок на ситі з розмірами вічок у просвіті 0,2 мм, не більше, %
Грубого розмелення	І
Середнього розмелення	ІІ
Тонкого розмелення	ІІІ

 

Вміст гідратної води в низьковипалених гіпсових в’яжучих повинен бути в межах 4…5%.

 

Експериментальна частина

Прилади і матеріали: гіпс, вода, машинне масло, чаша ємністю 500 см³, сушильна шафа, аналітична вага, сито №02, металева лінійка, секундомір, віскозиметр Суттарда, прилад Віка, металеві форми-балочки, гідравлічний прес, прес P-5.