Промышленность вяжущих материалов играет важную роль в создании материально-технической базы, обеспечении дальнейшего роста материального и культурного уровня жизни народа, успешной реализации программы строительных работ. От темпов роста выпуска вяжущих материалов зависят масштабы капитального строительства, его экономичность и технический уровень.

Неорганическими (минеральными) строительными вяжущими веществами являются порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой пластичную удобообрабатываемую массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело.

Вяжущие вещества в зависимости от состава, основных свойств и областей применения делятся на группы:

Гидравлические вяжущие вещества (наиболее обширная группа) - будучи затворены водой, способны твердеть на воздухе и после предварительного затвердевания на воздухе продолжают сохранять и наращивать свою прочность в воде. В соответствии с этим гидравлические вяжущие вещества можно применять как в надземных, так и в подземных и гидротехнических сооружениях, подвергающихся воздействию воды. В группу гидравлических вяжущих входят портландцемент и его разновидности, пуццолановые и шлаковые вяжущие, глиноземистый и расширяющиеся цементы, гидравлическая известь. Их используют как в надземных, так и в подземных и подводных конструкциях.
Воздушные вяжущие вещества - после смешивания с водой могут твердеть и длительно сохранять свою прочность только на воздухе. Поэтому эти вяжущие вещества применяют лишь в надземных сооружениях, не подвергающихся действию воды. К воздушным вяжущим веществам относятся гипсовые и магнезиальные вяжущие, воздушная известь и кислотоупорный цемент.

3. Вяжущие вещества автоклавного твердения – наиболее эффективно твердеют при автоклавной (гидротермальной) обработке в течение 6—10 ч при давлении насыщенного пара 0,9— 1,3 МПа (9—13 атм.). В группу вяжущих веществ автоклавного твердения входят известково-кремнеземистые и известково-нефелиновые вяжущие .

4. Кислотоупорные вяжущие вещества - после затвердевания на воздухе могут продолжительное время сохранять свою прочность при воздействии кислот.

1 ХАРАКТЕРИСТИКА СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА

Общие сведения

Строительным гипсом называется вяжущее вещество, состоящее из β - полуводного гипса и получаемое обжигом природного гипса с последующим или предшествующим этой обработке измельчением в тонкий порошок.

Обжигают строительный гипс в тепловых установках, в которых кристаллизационная вода, в основном в виде пара, выделяется из двуводного гипса, что сопровождается образованием преимущественно β - полугидрата.

Двугидрат переходит в полугидрат по схеме:

CaSO4 ∙ 2h3O = CaSO4 · 0,5h3O + 1,5h3O (с поглощением тепла).

Для получения 1 кг β - полуводного гипса из двугидрата теоретически необходимо затратить 580 кДж тепла. Двуводный гипс при переходе в полуводный теоретически теряет воду в количестве 15,76 % своей массы [2, стр. 28].

1.2 Твердение строительного гипса

Твердение вяжущего заключается в постепенном превращении пластичного теста в камнеподобную массу. Процесс твердения сопровождается рядом химических и физико-химических превращений. Началом твердения является схватывание. В процессе схватывания пластичное, обладающее большой подвижностью тесто начинает уплотняться и густеть, что соответствует началу схватывания, затем оно окончательно теряет подвижность, превращаясь в землисто-рыхлое твердое тело, которое не обладает существенной прочностью, что соответствует концу схватывания. Дальнейшие химические и физико-химические преобразования ведут к постепенному нарастанию прочности, то есть твердению.

С химической точки зрения твердение полуводного гипса представляет собой реакцию его гидратации:

CaSO4 • 0,5Н2О + 1,5Н2О = CaSO4 • 2Н2О + Q.

Реакция эта экзотермическая. На 1 кг полуводного гипса выделяется 27 ккал тепла [3, стр. 93].

Затвердевший гипс представляет собой твердое тело с высокой пористостью, достигающей 40 - 60 % и более. Естественно, что с увеличением количества воды затворения пористость гипсового изделия возрастает, а прочность уменьшается.

Свойства строительного гипса

Плотностьстроительного гипса колеблется в пределах 2,6 - 2,75 г/см3. Объемная масса в рыхлонасыпанном состоянии обычно составляет 800 - 1100 кг/м3, в уплотненном - 1250 - 1450 кг/м3.

Водопотребность гипсовых вяжущих зависит от способа их получения, формы и размеров кристаллов и плотности кристаллических сростков, тонкости помола, наличия примесей и введенных добавок, температуры воды затворения и т. д. Количество воды, необходимой для получения теста нормальной густоты, обычно колеблется в пределах 50 – 70 %. Водопотребность может быть снижена за счет добавки сульфитно-спиртовой барды, смеси извести с глюкозой, мелассой, декстрином и ряда других веществ.

Для гидратации полуводного гипса и превращения его в двуводный необходимо 18,6 % воды от массы полуводного гипса. Избыточное количество воды остается в порах затвердевшего материала, а затем испаряется. В результате пористость затвердевшего строительного гипса составляет примерно 40 – 60 %. Чем меньше воды было взято для затворения, тем плотнее получается гипсовое изделие и тем больше его прочность.

Сроки схватывания. Строительный гипс - быстросхватывающееся вяжущее вещество.

В зависимости от сроков схватывания различают вяжущие видов, приведенных в таблице 1.

Таблица 1 – Сроки схватывания вяжущих веществ

Вид вяжущего	Индекс сроков твердения	Сроки схватывания, мин
Вид вяжущего	Индекс сроков твердения	начало, не ранее	конец, не позднее
Быстротвердеющий	А	2	15
Нормальнотвердеющий	Б	6	30
Медленнотвердеющий	В	20	Не нормируется

Повышение температуры гипсового теста до 40 - 45° С способствует ускорению его схватывания, а выше этого предела, наоборот, — замедлению. При температуре гипсовой массы 90 - 100°С схватывание и твердение прекращаются. Это объясняется тем, что при указанных и более высоких температурах растворимость полуводного гипса в воде становится меньше растворимости двугидрата. В результате прекращается переход полугидрата в двугидрат, а следовательно, и связанное с ним твердение. Схватывание замедляется, если гипс применяют в смеси с заполнителями: песком, шлаком, опилками и т. д.

Быстрое схватывание полуводного гипса является в большинстве случаев положительным его свойством, позволяющим быстро извлекать изделия из форм. Однако в ряде случаев быстрое схватывание нежелательно. Для регулирования сроков схватывания (ускорения и замедления) в гипс при затворении вводят различные добавки.

По механизму действия В. Б. Ратинов разделяет добавки для регулирования сроков схватывания вяжущих веществ, в том числе и гипсовых, на четыре класса [2, стр. 54].

Первый класс - это добавки, изменяющие растворимость вяжущих веществ и не вступающие с ними в химические реакции. Схватывание гипса ускоряется, если эти добавки, например NaCl, KC1, Na2SO4 и др., усиливают растворимость полугидрата в воде; наоборот, оно замедляется, если добавки (аммиак, этиловый спирт и др.) снижают его растворимость. Некоторые добавки (например, NaCl) при одних концентрациях в растворе увеличивают растворимость полугидрата и, следовательно, являются ускорителями, а при других, уменьшая растворимость, являются замедлителями.

Второй класс - вещества, реагирующие с вяжущими веществами с образованием труднорастворимых или малодиссоциирующих соединений. Добавки этого класса (для гипса - фосфат натрия, бура, борная кислота и др.) образуют на поверхности полугидрата защитные пленки из труднорастворимых соединений, в результате чего схватывание гипса замедляется.

Третий класс - вещества, являющиеся готовыми центрами кристаллизации. Для гипсовых вяжущих таковыми являются CaSO4 • 2Н2О, СаНРО4 • 2Н2О и др. Они ускоряют схватывание.

У добавок первого и третьего классов имеется «порог эффективности», под которым подразумевают концентрацию добавки, дающую максимальный замедляющий или ускоряющий эффект. Обычно этот эффект достигается при введении добавок в воду затворения в количестве до 2 - 3 %.

Четвертый класс - поверхностно-активные добавки. Они адсорбируются частичками полуводного и двуводного гипса и уменьшают скорость образования зародышей кристаллов. Эти добавки (сульфитно-дрожжевая бражка, известково-клеевой и кератиновый замедлители и др.) известны как пластификаторы и замедлители схватывания гипса. Адсорбируясь частичками полугидрата, они придают тесту повышенную подвижность и снижают количество воды затворения, необходимой для получения смеси требуемой подвижности.

Прочность. По ГОСТ 125 - 79 в зависимости от предела прочности на сжатие различают вяжущие следующих марок: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25.

Минимальный предел прочности вяжущей каждой марки вяжущего должен соответствовать значениям, приведенным в таблице 2.

Таблица 2 – Минимальный предел прочности вяжущих

Марка вяжущего	Предел прочности образцов - балочек размерами 40х40х160 мм в возрасте 2 ч, МПа (кгс/см2), не менее
	при сжатии	при изгибе
Г-2	2 (20)	1,2 (12)
Г-3	3 (30)	1,8 (18)
Г-4	4 (40)	2,0 (20)
Г-5	5 (50)	2,5 (25)
Г-6	6 (60)	3,0 (30)
Г-7	7 (70)	3,5 (35)
Г-10	10 (100)	4,5 (45)
Г-13	13 (130)	5,5 (55)
Г-16	16 (160)	6,0 (60)
Г-19	19 (190)	6,5 (65)
Г-22	22 (220)	7,0 (70)
Г-25	25 (250)	8,0 (80)

Повысить прочность строительного гипса можно, добавив к нему известь (около 5 %). Ее положительное влияние объясняется главным образом каталитическим действием на ангидрит, некоторое количество которого содержится обычно в строительном гипсе. Возможно связывание сульфата кальция, окиси кальция и воды в тонкодисперсные комплексные новообразования. Негашеную известь можно добавлять непосредственно в варочный котел, где, подвергаясь гидратации и выделяя тепло, она, кроме того, быстро подогревает загруженный гипсовый порошок, что ускоряет процесс варки.

Повышает прочность строительного гипса и добавка 0,2 – 0,5 % сульфитно- дрожжевой бражки, которая повышает растворимость полугидрата и понижает растворимость двугидрата. При этом изменяется процесс кристаллизации, что выражается в улучшении гранулометрического состава образующихся при твердении кристаллов двугидрата, в результате чего упаковка двугидрата в единице объема получается более плотной.

Прочность изделий из полуводного гипса снижается в той или иной мере при введении в них заполнителей. При этом органические заполнители (опилки, костра, торф) вызывают более значительное снижение прочности, чем минеральные.

yaneuch.ru

Гипсовые строительные материалы и изделия

Содержание

Введение		3
1 Классификация гипсовых вяжущих веществ		4
	1.1 Безобжиговые гипсовые вяжущие	6
	1.2 Низкообжиговые гипсовые вяжущие	6
	1.3 Высокообжиговые гипсовые вяжущие	9
	1.4 Смешанные гипсовые вяжущие	10
2Сырье для производства гипсовых вяжущих веществ		12
3Основные свойства гипсовых вяжущих		14
3.1Тонкость помола		14
3.2Стандартная консистенция (нормальная густота)		15
3.3 Сроки схватывания		15
3.4 Марки гипсовых вяжущих по прочности		16
Заключение		16
Библиографический список		18

Введение

Строительными минеральными вяжущими веществами называют тонкоизмельченные порошки, образующие при смешивании с водой, а в отдельных случаях с растворами некоторых солей, пластичную массу, под влиянием физико-химических процессов постепенно затвердевающую и переходящую в камневидное состояние. Гипсовые вяжущие материалы – группа воздушных вяжущих веществ, для производства которых используют сырье, содержащее сульфат кальция.

Традиционно в этих целях используют природное сырье (гипсовый камень, ангидрит, различные гипсосодержащие породы). В последнее время значительное внимание уделяют развитию технологий получения гипсовых вяжущих веществ из гипсосодержащих отходов промышленности (фосфогипс, борогипс, титаногипс и др.).

В зависимости от способа получения, а также особенностей твердения гипсовые вяжущие делят на четыре группы: безобжиговые, низкообжиговые (собственно гипсовые), высокообжиговые (ангидритовые) и смешанные.

Целью будущей работы является исследование, разработка и промышленное внедрение энергосберегающей технологии переработки промышленных отходов, содержащих сульфаты кальция, позволяющей получать конкурентоспособные строительные материалы и изделия.

Для достижения поставленной цели предполагается решать следующие задачи:

исследовать промышленные отходы методами химического, микроскопического, рентгено-фазового анализов с целью производства гипсовых строительных материалов и изделий;

предложить и разработать технологию переработки фосфогипса без термической обработки отхода;

определить область применения технологии при производстве строительных материалов.

1 Классификация гипсовых вяжущих материалов

Классификация

Способ получения

Минералогический состав

Характеристика по скорости твердения

Область применения

Безобжиговые

Гипсовый цемент

Тонкий помол гипсового камня с активизаторами твердения.

CaSO4∙2h3O

Скорость твердения зависит от вида применяемого активизатора твердения. При использовании сульфатных солей начало схватывания – через 5…20 мин, конец –через 20…60 мин. При использовании в качестве активизатора портландцемента или извести схватывание и твердение происходит в течение 4…12 ч.

Готовые растворы и смеси; изготовление стеновых камней для малоэтажных зданий; изготовление архитектурных деталей для отделки внешних фасадов зданий.

Низкообжиговые

Полуводный гипс β-модификации

Тепловая обработка гипсового камня при температуре 140…160 оС в аппаратах, сообщающихся с атмосферой.

β-CaSO4∙0,5h3O

Схватывание и твердение протекает очень быстро (обычно в течение 10…30 мин). По срокам схватывания низкообжиговые гипсовые вяжущие подразделяются на три группы (быстрого, нормального и медленного твердения). При этом полуводный гипс β-модификации вследствие большей растворимости в воде гидратируется несколько быстрее.

Изготовление панелей и плит перегородок, гипсокартонных и гипсоволокнистых листов, стеновых камней, архитектурно-декоративных изделий, вентиляционных коробов, штукатурных и шпаклевочных смесей и в других целях.

Полуводный гипс α-модификации

Тепловая обработка гипсового камня в автоклавах при температуре 120…140 оСили его кипячение в солевых растворах при температуре 100…110 оС.

α-CaSO4∙0,5h3O

Изготовление форм и моделей в керамической и машиностроительной промышленности. Изготовление декоративных скульптурных изделий и отливок. Производство штукатурных и отделочных работ.

Высокообжиговые

Ангидритовый цемент

Обжиг гипсового камня при температуре 600…700 оС с последующим помолом совместно с щелочными или сульфатными активизаторами твердения.

CaSO4

Медленно схватывается и твердеет: начало схватывания не ранее 30 мин, конец – не позднее 24 ч.

Кладочные растворы; устройство бесшовных набивных полов; изготовление искусственного мрамора.

Эстрихгипс

Обжиг гипсового или гипсоангидритового камня при температуре 800…1100 оС

CaSO4

CaO

Медленно схватывается и твердеет: начало схватывания не ранее 2 ч, конец – через 8…12 (иногда 36) ч.

Кладочные растворы; устройство бесшовных набивных полов; изготовление искусственного мрамора.

Смешанные

Гипсоизвестняковые смеси

Дегидратация двуводного гипса за счет тепла гашения комовой извести

CaSO4∙0,5h3O

CaOh3

Быстро схватываются и твердеют (обычно в течение 10…20 мин).

Изготовление низкомарочных строительных растворов и бетонов.

Гипсоцементнопуццолановое вяжущее

Смешивание полуводного гипса, портландцемента и пуццолановой добавки.

CaSO4∙0,5h3O

3CaO∙SiO2

2CaO∙SiO2

3CaO∙Al2O3

4CaO∙Al2O3∙Fe2O3

SiO2 (аморфон)

Сроки схватывания такие же, как и у применяемого полуводного гипса. Обычно начало схватывания не ранее 4 мин, конец – не позднее 20 мин.

Изготовление санитарных кабин и ванных комнат, вентиляционных блоков, устройства оснований под полы в жилищном строительстве.

1.1 Безобжиговые гипсовые вяжущие

Гипсовый цемент получают путем тонкого сухого или мокрого помола гипсового камня в шаровой мельнице. При помоле, как правило, вводят сульфатные активизаторы твердения (K2SO4, NaHSO4, ZnSO4, Al2SO43), а также портландцемент или известь в сочетании с кремнеземистыми компонентами.

Твердение гипсового цемента обусловлено способностью тонкоизмельченного гипса к перекристаллизации вследствие образования перенасыщенных растворов.

Чем тоньше измельчен гипсовый цемент, тем полнее протекает процесс перекристаллизации и выше прочность формирующейся мелкокристаллической структуры. При этом наблюдается некоторое уменьшение объема изделий, причем величина усадки возрастает с увеличением тонкости помола цемента и прочности затвердевшего камня.

Для получения из гипсового цемента теста пластичной консистенции требуется всего 15…20 % воды от массы вяжущего. Формование изделий производят в металлический разборных формах методом прессования, вибротрамбования или вибрирования с пригрузом с последующим выдерживанием в камерах вызревания от 2 до 4 сут. И сушкой в искусственных сушилах при 70…80 оС.

1.2 Низкообжиговые гипсовые вяжущие

Низкообжиговые гипсовые вяжущие вещества изготавливают путем термической обработки природного гипсового камня или фосфогипса до полуводного гипса (CaSO40,5Н2О) с последующим или предшествующим этой обработке измельчением в тонкий порошок.

применения обуславливают устаревшие, но часто используемые на практике термины: «строительный, высокопрочный, формовочный гипс».

В зависимости от содержания CaSO42Н2О, % по массе, гипсовый камень подразделяется на 4 сорта: I ≥ 95; II ≥ 90; II ≥ 80; IV ≥ 70.

Низкотемпературная обработка двуводного сульфата кальция обеспечивает его частичную дегидратацию (выделение 15,76% химически связанной воды) по схеме

CaSO42Н2О >CaSO40,5Н2О + 1,5Н2О

В зависимости от технологии получения полуводный гипс может образовываться в двух модификациях – α и β.

Полуводный гипс β-модификации получают при частичной дегидратации сырья при температуре 140…160 ºС в открытых аппаратах, сообщающихся с атмосферой (варочных котлах, сушильных барабанах, шахтных барабанах и др.). в таких условиях вода выделяется из гипса в виде водяных паров, и образуются плохо окристаллизованные, мелкие, пластинчатые или волокнистые кристаллы β – CaSO40,5Н2О. Гипсовое вяжущее, состоящее преимущественно из β-модификации полуводного гипса, характеризуется высокой водопотребностью для получения теста стандартной консистенции, невысокой прочностью и имеет тенденцию к ползучести. В строительной практике это вяжущее часто называют алебастром, или строительным гипсом.

Полуводный гипс α-модификации получают в результате обработки двуводного сульфата кальция в герметичных аппаратах (автоклавах) при температуре 120…140 ºС и давлении насыщенного водяного пара 0,13…0,3 Мпа или кипячение этого же сырья в растворах некоторых солей (хлоридов, сульфатов, нитратов) при температуре 100…110 ºС и атмосферном давлении. При этом вода выделяется из гипса в капельно-жидком состоянии и образуются крупные, плотные, игольчатые или призматические кристаллы α – CaSO40,5Н2О. Гипсовое вяжущее, состоящее преимущественно из α – модификации полуводного гипса,

медленнее гидратируется, характеризуется меньшей водопотребностью, а затвердевший гипсовый камень – более высокой прочностью (высокопрочный гипс).

Твердение гипсовых вяжущих обусловлено экзотермической реакцией гидратации полугидрата с образованием двуводного гипса. Этот процесс по направлению химической реакции обратен процессу получения полуводного гипса из двуводного при температурной обработке.

Механизм твердения полугидрата можно условно разделить на три этапа.

На первом этапе (растворение) при затворении полуводного гипса водой он начинает растворятся с поверхности до образования насыщенного раствора. Этот период характеризуется пластичным состоянием теста, что позволяет заполнить им все детали формы или опалубки и придавать еще не схватившейся массе ровную поверхность.

На втором этапе (коллоидация) наряду с гидратацией растворенного полугидрата и переходом его в двуводный гипс происходит прямое присоединение воды к твердому полуводному гипсу. Так как двуводный гипс обладает значительно меньшей растворимостью (примерно в 5 раз), чем полуводный, то насыщенный раствор по отношению к исходному полуводному гипсу является перенасыщенным по отношению к образующемуся двуводному гипсу, вследствие чего последний выделяется из раствора. В результате образуется коллоидно-дисперсная система в виде геля (студня), в которой кристаллики новообразований связаны слабыми ван-дер-ваальсовыми силами молекулярного сцепления. Этот период характеризуется загустеванием теста (схватыванием).

затвердевшего двуводного гипса. Полное высушивание завершает период формирования кристаллического каркаса и обеспечивает максимальную прочность гипсовым изделиям.

1.3 Высокообжиговые гипсовые вяжущие

Высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества – медленно-схватывающиеся и медленнотвердеющие воздушные вяжущие, состоящие из безводного сульфата кальция и активизатора твердения. В настоящее время в нашей стране ангидритовый цемент и эстрихгипс применяются ограниченно, однако весьма вероятно появление интереса к этим вяжущим в недалеком будущем.

Ангидритовый цемент получают совместным помолом обожженного при температуре 600…700ºС гипсового камня и щелочных или сульфатных активизаторов. В качестве щелочныхактивизаторов используют: известь (2…5 % от массы ангидрита), обожженный доломит (3…8 %), основной доменный шлак (10…15 %), а сульфатных активизаторов – бисульфат и сульфат натрия (0,6 %), железный или медный купорос (9 %), сульфат алюминия или алюминиевые квасцы (2 %). Сульфаты могут вводиться в состав цемента не только при его помоле, но и путем затворения растворами этих солей.

Необходимость введения активизаторов обусловлена тем, что в результате обжига при температуре выше 400 ºС гипс переходит в так называемый нерастворимый («намертво обожженный») ангидрит CaSO4, который медленно или совсем не схватывается и не твердеет. В присутствии воды и активизатора твердения CaSO4образует неустойчивый сложный гидрат вида (активизатор)mCaSO4nh3O, распадающийся в дальнейшем на (активизатор)ph3Oиm(CaSO42h3O).

Эстрихгипс – высокообжиговое гипсовое вяжущее вещество, получаемое из природного гипса или ангидрита путем обжига при температуре 800…1100 ºС и последующего помола в тонкий порошок.

При обжиге происходит частичная термическая диссоциация сернокислотного кальция: 2CaSO42CaO + 2SO4 + O2, т.е. с образованием свободного оксида кальция при 800 ºС – около 3 %, при 1100 ºС – около 7%. При затворенииэстрихгипса водой оксид кальция играет роль активизатора твердения теста.

При твердении эстрихгипса безводный сульфат кальция переходит в двуводный. Гидратация протекает медленно в течение нескольких месяцев. Оксид кальция переходит в гидрооксид, часть его может взаимодействовать с CaSO4, давая комплексные новообразования, а другая часть под действием углекислоты воздуха переходит в карбонат кальция.

Изделия из эстрихгипса характеризуются небольшой тепло- и звукопроводностью, однако по сравнению с изделиями из низкообжиговых гипсовых вяжущих веществ отличаются высокой морозостойкостью, повышенной водостойкостью и меньшей склонностью к пластическим деформациям.

1.4 Смешанные гипсовые вяжущие

Гипсоизвестковое вяжущее представляет собой сухую смесь, получаемую дегидратацией двуводного гипса за счет тепла гашения извести. При этом известь гасится, поглощая воду, выделяющуюся из двуводного гипса:

2CaSO4∙2h3O+3CaO=2CaSO4∙0,5h3O+3CaOh3+Q

Теоретически при этой реакции материалы могут нагреваться до 300 ºС. Практически же дегидратацию следует проводить при 140…160 ºС, что достигается выбором соотношения между исходными материалами (50…70% гипсового камня и 50…30% негашеной извести).

ячеек 0,2 мм не более 5…10%. Приготовленную смесь направляют в термоизолированный реактор, где происходит реакция между известью и гипсом.

Гипсоизвестковое вяжущее при затворении водой схватывается через 10…20 мин. Оно применяется для изготовления низкомарочных строительных растворов и бетонов.

Для производства гипсоизвесткового вяжущего целесообразно использовать сульфатные отходы промышленности, в частности фосфогипс. В этом случае исключаются затраты топлива не только на дегидратацию двуводного сульфата кальция, но и на удаление из отходов механически примешанной воды, которое происходит за счет тепла гашения извести.

С целью повышения прочности и водостойкости гипсоизвестковых смесей рекомендуется применять различные пуццолановые добавки.

Гипсоцементно-пуццолановое вяжущее (ГЦПВ) получают путем смешивания полуводного гипса, портландцемента и пуццолановой добавки в оптимальных количествах, определяемых расчетным способом.

В строительной практике используют ГЦПВ следующего состава, % по массе: полуводный гипс – 50…75; портландцемент – 15…25; пуццолановая добавка активностью не менее 200 мг/г (по поглощению оксида кальция) – 10…25.

ГЦПВ, как исходный гипс, обладает короткими сроками схватывания, но затвердевший камень на его основе обладает высокой водостойкостью за счет образующихся при гидратации портландцемента малорастворимых гидросиликатов кальция.

В качестве пуццолановых добавок используют трепел, диатомит, вулканический пепел, туф, трассы, золы и шлаки от сжигания топлива.ю горелые породы и т.п. вместо портландцемента целесообразнее использовать пуццолановый портландцемент, а также шлакопортландцемент.

2Сырье для производства гипсовых вяжущих веществ

Для производства гипсовых вяжущих веществ в качестве основного сырья применяют природные двуводный гипс, ангидрит, глиногипс, а также некоторые отходы промышленности, состоящие в основном из двуводного и безводного сернокислого кальция или их смеси (фосфогипс, борогипс и др.).

Гипсовый камень – продукт измельчения горной породы осадочного (химического) происхождения, состоящей в основном из природного минерала – гипса (CaSO4∙2h3O). Теоретический состав двуводного сульфата кальция, % по массе: СаО – 32,56, SO3 – 46,51, h3O – 20,93.

В природе гипс встречается чаще всего в виде трех минералогических разновидностей, отличающихся друг от друга своей кристаллической структурой:

алебастр (белый) – плотный мелкозернистый минерал с сахаровидным изломом или крупнозернистый с беспорядочно ориентированными в пространстве кристаллами;

селенит (луна) – волокнистый, сложенный из правильно расположенных нитевидных кристаллов минерал, имеющий характерный шелковистый отлив;

гипсовый шпат – пластинчатый минерал с плоскими прозрачными кристаллами слоистой структуры.

Гипсовый камень и вяжущие вещества, получаемые в результате его переработки, имеют приближающийся к белому цвет. Примеси могут придавать гипсу серый, желтоватый, розовый, бурый и другие оттенки. В качестве примесей в гипсе встречаются кварц, сера и другие.

Ангидрит – безводный сульфат кальция (CaSO4), в природе обычно залегающий под слоями гипса. Химически чистый ангидрит содержит, % по массе: СаО – 41,2, SO3 – 58,8. Ангидрит состоит из преимущественно мелких кристаллов, имеет белый с различными оттенками цвет.

Применяется он для производства безобжиговых гипсовых вяжущих веществ, а также в качестве добавки для производства цемента.

Гипсосодержащие породы (глиногипс, гажа, арзик) состоят из трех основных компонентов: гипса, глины и карбонатов и представляют собой тонкодисперсную механическую смесь или рыхлые, слабосцементированные образования серого, желтоватого или бурого цвета. Химико минералогический состав гипсосодержащих пород варьируется в широком диапазоне даже в пределах одного месторождения (содержание CaSO4∙2h3Oможет изменяться от 30 до 70 %). Вяжущие вещества из гипсосодержащих пород по свойствам значительно уступают материалам, приготовленным из относительно чистого природного двуводного гипса. Поэтому их применяют для получения гипсовых вяжущих только в местах добычи, если нет более качественного сырья.

Гипсосодержащие отходы образуются во многих производствах химической, пищевой и других отраслях промышленности, а также при десульфатизации промышленных газов. Эти отходы представляют собой влажные порошки или шламы с характерным цветом и запахом, содержащие в той или иной форме значительное количество различных модификаций сульфата кальция.

Гипсосодержащие отходы, как правило, содержат значительное количество влаги (15…150 %), а также различное количество водорастворимых кислот и других вредных примесей, негативно влияющих на сроки схватывания и другие свойства получаемых вяжущих веществ. Поэтому прежде чем использовать отходы для производства гипсовых вяжущих веществ, их необходимо высушивать, производить промывку или нейтрализацию вредных примесей, что приводит к увеличению энергозатрат и усложняет технологический процесс производства. Другим недостатком этих отходов является неоднородность их химического и минералогического состава даже в условиях одного отдельно взятого предприятия.

Указанные недостатки сдерживают применение гипсосодержащих отходов в качестве сырья для производства гипсовых вяжущих веществ и в качестве добавки для производства портландцемента. Однако в последние годы в нашей стране и за рубежом накоплен значительный опыт в этой области. Полученные результаты показывают возможность и перспективность переработки гипсосодержащих отходов (прежде всего фосфогипса) в вяжущие вещества.

3Основные свойства гипсовых вяжущих

Основными техническими свойствами гипсовых вяжущих, применяемых для изготовления строительных изделий и производства строительных работ, являются: стандартная консистенция гипсового теста, сроки схватывания, тонкость помола, марка гипсового вяжущего по прочности.

3.1 Тонкость помола

Сущность метода определения тонкости помола заключается в определении массы гипсового вяжущего, оставшегося при просеивании на сите с ячейками размером в свету 0,2 мм. Пробу вяжущего массой 50 г, взвешенную с погрешностью не более 0,1 г и предварительно высушенную в сушильном шкафу в течение 1 ч при температуре (323±5) К (50±5) °С, высыпают на сито и производят просеивание вручную или на механической установке. Просеивание считают законченным, если сквозь сито в течение 1 мин при ручном просеивании проходит не более 0,05 г вяжущего. Тонкость помола отдельной пробы определяют в процентах с погрешностью не более 0,1% как отношение массы, оставшейся на сите, к массе первоначальной пробы. За величину тонкости помола принимают среднее арифметическое результатов двух испытаний. При арбитражных испытаниях за основу принимают ручное просеивание.

3.2 Стандартная консистенция (нормальная густота)

Стандартная консистенция характеризуется диаметром расплыва гипсового теста, вытекающего из полого цилиндра без дна с внутренним диаметром 50 мм и высотой 100 мм (вискозиметра Суттарда), при его поднятии. Диаметр расплыва должен быть равен (180±5) мм. При этом строго регламентируется время эксперимента – 45 с. Стандартную консистенцию выражают в процентах как отношение массы воды, необходимой для получения гипсового теста указанной удобоукладываемости, к массе гипсового вяжущего в граммах.

Гипсовое вяжущее, состоящее в основном из полуводного гипса α – модификации, характеризуется стандартной консистенцией 35…45 %, а β-модификации – 50…80 %, в то время как теоретически для гидратации требуется всего 18,6 % воды от массы вяжущего вещества. Вследствие значительного количества химически не связанной воды затвердевший гипсовый камень имеет большую пористость – 30…50 %.

Гипсовое тесто стандартной консистенции в дальнейшем используют для определения сроков схватывания и предела прочности гипсовых вяжущих.

3.3 Сроки схватывания

Сроки схватывания гипсового вяжущего определяют с помощью прибора Вика с иглой, измеряя время от начала контакта гипсового вяжущего с водой до начала и конца схватывания теста стандартной консистенции. Приготовленным тестом заполняют форму-кольцо, установленную на пластинке, и через каждые 30 с производят погружение в тесто иглы прибора Вика массой 300 г. После каждого погружения иглу тщательно вытирают, а пластинку вместе с кольцом передвигают так, чтобы игла при новом погружении попадала в другое место поверхности гипсового теста.

Начало схватывания определяют промежутком времени с момента всыпания вяжущего в воду до момента, когда свободно опущенная игла

при погружении в тесто впервые не дойдет до поверхности пластинки, а конец схватывания – когда игла погружается на глубину не более 1 мм. Сроки схватывания выражают количеством минут.

3.4 Марка гипсовых вяжущих по прочности

Марку определяют испытание на предел прочности трех образцов-балочек размером 40х40х160 мм, изготовленных из гипсового теста стандартной консистенции. Через 2 ч после начала перемешивания вяжущего с водой затвердевшие образцы испытывают на изгиб, а образовавшиеся половинки балочек – на сжатие. По пределу прочности на сжатие и изгибе гипсовые вяжущие делят на 12 марок: от Г-2 до Г-25. Цифры в обозначении марки показывают минимальный предел прочности при сжатии в Мпа. При этом марки Г-2...Г-7 обычно соответствуют полуводному гипсу β-модификации, а Г-10…Г-25 – α-модификации.

Заключение

Самыми распространенными воздушными вяжущими веществами является известь воздушная и гипс.

Гипсовые вяжущие вещества получают из осадочной горной породы, которая состоит из двуводного гипса, путем ее обжига при температуре 110-900°С, и помола до или после этой обработки. Гипсовые вяжущие обладают способностью быстро схватываться и твердеть.

Гипсовые воздушные вяжущие вещества, получаемые при температуре (110-480°С), состоят, главным образом, из полуводного гипса, и характеризуются быстрым твердением; получаемые при высоких температурах (600-900°С) состоят, преимущественно, из безводного гипса, и отличаются медленным твердением.

Строительный гипс относится к низкообжиговым гипсовым вяжущим веществам. Его применяют для оштукатуривания стен и потолков в зданиях при относительной влажности воздуха не более 60% из-за гигроскопичности гипса.

Актуальность будущей работы заключается в том, что энергозатраты на переработку отходов превышают затраты энергии припереработки природного гипсового камня, следовательно, перспективным направлением в решении этой проблемы является разработка и внедрение технологических процессов, позволяющих понизить эти затраты.

Библиографический список

1. Волженский, А. В. Минеральные вяжущие вещества: технология и свойства / А. В. Волженский, Ю. С. Буров, В. С. Колокольников/ Научное издание –М.: Изд-во Ассоциация строительных вузов, 2006.-368с.

2. Баженов, Ю. М. Технология бетона / М. Ю. Баженов. - М.: Изд-во Ассоциация строительных вузов, 2007.-528с.

3. Гладков, Д. И. Вяжущие вещества и применение их в строительстве / Д. И. Гладков. –Белгород:БГТУ им. В. Г. Шухова, 2004.-293с.

4. Неверов, А. С. Современные строительные материалы / А. С. Неверов, Д. А. Родченко, М. И. Цырлин. - М.: Изд-во Вышэйшая школа, 2007.-222с.

5. Сидоров, В. И. Строительные материалы / В. И.Сидоров, Э. П. Агасян, Т. П. Никифорова. –М.: Изд-во Ассоциация строительных вузов, 2007.-312с.

6. Шмитько, Е.И. Химия цемента и вяжущих веществ / Е. И. Шмитько, А. В. Крылова, В. В. Шаталова–М.: Химия, КолосС, 2004.-248с;

7. Айрапетов Г.А., Безродный О.К. и др. Строительные материалы. – Ростов н/Д.: Изд-во Феникс, 2007.-623 с.

www.coolreferat.com

Гипсовые строительные материалы и изделия

1.1 Безобжиговые гипсовые вяжущие

Гипсовый цемент получают путем тонкого сухого или мокрого помола гипсового камня в шаровой мельнице. При помоле, как правило, вводят сульфатные активизаторы твердения (), а также портландцемент или известь в сочетании с кремнеземистыми компонентами.

1.2 Низкообжиговые гипсовые вяжущие

Низкообжиговые гипсовые вяжущие вещества изготавливают путем термической обработки природного гипсового камня или фосфогипса до полуводного гипса (CaSO4×0,5Н2О) с последующим или предшествующим этой обработке измельчением в тонкий порошок.

В настоящее время именно эти вяжущие вещества в основном используются для изготовления строительных изделий и производства строительных работ, для изготовления форм и моделей в форфорофаянсовой, керамической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а так же в медицине. Свойства и область применения обуславливают устаревшие, но часто используемые на практике термины: «строительный, высокопрочный, формовочный гипс».

В зависимости от содержания CaSO4×2Н2О, % по массе, гипсовый камень подразделяется на 4 сорта: I ≥ 95; II ≥ 90; II ≥ 80; IV ≥ 70.

CaSO4×2Н2О -->CaSO4×0,5Н2О + 1,5Н2О

В зависимости от технологии получения полуводный гипс может образовываться в двух модификациях – α и β.

Полуводный гипс β-модификации получают при частичной дегидратации сырья при температуре 140…160 ºС в открытых аппаратах, сообщающихся с атмосферой (варочных котлах, сушильных барабанах, шахтных барабанах и др.). в таких условиях вода выделяется из гипса в виде водяных паров, и образуются плохо окристаллизованные, мелкие, пластинчатые или волокнистые кристаллы β – CaSO4×0,5Н2О. Гипсовое вяжущее, состоящее преимущественно из β-модификации полуводного гипса, характеризуется высокой водопотребностью для получения теста стандартной консистенции, невысокой прочностью и имеет тенденцию к ползучести. В строительной практике это вяжущее часто называют алебастром, или строительным гипсом.

Полуводный гипс α-модификации получают в результате обработки двуводного сульфата кальция в герметичных аппаратах (автоклавах) при температуре 120…140 ºС и давлении насыщенного водяного пара 0,13…0,3 Мпа или кипячение этого же сырья в растворах некоторых солей (хлоридов, сульфатов, нитратов) при температуре 100…110 ºС и атмосферном давлении. При этом вода выделяется из гипса в капельно-жидком состоянии и образуются крупные, плотные, игольчатые или призматические кристаллы α – CaSO4×0,5Н2О. Гипсовое вяжущее, состоящее преимущественно из α – модификации полуводного гипса, медленнее гидратируется, характеризуется меньшей водопотребностью, а затвердевший гипсовый камень – более высокой прочностью (высокопрочный гипс).

Механизм твердения полугидрата можно условно разделить на три этапа.

На третьем этапе (кристаллизация) образовавшийся неустойчивый гель перекристаллизовывается в более крупные кристаллы, которые срастаются между собой в кристаллические сростки, что сопровождается твердением системы и ростом ее прочности. Дополнительному сращиванию кристаллов между собой способствует испарение воды из затвердевшего двуводного гипса. Полное высушивание завершает период формирования кристаллического каркаса и обеспечивает максимальную прочность гипсовым изделиям.

1.3 Высокообжиговые гипсовые вяжущие

Необходимость введения активизаторов обусловлена тем, что в результате обжига при температуре выше 400 ºС гипс переходит в так называемый нерастворимый («намертво обожженный») ангидрит CaSO4, который медленно или совсем не схватывается и не твердеет. В присутствии воды и активизатора твердения CaSO4образует неустойчивый сложный гидрат вида (активизатор)×mCaSO4×nh3O, распадающийся в дальнейшем на (активизатор)×ph3Oиm(CaSO4×2h3O).

При обжиге происходит частичная термическая диссоциация сернокислотного кальция: 2CaSO4®2CaO + 2SO4 + O2, т.е. с образованием свободного оксида кальция при 800 ºС – около 3 %, при 1100 ºС – около 7%. При затворенииэстрихгипса водой оксид кальция играет роль активизатора твердения теста.

1.4 Смешанные гипсовые вяжущие

При производстве гипсоизвестковых сухих смесей измельчение исходных компонентов производят в щековых или молотковых дробилках до кусков размером 5…10 мм, а затем осуществляют их совместный или раздельный помол в шаровой мельнице до остатка на сите с размерами ячеек 0,2 мм не более 5…10%. Приготовленную смесь направляют в термоизолированный реактор, где происходит реакция между известью и гипсом.

2Сырье для производства гипсовых вяжущих веществ

Гипсовый камень – продукт измельчения горной породы осадочного (химического) происхождения, состоящей в основном из природного минерала – гипса (). Теоретический состав двуводного сульфата кальция, % по массе: СаО – 32,56, – 46,51, – 20,93.

- алебастр (белый) – плотный мелкозернистый минерал с сахаровидным изломом или крупнозернистый с беспорядочно ориентированными в пространстве кристаллами;

- селенит (луна) – волокнистый, сложенный из правильно расположенных нитевидных кристаллов минерал, имеющий характерный шелковистый отлив;

- гипсовый шпат – пластинчатый минерал с плоскими прозрачными кристаллами слоистой структуры.

Ангидрит – безводный сульфат кальция (в природе обычно залегающий под слоями гипса. Химически чистый ангидрит содержит, % по массе: СаО – 41,2, – 58,8. Ангидрит состоит из преимущественно мелких кристаллов, имеет белый с различными оттенками цвет. Применяется он для производства безобжиговых гипсовых вяжущих веществ, а также в качестве добавки для производства цемента.

Гипсосодержащие породы (глиногипс, гажа, арзик) состоят из трех основных компонентов: гипса, глины и карбонатов и представляют собой тонкодисперсную механическую смесь или рыхлые, слабосцементированные образования серого, желтоватого или бурого цвета. Химико минералогический состав гипсосодержащих пород варьируется в широком диапазоне даже в пределах одного месторождения (содержание может изменяться от 30 до 70 %). Вяжущие вещества из гипсосодержащих пород по свойствам значительно уступают материалам, приготовленным из относительно чистого природного двуводного гипса. Поэтому их применяют для получения гипсовых вяжущих только в местах добычи, если нет более качественного сырья.

3Основные свойства гипсовых вяжущих

3.1 Тонкость помола

3.2 Стандартная консистенция (нормальная густота)

3.3 Сроки схватывания

Начало схватывания определяют промежутком времени с момента всыпания вяжущего в воду до момента, когда свободно опущенная игла при погружении в тесто впервые не дойдет до поверхности пластинки, а конец схватывания – когда игла погружается на глубину не более 1 мм. Сроки схватывания выражают количеством минут.

3.4 Марка гипсовых вяжущих по прочности

Заключение

Самыми распространенными воздушными вяжущими веществами является известь воздушная и гипс.

Библиографический список

2. Баженов, Ю. М. Технология бетона / М. Ю. Баженов. - М.: Изд-во Ассоциация строительных вузов, 2007.-528с.

7. Айрапетов Г.А., Безродный О.К. и др. Строительные материалы. – Ростов н/Д.: Изд-во Феникс, 2007.-623 с.

www.referatmix.ru

Реферат Строительный гипс

скачать

Реферат на тему:

План:

1 Этимология
2 Виды
- 2.1 Кальцитовый алебастр
- 2.2 Гипсовый алебастр
- 2.3 Чёрный алебастр
3 Применение

Введение

Современный светильник из итальянского алебастра (белого и коричневого). Диаметр основания — 13 см.

Детали алебастровой лампы

Алеба́стр (от греч. ἀλάβαστρος) — название двух различных минералов: гипса (диаквасульфата кальция) и кальцита (карбонат кальция). Первый — алебастр (алавастор), которым мы пользуемся в наши дни; второе — по большей части название материала в античности.

Эти два вида значительно отличаются друг от друга по относительной твёрдости. Гипс настолько мягок, что может быть поцарапан ногтём (твёрдость 1,5 — 2), в то время как кальцит достаточно твёрд (твёрдость 3), однако может быть легко поцарапан ножом. Кроме того, кальцитовый алебастр, будучи карбонатом, бурно реагирует с соляной кислотой, в то время как гипсовый алебастр в этом случае остаётся инертным.

1. Этимология

Слово «алебастр» существует во многих языках, например, английском Alabaster, французском alabastre, распространилось слово из латинского (alabaster) и греческого (alabastros или alabastos) языков, где это слово использовалось как название ваз, сделанных из алебастра. Вероятно, изначально слово пришло из древнеегипетского a-labaste (лодка богини Басты).[1][2]

2. Виды

2.1. Кальцитовый алебастр

Кальцитовый алебастр упоминается в Библии, где он обычно называется Восточный алебастр, так как изделия из него в то время привозились с Дальнего Востока. Греческое название alabastrites, предполагалось, произошло от названия города Алебастрон в Египте, где камень добывался, однако местонахождение города должно было происходить от названия минерала, а не наоборот; в связи с этим происхождение названия осталось неясным, и существует предположение, что оно имеет арабские корни. Этот «Восточный» алебастр высоко ценился, из него делалась маленькие сосуды для парфюмерных изделий и вазы для мазей, которые назывались alabastra, что также могло быть источником происхождения названия. Алебастр также использовали в Египте для изготовления погребальных сосудов и различных культовых и погребальных изделий. Роскошный саркофаг, изготовленный из цельного блока кальцитового алебастра из Алебастронат, находится в Музее Соана в Лондоне. Он был обнаружен Джованни Бельцони в 1817 в могиле Сети I около Фив. Саркофаг был приобретён сэром Джоном Соаном, изначально для Британского музея.

Нарезанные тонкими листами, алебастр достаточно прозрачен, чтобы использовать для небольших окон, в этом качестве он использовался в средневековых церквях, особенно в Италии. Большие алебастровые листы используются также в Кафедеральном соборе Лос Анжелеса (освящён в 2002). В соборе обеспечивается специальное охлаждение с целью избежания перегрева алебастровых листов, при котором они становятся непрозрачными.

Кальцитовый алебастр является материалом сталагмитовых отложений на полу и стенах известняковых пещер, или видом травертина, который образуется потоками известковой воды. Его смещение в смежных слоях приводит к проявлению ленточного рисунка, который можно увидеть при распиле мрамора, часто этот камень называется оникс-мрамор или алебастр-оникс, а иногда просто оникс — этот термин, тем не менее, является неверным, так как оникс — разновидность кварца. Месторождения египетского алебастра активно разрабатывались около Суэца и Асьюта; много древних карьеров обнаружено в пустыне Тель эль-Амарна. Алжирский оникс-мрамор добывался в провинции Оран. В Мексике известные месторождения тонкого зелёного алебастра находятся недалеко от города Пуэбла. Месторождения оникс-мрамора находятся также в районе Техуакан, а также в штатах Калифорния, Аризона, Юта, Колорадо и Виргиния.

2.2. Гипсовый алебастр

В наши дни, если термин «алебастр» используется без уточнения, это всегда означает, что это гипсовый алебастр. Этот минерал добывается во многих странах мира. Тысячи изделий из гипсового алебастра, датированные концом 4-го тысячелетия до н.э были обнаружены в Телл Браке (сегодня Нагар), в Сирии [1]. Найденная в Месопотамии, статуэтка из гипсового алебастра, предположительно изображающая бога Абу, датируется первой половиной 3-го тысячелетия до н. э. [2].

Сегодня гипсовый алебастр получают путём термической обработки природного двухводного гипса CaSO4*2h3O при температуре 150—180 градусов в аппаратах, сообщающихся с атмосферой, до превращения его в полуводный гипс CaSO4*0,5h3O - гипс β-модификации. Продукт измельчения гипса β-модификации в тонкий порошок до или после обработки называется строительным гипсом или алебастром, при более тонком помоле получают формовочный гипс или, при использовании сырья повышенной чистоты, медицинский гипс. При низкотемпературной (95-100 °C) тепловой обработке в герметически закрытых аппаратах образуется гипс α-модификации, продукт измельчения которого называется высокопрочным гипсом.

2.3. Чёрный алебастр

«Чёрный Алебастр» является редкой формой минерала на основе гипса, найденной только в трёх местах в мире, в Оклахоме (США), Италии, и Китае.

Недалеко от en:Freedom, Oklahoma находится массив естественных гипсовых пещер, в которых большая часть гипса находится в форме алебастра. На этом участке обнаружено несколько типов алебастра, в том числе розовый, белый, и редкий чёрный алебастр.

3. Применение

Алебастровая скульптура.

Гипсовый алебастр используется в строительстве как воздушное вяжущее вещество для оштукатуривания стен и потолков в зданиях с относительной влажностью не более 60 %, в производстве гипсовых перегородочных панелей, листов сухой штукатурки, гипсокартона, вентиляционных коробов, арболита, гипсоволокнистых и гипсостружечных плит. При смешивании с водой алебастр быстро затвердевает, снова превращаясь в гипс.

Примечания

alabaster — Definition of alabaster at YourDictionary.com - www.yourdictionary.com/alabaster
Alabaster — Definition and More from the Free Merriam-Webster Dictionary - www.m-w.com/dictionary/alabaster

wreferat.baza-referat.ru

Смотрите также

..:::Новинки:::..

Windows Commander 5.11 Свежая версия.

Новая версия
IrfanView 3.75 (рус)

Обновление текстового редактора TextEd, уже 1.75a

System mechanic 3.7f
Новая версия

Обновление плагинов для WC, смотрим :-)

Весь Winamp
Посетите новый сайт.

WinRaR 3.00
Релиз уже здесь

PowerDesk 4.0 free
Просто - напросто сильный upgrade проводника.

..:::Счетчики:::..