Методичні вказівки

Для виконання першого завдання необхідно визначити вміст гігроскопічної вологи, гідратної (кристалізаційної) води та двоводного сірчанокислого кальцію. Гігроскопічну вологість визначають за формулою: , де - маса наважки до сушіння, - маса наважки після сушіння до постійної маси при t = 65 …70º. Гігроскопічну вологість визначають з наважки, яка доведена до повітряно-сухого стану,

тобто наважки, яка висушена при кімнатній температурі та подрібнена в ступці до повного проходження її через сито №02 (10-20 г гіпсового каменю).

Наважку (приблизно 5 ...6 г) ставлять у сушильну шафу, яка нагріта до t = 65...70º.

Гідратну воду визначають при розміщенні наважки масою у муфельну піч при t = 400º і висушуванні її до постійної маси за формулою:

Цей дослід також дозволяє розраховувати вміст двоводного сірчанокислого кальцію за формулою CaSO₄·2H₂O=4,7785W_гідр.

Результати досліджень заносять у робочий журнал за наступною формою:

Таблиця 1.1

№	Маса тигля mо, г	Маса тигля з наваж-кою,m,г	Маса наваж-ки,m1,г	Т, 0С	Маса наваж-ки після сушки,m2, г	Wгігр, %	Маса наважки після сушки, при Т=4000С	Wuslh. %

Після цього встановлюють сортність гіпсового каменю /по ГОСТ 4013 /.

Таблиця 1.2

Сорт	Вміст в гіпсовому камені, % не менше		Вміст в гіпсоангідритовому камені, %, не менше
	гіпсу(CaSO4·2H2 О)	кристалізаційної води	гіпсу та ангидриту в перерахунку на CaSO4·2H2 О	Сірчаного ангідриту (SO3)
1	95	19,88	95	44,18
2	90	18,83	90	41,85
3	80	16,74	80	37,20
4	70	14,64	-	-

Після цього роблять висновок.

Для виконання завдання б), дослідження рекомендується здійснювати моделюванням процесу випалювання будівельного гіпсу в гіпсоварильних котлах в лабораторії.

Для цього гіпсовий камінь певного родовища подрібнюють в лабораторному млині так, щоб залишок на ситі № 02 складав не більше 15%. Випалюють гіпс при різних температурах, які встановлює викладач ( наприклад, 120,150, 180,210,240 та 270⁰С ) , та визначають основні властивості одержаного продукту.

Для економії часу студенти кожної бригади одержують приблизно по 2,5 кг подрібненого двоводного гіпсу або відході, укладають його в котел зважують і ставлять на електроплитку.

Режим теплової обробки приймається однаковим для кожної підгрупи і назначається викладачем ( наприклад, підвищення температури 30 хв., витримка при максимальній температурі 40 хв, природне охолодження до кімнатної температури на повітрі в посудині, знятій з нагрівного приладу).

Відомо, що двоводний гіпс при переході в напівводний теоретично втрачає 15,76 % вологи від своєї маси. Отож, теоретичний коефіцієнт виходу напівводяного гіпсу дорівнює . Відповідно коефіцієнт витрат двогідрату гіпсу на одиницю маси напівгідрату дорівнює 1/0,842 = 1,188.

Знаючи це, визначають кількість напівводяного гіпсу, яку очікують. При варінні для забезпечення рівномірності прогрівання гіпс постійно перемішують. Через кожні 5 хвилин визначають його температуру. Для цього припиняють перемішування і ставлять у середину маси термометр. Необхідно слідкувати, щоб температура гіпсу не перевищувала заданих значень.

На рис.11 показаний приклад температурної кривої варіння гіпсу.

Р ис. 1.1 Температурна крива варіння гіпсу

По кривій визначають характерні відрізки ( майже горизонтальні площини), які відповідають процесу зневоднення та випаровування “відщепленої" кристалізаційної ( гідратної) води при утворенні напівводного гіпсу та при повному обезводненні.

Відмічають також температуру, при якій проходять зовнішні зміни стану випалювального матеріалу: "кипіння" маси, зниження її рівня ("осадка" гіпсу) і т.д. Після випалу та охолодження гіпсу до 20...25ºС, визначають його масу та такі основні властивості за стандартною методикою, яка регламентується ДСТУ БВ.2.7-82-99 "В'яжучі гіпсові" : нормальну густоту гіпсового тіста за допомогою приладу Суттарда; початок і кінець тужавлення на приладі Віка; границю міцності при стиску і при згині на зразках – призмах 4x4x16 см через 2 години від моменту замішування, а також водопоглинання та водостійкість. Крім того, визначають тонкість помелу, вміст гідратної води та вихід з 1 кг сировини, а також розраховують за формулами склад одержаного продукту. Вміст гідратної води визначають шляхом розжарення при 400ºС до постійної маси наважки одержаного гіпсу, який висушують до постійної маси при 65 - 70ºС.

Кількість CaSO · 0.5 (%) визначають змішуючи з водою = 3-5г наважки подрібненого гіпсу, заздалегідь висушеного впродовж 2 годин при t = 50 - 55ºС. Затверділий продукт висушують до постійної маси при t = 60º, зважують та розраховують вміст ·0.5 за формулою ·0.5 вихідні продукти розраховують за формулою: , де а - вміст гігроско- пічної вологи у сировині, %; б та в – вміст гідратної води відповідно у вихідному двоводному гіпсу та обезводненому гіпсу, %. Результати дослідів записують у табл. 1.3.

Оптимальною температурою термічної обробки для утворення будівельного гіпсу з даної сировини є те мінімальне значення, при якому гіпс вміщує переважно напівгідрат, гіпсове тісто має найменшу нормальну густоту, а зразки набувають найбільшу міцність.

Результати записують в робочий журнал.

Таблиця 1.3.

Час, хвилин	5 5 5	5 5 5	(і так далі до кінця процесу)
Т, 0С
mгіпсу

T, ⁰C

τ, хв.

рис. 1.2.

Вплив температури випалу на властивості гіпсу.

Таблиця 1.4.

T тепл. обробки, 0C	W гідр. в одерж. гіпсу, %	Норм. густо-та, %	Строки тужавлення		, МПа	, МПа	Wm, %	Кр	В пр	CaSO4·0,5H2O
			поча-ток	кінець
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

За даними зведеної табл. 1.4 роблять висновки.

При виконанні завдання в) кожна бригада веде випалювання двоводного гіпсу, який отримує різну кількість кухонної солі у % від маси гіпсу ( 0%, 0.05%, 0.1%, 0.15%, 0.2% маси вихідного матеріалу), при оптимальній температурі, яку визначають при виконанні завдання б) цієї роботи (наприклад, підвищення температури до 150% - 30 хв, витримка при цій температурі – 30 хв, природне .охолодження на повітрі до 20-25⁰С).

Випалювання гіпсу та спостереження за ним ведеться також, як і при виконанні завдання б). Кухонну сіль запроваджують безпосередньо у котел на спочатку теплової обробки. Для цього готують насичений розчин , ареометром визначають його густину та розраховують вміст у I см розчину в мг в перерахунку на суху речовину. Розраховують, яку кількість (у см ) розчину необхідно додати у гіпс, щоб забезпечити вказаний вміст ; відбирають бюреткою необхідну кількість пульверизатором запроваджують у гіпс.

Гіпс після теплової обробки досліджують так само ж, як при виконанні завдання а). Дані записують у табл. 1.5аналізують та роблять висновки.

Таблиця 1.5.

Вплив добавки на властивості напівводного гіпсу.

Дозування NaCl, % від сировини	, %	Нормаль­­на густота., %	Строки тужавлення, хвилин		, МПа	МПа	Wm, %	Kрозм
			початок	кінець
1	2	3	4	5	6	7	8	9

Для виконання завдання г) кожна бригада спочатку вивчає властивості будівельного гіпсу ( нормальну густоту, строки тужавлення, міцність), а потім проводить роботу з використанням однієї характерної для певного класу добавки, визначає також властивості гіпсу з добавкою, записує у таблицю 1.6аналізує дані та робить висновки.

Таблиця 1.6

Вплив добавок-регуляторів тужавлення на властивості будівельного гіпсу

Найменування добавки	Д, % від гіпсу	Нормальна густота., %	Термін тужавлення, хвилин		, МПа	, МПа
			початок	кінець
1	2	3	4	5	6	7

Зробити статистичну обробку результатів дослідів визначення нормальної густоти гіпсового тіста.

Результати заносять у робочий журнал за наступною формою:

Таблиця 1.7

N	Діаметр розпливу гіпсового тіста
	хі	хі-
1
…
6
S
Сv
M
Ε

Для характеристики певної вибірки числових значень показників якості матеріалів, що включає n спостережень, використовують середні значення - середнє арифметичне та середнє квадратичне відхилення.

Середнє арифметичне відхилення:

Середнє квадратичне відхилення:

Коефіцієнт варіації :

Середня похибка середнього арифметичного:

Показник точності:

При виконанні завдання д) виготовляють зразки-балочки з тіста нормальної густоти. Через 2 години ставлять у різні умови твердіння: над водою, у воді та висушують до постійної маси при 60-65ºС. Через 7 діб визначають міцність гіпсу, аналізують дані та роблять висновки.

Результати дослідів заносять у таблицю 1.8.

Таблиця 1.8

Умови твердіння зразків	Границя міцності через 7 діб, МПа
	при згині	При стиску
над водою
у воді
при висушуванні