Лабараторные работы(практикум)

Задание 2. Определение предела прочности на растяжение при

изгибе и на сжатие образцов из гипсового камня.

Задание 3. Определение конца текучести и сроков схватывания

гипсового теста стандартной консистенции.

Задание 4. Определение тонкости (степени) помола гипсового

вяжущего.

Задание 5 (исследовательское). Регулирование сроков схватыва-

ния гипсового теста.

Задание 6 (исследовательское). Определение водостойкости гип-

сового камня.

Задание 7 (исследовательское). Получение высокопрочногоУгип-

сового камня фильтрационным прессованием.

Б

Задание 8. Исследование влияния волокнистого наполнителяТна

свойства гипсового камня.

5.3. Общие сведения о гипсовых вяжущихН

й

5.3.1. Краткие сведения о процессах получения

и

и твердения гипсовых вяжущих

Сырьем для получения гипсовых вяжущих являются:

1) природный гипсовый камень – осадочная горная порода, со-

стоящая,

в основном,

из мине ала гипса (двуводного гипса)

СаSO4 2Н2О;

т

р

не

2) ангидрит СаSO4;

ованнымимиллионы тонн фосфогипса – отходы произ-

3) отходы пр мышленн сти.

На терр тор РеспубликиоБеларусь разрабатываемых месторо-

ждений

указанной

горной породы нет, и сырье приходится завозить

с немалыми расх дами на транспорт. В то же время остаются почти

исполь

в дства ф сф рной кислоты на Гомельском химическом заводе,

к т рые п чти целиком состоят из двуводного сульфата кальция,

редставляющего собой первосортное сырье для производства вя-

жущих. Однако содержащиеся в отходах примеси фосфорной ки-

Р

слоты, кислых фосфатов и других веществ затрудняют их перера-

пботку в вяжущее. К тому же эти примеси токсичны и представляют

собой серьезную угрозу окружающей среде. Тем более необходимо

енайти пути утилизации фосфогипсовых отходов. Этой проблемой

СаSO4 2 Н2О СаSO4 0,5 Н2О + 1,5 Н2О.

У(5.1)

Образовавшийся водяной пар отводится, а полуводныйТсульфат

кальция (полуводный гипс) придает продукту термообработки

свойства вяжущего вещества, поскольку приобретает способность

Н

активно взаимодействовать с водой, гидратироваться и твердеть.

Кроме полуводного

гипса, в продукте термообработки

могут

присутствовать:

Б

1) примеси, содержащиеся в сырье (чем их меньше, тем качество

вяжущего выше);

й

2) негидратированный двуводный г пс (если температура тер-

мообработки была

высокой);

3)

и

(если

полностью гидрати ванный гипс – ангидрит СаSO4

температура термообраб

ки была слишком высокой).

Двуводный

р

ангидрит с водой не реагируют, вяжущими

свойствами не

, и поэтому их присутствие в гипсовом вя-

недостаточно

жущем нежелательно.

обладают

Высокопрочный г пс – разновидность полуводного гипса.

При получен

г псового вяжущего термообработкой сырья при

гипс

атм сферн м давлении образующийся полугидрат сульфата каль-

ция

збретает

кристаллическую форму β-модификации. Если

терм

браб тку вести в герметически закрытых аппаратах под дав-

лениемо0,2…0,3 МПа с последующей сушкой при t = 160…180 С,

можно олучить кристаллы полугидрата -модификации. Полувод-

приный гипс -модификации имеет более крупные кристаллы, обу-

словливающие меньшую водопотребность гипса (40…45 % воды),

е

Р

что позволяет получать гипсовый камень с большей плотностью и

прочностью. В этом случае качество гипсового вяжущего, в частно-

112

сти, прочность получаемых из него изделий, резко возрастает.

Прочность за 7 суток достигает 15…40 МПа. Однако усложнение

технологии, естественно, ведет к дополнительным расходам. По-

этому из экономических соображений основной объем гипсовых

вяжущих в настоящее время производят термообработкой сырья

при атмосферном давлении,

т. е. с получением полуводного гипса

β-модификации.

У

Процесс твердения гипсового вяжущего основан на реакции гид-

ратации полуводного гипса:

Т

Н

(5.2)

СаSO4 0,5 Н2О + 1,5 Н2О СаSO4 2Н2О,

т. е. идет реакция, обратная происходящей при термообработке сы-

Б

рья. Таким образом, термообработка природного минерала выводит

его из устойчивого состояния, придает ему химическую активность,

и в результате взаимодействия с водой вещество снова возвращает-

ся в термодинамически устойчивое состояние, но уже не в горной

породе, а в строительных материалах, изделиях и конструкциях.

Процесс твердения гипсового вяжущего при взаимодействии с

водой начинается с растворен

я полуводного гипса в воде. Раство-

римость двуводного гипса в 5

меньшейрастворимости полувод-

ного, поэтому насыщенный по отношен ю к полуводному гипсу

раствор оказывается пересыщеннымипо отношению к двуводному.

твердение

В этих условиях двув дный гипс, связывая воду, выделяется из рас-

твора в виде геля, ч ведетразк загустеванию гипсового теста, назы-

них

ваемому схватыванием. Далее сравнительно быстро (по сравне-

нию,

напр мер,

с цеменом) происходит образование кристалличе-

из

.

ских сростков, т. е.

По услов ям твердения гипсовые вяжущие относятся к воздуш-

ным. И делия

обладают невысокой водостойкостью,

т. е. при

увлажнении их прочность резко снижается. Поэтому, как правило,

п

они

рименяются для выполнения строительных работ в помеще-

е

ниях с сухим и нормальным режимами эксплуатации.

Косновным показателям качествагипсовоговяжущего относят:

Р

1) водопотребность нормальной густоты;

Кроме того, гипсовые вяжущие обладают такими характерными

свойствами, как:

1) быстрое схватывание и твердение;

2) расширение при твердении с увеличением в объеме до 1 %.

Свойства гипсовых вяжущих регулируют путем введения:

1) химических добавок, ускоряющих или замедляющих сроки

схватывания и твердения;

2) волокнистых минеральных и органических наполнителей и

заполнителей, которые снижают ползучесть влажной гипсовой от-

ливки, повышают предел

прочности при изгибе и

растяжении,

Н

У

уменьшают хрупкость гипсового камня и его плотность.

5.3.2. Виды и марки гипсовых вяжущих

Т

Гипсовые вяжущие (ГВ) по ГОСТ 125-79 в зависимости от

й

свойств разделяются на марки, группы и виды. Это деление основа-

но на таких показателях, как сроки схватывания, тонкость помола,

прочность при сжатии и изгибе.

и

Б

В зависимости от сроков схватыван я ГВ разделяют на: быст-

ротвердеющие (А), нормальнотвердеющ е (Б) и медленнотвердею-

щие (В) (табл. 5.1).

т

Т а б л и ц а 5.1

Виды гипс в

вяжущегорпо срокам схватывания

и

гоИндекс

Сроки схватывания, мин

з

сроков

начало,

конец,

Виды вяжущего

твердения

не ранее

не позднее

о

А

2

15

Быстр твердеющее

п

Б

6

30

Н рмальн твердеющее

е

Медленн твердеющее

В

20

ненорми-

руется

Р

В зависимости от пределов прочности различают 12 марок гип-

Обозначение

Предел прочности образцов в возрасте 2 ч,

не менее

марки вяжущего

при сжатии Rсж, МПа

У

при изгибе Rизг, МПа

Г-2

2

1,2

Г-3

3

1,8

Т

Г-4

4

2,0

Г-5

5

Н

2,5

Г-6

6

3,0

Г-7

7

Б

3,5

Г-10

10

4,5

Г-13

13

5,5

Г-16

16

й

6,0

Г-19

19

6,5

Г-22

22

7,0

Г-25

25

8,0

В зависимости от степени помола

азл чают вяжущее грубого (I),

о

среднего (II) и тонк го (III) п м ила (табл. 5.3).

т

р

Т а б л и ц а 5.3

и

Виды гипсовых вяжущих в зависимости от степени помола

з

Индекс

Остаток на сите с сеткой 02 с

го

степени

размерами ячеек в свету

Вид вяжущего

п

помола

0,2 мм, %, не более

Груб п м ла

I

23

е

II

14

Среднего п мола

Р

Тонкого помола

III

2

Т а б л и ц а 5.4

Области применения ГВ в зависимости от его марки и вида

№

Области применения ГВ

Рекомендуемые марки и

пп

виды

1

Изготовление гипсовых строи-

У

Г-2…Г-7 всех сроков твер-

тельных изделий всех видов

дения и степеней помола

2

Изготовление тонкостенных

Т

Г-2…Г-7 быстрого и нор-

строительных изделий и деко-

мального твердения, тонко-

ративных деталей

го и среднего помола

3

Производство штукатурных

Г-2…Г-25 нормального и

работ, заделка швов и др.

медленного твердения,

Б

среднего и тонкого помола

4

Изготовлениеформ и моделей в

Г-5…Г-25 нормального

фарфоро-фаянсовой, керамиче-

срока тверденияН, тонкого

ской, машиностроительной и

помола

других отраслях промышлен-

й

ности, а такжев медицине

Задан я

Задание 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕиСТАНДАРТНОЙ

КОНСИСТЕНЦИИ (НОРМАЛЬНОЙ ГУСТОТЫ)

т

ТЕСТА

ГИПСОВОГОр

и

Гипсовое тес

о предсоавляет собой пластичную тестообразную

з

з г

псового вяжущего и воды, взятых в опреде-

массу, состоящую

ленном соотношен

тщательно перемешанных до полной одно-

родности. Количественное соотношение воды и гипсового вяжуще-

го в тесте на ывается водогипсовым отношением (В/Г).

п

Стандартная консистенция (нормальная густота) гипсового теста

о ределяется по диаметру его расплыва при вытекании из полого

е

цилиндраобез дна (вискозиметра Суттарда) при его поднятии. Диа-

Р

м тр рас лыва теста стандартной консистенции должен быть равен

(180 5) мм.

116

Х%

В

100.

У

(5.3)

Г

Т

Приборы и материалы

1. Прибор (вискозиметр Суттарда) в виде цилиндра из нержа-

веющего металла с полированной внутренней поверхностью.

2. Весы по ГОСТ 19191-74 с погрешностью определения массы

не более 1 г.

Б

3. Ручная мешалка, имеющая более трех петель из проволоки

диаметром 1…2 мм.

Н

4. Стекло с рядом нанесенных концентрических окружностей

диаметром от 150 до 220 мм через каждые 10 мм и диаметром от

170 до 190 мм через каждые 5 мм.

5. Чашка из коррозионностойкого материала вместимостью бо-

лее 500 см3.

р

й

6. Цилиндр для отмериван я воды.

о

и

7. Нож или линейка.

т

8. Гипсовое вяжущее.

и

Ме

дика испытаний

Определен е нормальной густоты гипсового вяжущего произво-

дят на приборе (в скоз метре Суттарда) из нержавеющего металла

о

с полированной внутренней поверхностью в виде цилиндра высотой

100 мм внутренним диаметром 50 мм (рис. 5.1).

з

На стекле или специальной

е

бумаге, находящейся под

стек-

лом, нанесены концентрические

п

Р

окружности через каждый сан-

тиметр, облегчающие замер рас-

Последовательность действий во время опыта:

1. Подготовить вискозиметр Суттарда. Тщательно очистить ци-

линдр, протереть влажной мягкой тканью его внутреннюю поверх-

ность и стекло и разместить цилиндр строго в центре окружностей.

Круглодонную чашку для затворения гипсового теста также следует

очистить и протереть влажной тканью.

2. Отвесить 300 г гипса и отмерить воду(50…70 % от массы гипса).

3. Влить воду в смесительную чашку, а затем в течение 2…5 с

всыпать гипсовое вяжущее (а не наоборот). Массу перемешивать

ручной мешалкой снизу вверх в течение 30 с, начиная отсчет вре-

Н

мени от начала всыпания ГВ в воду до получения вполне однородУ-

ной массы.

4. После окончания перемешивания цилиндр, установленныйТв

центре стекла, быстро наполнить гипсовым тестом, излишки кото-

рого срезать влажным ножом или линейкой. Через 45 с от начала

й

засыпания гипса в воду или через 15 с после окончания перешива-

ния цилиндр очень быстро поднимают строго вертикально на высо-

и

строго со-

ту 15…20 см и отводят в сторону. Время перемешиванияБ

блюдают, так как вязкость г псового теста быстро возрастает со

стенцию теста.

продолж

временем, и нарушение

тельности перемешивания дает

искаженные результаты испытан я.

о

Гипсовое тесто растекается по поверхности стекла в виде кони-

ческой лепешки, нижний

диаметр которой характеризует конси-

ляют

Диаметр расплыва измеряют непосредственно после поднятия

вычи

цилиндра в двух перпендикулярных направлениях с погрешностью

не более 5 мм

с

среднее арифметическое значение. Если

диаметр расплыва не соответствует 180 5 мм, испытание повторя-

тельно

ют с иным кол чеством воды.

Если диаметр лепешки меньше 18 см, тесто слишком густое,

след ваз, воды для затворения гипса взято мало. Если диаметр

ле ешки б льше 18 см, - тесто слишком жидкое и содержит лиш-

Р

нюю воду.

п

Результаты испытаний

еРезультаты определения стандартной консистенции (нормальной

Т а б л и ц а 5.5

Прибор ___________________

Масса

Время приготовления

№

Масса

теста, с

Диаметр

гипсового

2

вяжущего

воды,

переме-

заполнение

У

опы-

расплыва,

та

ГВ, г

В, г

шивание

цилиндра и

Д, мм

выдержка

Т

1

300

30

15

3

Н

4

Б

Заключение

й

Сделать выводы по результатам задания 1.

На

основании

при

консистенция

полученных данных

стандартная

(нормальная густота) гипсового теста соответствует водопотребно-

сти Х в процентах.

Эта характеристика используется

выполнении последующих

работы

заданий лабораторной

.

т

Задание 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕрПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ

и

НА РАСТЯЖЕНИЕ ПРИ ИЗГИБЕ И НА СЖАТИЕ ОБРАЗЦОВ

ИЗ ГИПСОВОГО КАМНЯ

Согласно ГОСТ 23789, прочность затвердевшего гипсового теста

гипсового

(

камня) характеризуется пределом прочности на растя-

жение при и гибе и на сжатие. В зависимости от этих показателей

различаютзмарки гипсовых вяжущих.

е

Приборы и материалы

Р

п1. Чашка из коррозионностойкого материала вместимостью бо-

л 500 см3.

цах из гипсового вяжущего производят по ГОСТ 23789-79 следую-

щим образом:

балочки

1. Изготавливают три

образца

йразмером 40х40х160 мм.

-

Для этого берут пробу гипсового вяжущего массой 1,3 кг и в течение

20 с засыпают в чашку с

, взятой в количестве, необходимом

для получения теста станда тн й консистенции (нормальной густо-

которых

ты). После засыпания вяжущего смесь интенсивно перемешивают

и

ручной мешалкой в ечение 60 с до получения однородного теста,

которое затем немедленноводойзаливают в металлические формы, внут-

з

слегка смазана минеральным маслом.

ренняя поверхность

Отсеки формы наполняют одновременно, для чего чашку с гип-

совым

равномерно продвигают над формой, разливая гипсо-

в е тесто т нк й струей.

п

Для удаления вовлеченного воздуха после заливки форму встря-

хивают, днимая и опуская ее за торцовую сторону на высоту

е

8…тестом10 мм. После наступления начала схватывания излишки гипсо-

Р

вого теста снимают линейкой или ножом, передвигая их по верхним

граням формы перпендикулярно к поверхности образцов.