ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4

Випробування гіпсових в`яжучих

1. Мета роботи:

1.1 Засвоїти стандартні методики випробувань гіпсових в’яжучих та їх властивості

2. Обладнання і матеріали

2.1 Сушильна шафа, сито 0.2 (з кришкою і дном), вага технічна з різновагами, чашка фарфорова, ложка, годинник, гіпс будівельний.

2.2 Мірний циліндр, прилад Суттарда, колба з водою, вага технічна з різновагами, годинник, 2 фарфорові чашки, шпатель, лінійка металева (20см), ніж лабораторний, м`яка тканина, гіпс будівельний.

2.3 Прилад Віка, мірний циліндр (100мл), вага технічна з різновагами, посудина з водою, ніж лабораторний, шпатель, секундомір, гіпс будівельний.

2.4 Прес гідравлічний, вага технічна з різновагами, металеві форми 40×40×160, лінійка металева (25мм), пластини металеві, мірний циліндр (100мл), шпатель, ніж лабораторний, мінеральне масло, посудина з водою, гіпс будівельний.

3. Теоретичні відомості

Гіпсові в’яжучі належать до повітряних в’яжучих речовин. Сировиною для їх виробництва є сульфатні гірські породи (гіпсовий камінь, що складається переважно із мінералу гіпсу CaSO_4×2H₂O, ангідрит CaSO₄, гажа, глиногіпс) та відходи хімічної промисловості (фосфогіпс, борогіпс, фторогіпс та інші).

Технологія одержання гіпсових в’яжучих полягає у тепловій обробці відповідної тонко розмеленої сировини. Розмелення матеріалу можна здійснювати після або під час випалювання.

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

Залежно від температури теплової обробки розрізняють високо випалені і низьковипалені гіпсові в’яжучі.

Низько випалені гіпсові в’яжучі речовини, що швидко тужавіють та тверднуть, отримують тепловою обробкою природного гіпсу при низьких температурах (110-160ºС), або обробкою парою під тиском 0,13…0,7 МПа. Такі в’яжучі речовини складаються переважно з напівводного сульфату кальцію CaSO₄ х 0,5H₂O.

До низько випалених гіпсових в’яжучих речовин належать: гіпс будівельний, формувальний та високоміцний, різновидом якого є супергіпс.

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 х 0,5H₂O, отримують термічною обробкою двоводного гіпсу при температурі біля 150 ºС до перетворення його в модифікацію півводного гіпсу. У твердому стані будівельний гіпс характеризується невисокою міцністю 2…16 МПа.

Формувальний гіпс складається переважно із β-модифікації CaSO₄ х 0,5H₂O і незначної кількості добавок. Застосовується для виготовлення форм і моделей у фарфоро-фаянсовій, керамічній та інших галузях промисловості і відповідає за необхідності додатковим вимогам за ступенем розмелення, об’ємним розширенням і водовбиранням.

Медичний гіпс – в’яжуче, яке застосовується в хірургії, ортопедії та інших медичних цілях, відповідає додатковим вимогам за вмістом шкідливих домішок і складається, в основному з α- або β-модифікації CaSO₄ х 0,5H₂O або їх суміші.

Високоміцний (технічний гіпс) отримують пропарюванням в автоклавах або кип`ятінні у водних розчинах деяких солей з наступним сушінням та розмеленням до отримання тонкодисперсного порошку. Такий гіпс складається переважно з α-модифікації CaSO₄ х 0,5 H₂O і характеризується меншою водопотребою порівняно з β-модифікацією і високою міцністю 25…60 МПа.

Супергіпс – це високоміцна в’яжуча речовина, яка використовується для виготовлення різних видів облицювальних плит, фігурних тонкостінних будівельних виробів, а також для влаштування безшовних наливних підготовок для підлог. Може застосовуватися як компонент для формувального гіпсу в керамічній промисловості.

Властивості низьковипалених гіпсових в’яжучих регламентуються ДСТУ Б.В. 2.7-82-99, відповідно до якого встановлені наступні марки: Г2, Г3, Г4, Г5, Г6, Г7, Г8, Г9, Г10, Г13, Г16, Г 19, Г 22, Г25 (цифри вказують границю міцності при стиску зразків-балочок розміром 40×40×160 у віці 2 годин, МПа).Границя міцності при згині змінюється відповідно від 1.2 до 8 МПа. Вміст гідратної води у низьковипалених гіпсових в’яжучих повинен бути в межах 4…5%.

Низьковипалені гіпсові в’яжучі широко застосовують у будівництві для виготовлення панелей перегородок, блоків, тепло - і звукоізоляційних плит, декоративних плит, пінобетонних виробів, сухої штукатурки.

Терміни тужавіння гіпсових в’яжучих залежно від групи повинні відповідати значенням, які наведені в табл.4.1.

Залежно від тонкості розмелення гіпсові в’яжучі поділяються на класи, які наведені в табл.4.2.

Високовипалені гіпсові в’яжучі речовини, що повільно тужавіють і тверднуть, виготовляють випалюванням гіпсового каменю при температурі 600…1000 ºС містять безводний сульфат кальцію CaSO₄. До них належить: ангідритовий цемент, ангідритовий опоряжувальний цемент, високовипалений гіпс, естрих-гіпс.

Сировиною для одержання високовипалених в’яжучих можуть бути гірські породи, що містять двоводний гіпс або ангідрит.

Ангідритовий цемент отримують тонким розмеленням ангідриту з добавками-каталізаторами. Як активізатори твердіння використовують: Nа₂SO₄, K₂SO₄, FeSO₄ та ін., а також матеріали, що містять певну кількість вільного вапна (доменний шлак, вапно, доломіт та ін.).

Ангідритовий цемент порівняно з будівельним гіпсом характеризується меншою водопотребою (30 35%), більшими термінами тужавіння. Його використовують для влаштування безшовних підлог, для приготування розчинів, та отримання штучного мармуру.

Ангідритовий опоряджувальний цемент отримують випалюванням гіпсового каменю разом з активізаторами (алюмокалієвими квасцями або бурою) при температурі 600-750 °С і наступним тонким розмеленням продукту. Використовують для отримання опоряджувальних розчинів, штучного мармуру, архітектурних деталей.

Високовипалювальний (естрих-гіпс) –отримують випалюванням природного гіпсового каменю при температурі 800…1000 º з наступним розмеленням продукту. При цьому гіпс майже повністю зневоднюється, а деяка кількість CaSO₄ піддається термічній дисоціації з утворенням CaO, що активізує хімічну взаємодіюі в’яжучої речовини з водою.

Естрих-гіпс характеризується повільнішими термінами тужавіння ніж ангідритовий цемент. Водопотреба його становить 28…32%, міцність при стиску 10…20 МПа. Порівняно з іншими гіпсовими в’яжучими речовинами, він відрізняється більш високими водо-та морозостійкістю. Найчастіше естрих-гіпс використовують для безшовних підлог та підставок під лінолеум.

Таблиця 4.1 - Терміни тужавіння гіпсових в’яжучих

Група в'яжучого	Індекс терміну твердіння	Термін тужавіння
		Початок не раніше	Кінець не пізніше
Швидкого твердіння	А	2	15
Нормального твердіння	Б	6	30
Повільного твердіння	В	20	Не нормується

Таблиця 4.2 – Класифікація гіпсових в’яжучих за тонкістю розмелення

Клас в’яжучого	Індекс тонкості розмелення	Максимальний залишок ситі розмірами вічок у просвіті 0.2мм, не більше %
Грубого розмелення	I	23
Середнього розмелення	II	14
Тонкого розмелення	III	2