Gips jako materiał konstrukcyjny i wykończeniowy. Z czego wytwarza się gips?
Zanim zaczniesz studiować ten artykuł, chcę zrobić krótkie wprowadzenie... Temat gipsu nie powstał w moim przypadku przez przypadek. Zamierzałem to zrobić. Pod tym względem jest to moje pierwsze doświadczenie. Pierwszą rzeczą, którą zaczynam w takich przypadkach, jest przestudiowanie materiału, tj. Próbowałem dowiedzieć się wszystkiego na temat gipsu budowlanego.
Początkowo temat wydawał mi się prosty, ale okazało się, że tak nie jest, dlatego czynię przedmowę. Zacznijmy od tego, co naturalne. Ale to nie wszystko. Gips pozyskiwany jest jako produkt odpadowy z przemysłu chemicznego (np.) i zawiera zanieczyszczenia i z reguły pogarsza właściwości gipsu jako spoiwa. A w naturze gips zawiera zanieczyszczenia. Zanieczyszczenia są usuwane, ale część z nich pozostaje, dlatego musisz zrozumieć, że kupując gips od różnych producentów, kupujesz różne materiały. Jeśli sam dodajesz dodatki modyfikujące i kupujesz gips od producenta, z którym wcześniej nie współpracowałeś, to lepiej wykonać partię testową i nałożyć warstwę testową.
Gips występuje w wersji β-modyfikacji i α-modyfikacji. Różnią się jedynie sposobem przygotowania (odwodnieniem). Modyfikacje β przeprowadza się poprzez ogrzewanie dwuwodzianu gipsu w otwartych piecach, a woda wypływa w postaci pary, tworząc maleńkie pory, co pogarsza wytrzymałość, ponieważ Przy dowolnym stopniu zmielenia uzyskuje się porowate cząstki. Modyfikację α przeprowadza się w autoklawach pod ciśnieniem, a woda wypływa kroplowo, co sprawia, że powstały półwodny gips jest monolityczny, co poprawia wytrzymałość. Modyfikacja α jest trudna w produkcji, dlatego wytwarza drogi gips i jest stosowana tylko w medycynie i częściowo w rzeźbie.
Alabaster to nazwa naturalnego gipsu ziarnistego, który ma drobniejsze ziarno strukturalne. W niektórych miejscach piszą, że każdy tynk budowlany jest alabastrowy. To jest źle. Alabaster to gips granulowany, ale nie każdy gips granulowany jest alabastrem. W naturze różni się wyglądem od zwykłego granulowanego gipsu i przypomina marmur. Alabaster jest z natury drobnoziarnisty, dlatego przy szlifowaniu można uzyskać drobniejsze ziarno niż gips zwyczajnie ziarnisty. Proszek o drobniejszych ziarnach ma większą powierzchnię cząstek, co oznacza, że szybciej reaguje z wodą i szybciej twardnieje. Alabaster konstrukcyjny to półwodny gips otrzymywany z naturalnego alabastru.
Jest jeszcze jeden ważny punkt. Gips β-modyfikowany, sprzedawany wyłącznie w gotowych mieszankach, składa się już z porowatych cząstek, jednak aby przygotować roztwór roboczy o wymaganej płynności, należy dodać 2 razy więcej wody niż potrzeba do reakcji chemicznej. Nadmiar wody odparowuje, tworząc dodatkowe pory i jeszcze bardziej zmniejszając wytrzymałość. Dlatego jeśli ważna jest dla Ciebie wytrzymałość, zmniejsz ilość wody i zastosuj dodatki zwiększające płynność oraz użyj drobno zmielonego gipsu.
Gips budowlany- są to spoiwa otrzymywane z kamienia gipsowego lub odpadów przemysłu chemicznego.
Podczas wypalania kamienia gipsowego oddziela się chemicznie związana woda i w zależności od temperatury tworzą się różne formy gipsu. W temperaturze 100 stopni Celsjusza rozpoczyna się tworzenie półwodnego gipsu. Po zmieszaniu z wodą ponownie tworzy się dwuwodny siarczan wapnia. Ten zamknięty cykl odkryto około 20 tysięcy lat temu. Ludzie budowali paleniska z kamienia gipsowego i prawdopodobnie zauważyli, jak rozsypany, spalony gips podczas deszczu zamieniał się z powrotem w kamień. W sumeryjskich i babilońskich pismach klinowych znajdują się wzmianki o gipsie i jego zastosowaniu.
Dostępność surowców, prostota technologii i niska energochłonność produkcji (4-5 razy mniejsza niż przy produkcji cementu portlandzkiego) sprawiają, że gips jest tanim i atrakcyjnym spoiwem.
Gęstość gipsu półwodnego
Gęstość utwardzonego kamienia gipsowego jest niska (1200-1500 kg/m3) ze względu na znaczną porowatość (odpowiednio 60-30%).
Rozszerzalność podczas hartowania
Spoiwo gipsowe jest jednym z niewielu spoiw, które rozszerza się podczas utwardzania. Zwiększenie objętości podczas wiązania i utwardzania o 0,5-1%. Po wysuszeniu objętość zmniejsza się o 0,05-0,1%. Ta cecha spoiw gipsowych pozwala na ich stosowanie bez wypełniaczy, bez obawy o pękanie na skutek skurczu.
Palność
Materiały gipsowe są nie tylko materiałami niepalnymi, ale ze względu na swoją porowatość spowalniają przekazywanie ciepła, a pod wpływem wysokich temperatur w wyniku dysocjacji termicznej uwalniają wodę, hamując tym samym rozprzestrzenianie się ognia. W suchych warunkach pracy lub po zabezpieczeniu przed działaniem wody (powłoki hydrofobowe, impregnaty itp.) gips jest bardzo obiecującym spoiwem z technicznego i ekologicznego punktu widzenia.
Rodzaj tynku
Gips modyfikowany β
Gips β-modyfikowany otrzymywany jest w temperaturze 150-180°C w aparacie podłączonym do atmosfery. Produkt mielenia gipsu β-modyfikowanego na drobny proszek przed lub po obróbce nazywany jest gipsem budowlanym lub alabastrem, przy drobniejszym mieleniu otrzymuje się gips formierski lub przy zastosowaniu surowców o wysokiej czystości – gips medyczny.
α-modyfikacja gipsu
Gips modyfikowany α otrzymywany jest poprzez obróbkę cieplną w niskiej temperaturze (95-130°C) w hermetycznie zamkniętych piecach. Służy do produkcji gipsu o wysokiej wytrzymałości.
Alabaster
Alabaster(z gr. alebastros - biały) - szybko utwardzające się spoiwo powietrza składające się z półwodnego siarczanu wapnia CaSO 4. 0,5H 2 O, otrzymywany w wyniku niskotemperaturowej obróbki surowców gipsowych.
Alabaster - gips modyfikowany β, sproszkowany materiał wiążący otrzymywany w wyniku obróbki cieplnej w otwartych piecach w temperaturze 150-180 stopni naturalnego gipsu dwuwodnego CaSO 4 · 2H 2 O. Powstały produkt miele się na drobny proszek. Przy drobniejszym zmieleniu otrzymuje się gips formierski. Do gipsu medycznego stosuje się surowce o wysokiej czystości.
Anhydryt
Anhydryt to naturalny bezwodny gips. Spoiwo anhydrytowe wiąże się powoli i twardnieje powoli, składające się z bezwodnego siarczanu wapnia CaSO 4 i aktywatorów utwardzania.
Struś-gips
Wysoko wypalany gips strusi produkowany jest poprzez wypalanie naturalnego kamienia gipsowego CaSO 4 . 2H 2 O do wysokich temperatur (800-950°C). W tym przypadku następuje jego częściowa dysocjacja z utworzeniem CaO, który służy jako aktywator utwardzania anhydrytu. Końcowym produktem utwardzania takiego spoiwa jest dwuwodzian gipsu, który decyduje o właściwościach użytkowych materiału.
Właściwości technologiczne gipsu strusiego znacznie różnią się od właściwości zwykłego gipsu. Czas wiązania gipsu strusiego: rozpocząć nie wcześniej niż 2 godziny, zakończyć - niestandaryzowany. Ze względu na zmniejszone zapotrzebowanie na wodę (w przypadku gipsu strusiego jest to 30-35% w porównaniu do 50-60% w przypadku zwykłego gipsu), gips strusi po stwardnieniu tworzy bardziej gęsty i trwały materiał.
Wytrzymałość próbek - kostki zaprawy o sztywnym składzie - spoiwo: piasek = 1:3 po 28 dniach utwardzania w wilgotnych warunkach - 10-20 MPa. Na podstawie tego wskaźnika określa się markę gipsu strusiego: 100, 150 lub 200 (kgf/cm2).
Gips strusi był używany na przełomie XIX i XX wieku. do zapraw murarskich i tynkarskich (m.in. do produkcji sztucznego marmuru), montażu posadzek bezspoinowych, podłoży pod gotowe podłogi itp. Obecnie spoiwo to jest wykorzystywane w ograniczonym zakresie.
Właściwości gipsu budowlanego
Stopień zmielenia
W zależności od stopnia rozdrobnienia, określanego przez maksymalną pozostałość próbki gipsu podczas przesiewania na sicie o oczkach 0,2 mm, spoiwa gipsowe dzielą się na trzy grupy: grube, średnie i drobne.
Wytrzymałość na ściskanie i zginanie
Gatunek gipsu określa się poprzez badanie standardowych próbek na ściskanie i zginanie - belki 4 x 4 x 16 cm po 2 godzinach od ich uformowania. W tym czasie kończy się hydratacja i krystalizacja gipsu.
Ustalono 12 klas gipsu pod względem wytrzymałości od 2 do 25 (liczba oznacza dolną granicę wytrzymałości na ściskanie danego gatunku gipsu w MPa). W budownictwie stosuje się głównie gipsy klas od 4 do 7.
Według GOST 125-79 (ST SEV 826-77) w zależności od wytrzymałości na ściskanie wyróżnia się następujące gatunki spoiw gipsowych:
Stopień spoiwa | Minimalna wytrzymałość na rozciąganie próbek belek o wymiarach 40x40x160 mm w wieku 2 godzin, MPa (kgf/cm2), nie mniej | |
---|---|---|
po skompresowaniu | podczas zginania | |
G-2 | 2(20) | 1,2(12) |
G-3 | 3(30) | 1,8(18) |
G-4 | 4(40) | 2,0(20) |
G-5 | 5(50) | 2,5(25) |
G-6 | 6(60) | 3,0(30) |
G-7 | 7(70) | 3,5(35) |
G-10 | 10(100) | 4,5(45) |
G-13 | 13(130) | 5,5(55) |
G-16 | 16(160) | 6,0(60) |
G-19 | 19(190) | 6,5(65) |
G-22 | 22(220) | 7,0(70) |
G-25 | 25(250) | 8,0(80) |
Zwilżony, stwardniały gips nie tylko znacznie (2-3 razy) zmniejsza wytrzymałość, ale także wykazuje niepożądaną właściwość - pełzanie - powolną, nieodwracalną zmianę wielkości i kształtu pod obciążeniem.
Gęstość normalna (zapotrzebowanie na wodę lub stosunek wody do gipsu)
Gęstość normalną (konsystencja standardowa) ciasta gipsowego charakteryzuje się średnicą rozpływu ciasta gipsowego wypływającego z walca po jego podniesieniu na wysokość co najmniej 100 mm. Średnica rozwarcia powinna wynosić (180±5) mm. Głównym kryterium określającym właściwości spoiwa gipsowego jest ilość wody: czas wiązania, wytrzymałość na rozciąganie, rozszerzalność objętościowa i nasiąkliwość. Ilość wody wyraża się procentowo, jako stosunek masy wody potrzebnej do otrzymania mieszanki gipsowej o standardowej konsystencji do masy spoiwa gipsowego w gramach.
Przy wytwarzaniu wyrobów gipsowych metodą odlewania wymagane jest 60-80% wody w masie gipsu budowlanego lub formierskiego i 35-45% wody w masie w przypadku gipsu o wysokiej wytrzymałości.
Podczas mieszania spoiwa gipsowego z wodą w reakcji chemicznej hydratacji półwodzianu CaSO 4 teoretycznie zużywa się 18,6% wody, a nadmiar wody pozostający w porach utwardzonego wyrobu odparowuje podczas utwardzania i powoduje wysoką porowatość charakterystyczną dla wyrobów gipsowych - 50-60% całkowitej objętości utwardzonego produktu. Oznacza to, że im mniej wody zużywa się podczas mieszania ciasta gipsowego i im niższa jest wartość normalnej gęstości przy uzyskaniu dobrej urabialności ciasta, tym gęstszy i mocniejszy jest produkt gipsowy.
Gęstość normalna spoiwa gipsowego zależy od wielu czynników, z których najważniejszymi są rodzaj spoiwa gipsowego, stopień rozdrobnienia, kształt i wielkość kryształów półhydratu.
Aby zmniejszyć zapotrzebowanie spoiwa gipsowego na wodę, stosuje się dodatki - rozcieńczalniki (plastyfikatory), które zwiększają ruchliwość i urabialność masy gipsowej, nie pogarszając przy tym właściwości wytrzymałościowych.
Do takich dodatków zaliczają się:
- glukoza;
- melasa;
- dekstryna (wprowadzana do spoiwa gipsowego zmieszanego z wapnem);
- wywar gorzelniany z alkoholu siarczynowego (SSB) i jego termopolimery;
- dwuwęglan sodu;
- Sól Glaubera itp.
Dodatek 0,1% roztworu Ca-Cl 2 do kamienia gipsowego podczas procesu gotowania intensyfikuje proces gotowania, zmniejsza zużycie wody i przyspiesza czas wiązania spoiwa gipsowego.
W przypadku magazynowania spoiw gipsowych w powietrzu ich zapotrzebowanie na wodę nieco maleje („następuje „sztuczne starzenie się” gipsu), co prowadzi do zniekształcenia wyników wyznaczania wytrzymałości podczas badań standardowych.
W praktyce spoiwo gipsowe czasami zwilża się parą wodną, specjalnie w celu zmniejszenia zużycia wody i nieznacznego zwiększenia plastyczności ciasta i wytrzymałości wyrobów. Ilość dodatku wody w spoiwie gipsowym wynosi około 5%, a podczas późniejszego mieszania spoiwa gipsowego z wodą następuje częściowe uwodnienie wierzchnich warstw ziaren gipsu i zmienia się ich zwilżalność. Jednakże długotrwałe przechowywanie spoiw gipsowych (ponad 3 miesiące) w obecności pary wodnej jest niedopuszczalne, gdyż na skutek przedwczesnego uwodnienia gipsu jego aktywność znacznie spada.
Mrozoodporność
15-20 lub więcej cykli zamrażania i rozmrażania.
Wzmocnienie
Zbrojenie stalowe w wyrobach gipsowych w środowisku obojętnym (pH = 6,5-7,5) podlega intensywnej korozji. Gips jest zwilżany ze względu na dobrą higroskopijność (zdolność wchłaniania wilgoci z powietrza).
Gips dobrze przylega do drewna, dlatego zaleca się wzmocnienie go listwami drewnianymi, tekturą lub włóknami celulozowymi i wypełnienie go wiórami drzewnymi i trocinami.
Gips jako spoiwo
Spoiwa gipsowe to materiały na bazie półwodnego gipsu lub anhydrytu. Odnosi się do spoiw powietrznych.
W zależności od metody produkcji substancje wiążące gips (GB) dzielą się na trzy główne grupy:
- I - spoiwa otrzymywane w wyniku obróbki cieplnej surowców gipsowych: niskospaleniowe (wypalanie i gotowanie) i wysokospaleniowe: α
Półwodzian siarczanu wapnia (lub mieszanina obu), a także rozpuszczalny anhydryt (gips całkowicie odwodniony lub nawet częściowo zdysocjowany anhydryt zawierający niewielką ilość wolnego tlenku wapnia).
- II - spoiwa otrzymywane bez obróbki cieplnej (niewypalania): anhydryt naturalny, wprowadzane są specjalne dodatki aktywujące utwardzanie.
- III - spoiwa otrzymywane przez zmieszanie spoiw gipsowych grupy I lub II z różnymi składnikami (wapno, cement portlandzki i jego odmiany, aktywne dodatki mineralne, dodatki chemiczne itp.).
Spoiwa grupy I i II to niewodoszczelne (powietrzne) spoiwa gipsowe (NGB). Spoiwa grupy III należą, z pewnymi wyjątkami, do wodoodpornych spoiw gipsowych (WGB).
Do produkcji spoiw gipsowych wskazanych w tabeli 1.1 wykorzystuje się gips naturalny, surowce anhydrytowe lub odpady zawierające gips.
W zależności od temperatury obróbki cieplnej spoiwa gipsowe dzielą się na dwie grupy:
Niska grupa strzelająca
Nisko wypalany (właściwie gips na bazie CaSO4.0,5H2O), otrzymywany w temperaturze 120-180°C. Charakteryzują się szybkim utwardzaniem i stosunkowo niską wytrzymałością. Obejmują one:
- gips budowlany, w tym alabaster;
- gips formierski;
- gips o wysokiej wytrzymałości;
- plaster medyczny;
Wysoka grupa strzelająca
Wysoko wypalany (anhydryt na bazie CaSO 4), otrzymywany w temperaturach 600-900°C. Spoiwa anhydrytowe różnią się od spoiw gipsowych powolnym utwardzaniem i większą wytrzymałością. Obejmują one:
- gips strusi (gips wysoko wypalany);
- cement anhydrytowy;
- wykończenie cementu.
Zaleta spoiwa gipsowego:
- wysoka prędkość wiązania;
- neutralność chemiczna, tj. przyjazność dla środowiska materiału;
- zadowalająca wytrzymałość;
- łatwość aplikacji, plastyczność.
Wady spoiwa gipsowego:
- ograniczona wodoodporność;
- ograniczony zakres stosowania, głównie do prac budowlanych i wykończeniowych wewnątrz budynków;
- niewystarczająca odporność na ciepło;
Układanie tynku
Ze względu na czas wiązania, określony na urządzeniu Vicat, gips dzieli się na trzy grupy (A, B, C):
Czas utwardzania gipsu zależy od marki gipsu, ilości wody, temperatury wody i dyspersji gipsu. Przy małej zawartości wody mieszanina słabo się rozlewa, szybko twardnieje, wydziela zwiększoną ilość ciepła, przy jednoczesnym wzroście objętości.
Czas utwardzania gipsu wydłuża się wraz ze wzrostem temperatury wody, dlatego należy stosować wodę zimną.
Spowolnij wiązanie gipsu za pomocą dodatków:
- klej do drewna;
- wywar gorzelniany z alkoholu siarczynowego (SSB);
- techniczny lignosulfonian (LST);
- opóźniacz keratyny;
- kwas borowy;
- boraks;
- dyspersje polimerowe (na przykład PVA).
Utwardzanie gipsu
Chemia utwardzania gipsu polega na przejściu półwodnego siarczanu wapnia po zmieszaniu z wodą do dihydratu: CaSO 4. 0,5H 2O + 1,5H 2O → CaSO4. 2H 2 O. Zewnętrznie wyraża się to w przekształceniu plastikowego ciasta w stałą masę przypominającą kamień.
Powodem takiego zachowania gipsu jest to, że gips półwodny rozpuszcza się w wodzie prawie 4 razy lepiej niż dwuwodzian (rozpuszczalność odpowiednio 8 i 2 g/l w przeliczeniu na CaSO 4). Gips półwodny po zmieszaniu z wodą rozpuszcza się tworząc roztwór nasycony i natychmiast uwodnia się, tworząc dihydrat, w stosunku do którego roztwór jest przesycony. Kryształy dwuwodnego gipsu wytrącają się, a półwodny gips zaczyna się ponownie rozpuszczać itp.
W przyszłości proces może przebiegać drogą bezpośredniej hydratacji gipsu w fazie stałej. Ostatnim etapem utwardzania, który kończy się po 1-2 godzinach, jest utworzenie się krystalicznego przerostu z dość dużych kryształów dwuwodzianu gipsu.
Część objętości tego przerostu zajmuje woda (dokładniej nasycony roztwór CaSO 4 , 2H 2 O w wodzie), która nie wchodziła w interakcję z gipsem. Jeśli wysuszysz stwardniały gips, jego wytrzymałość zauważalnie wzrośnie (1,5-2 razy) w wyniku dodatkowej krystalizacji gipsu z powyższego roztworu w punktach styku już utworzonych kryształów.
Przy ponownym zwilżaniu proces przebiega w odwrotnej kolejności i tynk traci część swojej wytrzymałości. Przyczynę obecności wolnej wody w stwardniałym gipsie tłumaczy się faktem, że gips potrzebuje około 20% swojej masy do uwodnienia, a do wytworzenia plastycznego ciasta gipsowego potrzeba 50-60% wody. Po stwardnieniu takiego ciasta pozostanie w nim 30-40% wolnej wody, czyli około połowy objętości materiału. Ta objętość wody tworzy pory, które są tymczasowo zajmowane przez wodę, a porowatość materiału, jak wiadomo, determinuje wiele jego właściwości (gęstość, wytrzymałość, przewodność cieplną itp.).
Głównym problemem w technologii materiałów na bazie spoiw mineralnych jest różnica pomiędzy ilością wody potrzebną do utwardzenia spoiwa, a otrzymaniem z niego ciasta formowalnego. W przypadku gipsu problem zmniejszenia zapotrzebowania na wodę, a co za tym idzie zmniejszenia porowatości i zwiększenia wytrzymałości, rozwiązano poprzez otrzymanie gipsu poprzez obróbkę cieplną nie w powietrzu, ale w środowisku pary nasyconej (w autoklawie pod ciśnieniem 0,3-0,4 MPa) lub w roztworach soli (CaCl 2 , MgCl 2 itp.). W tych warunkach powstaje kolejna krystaliczna odmiana gipsu półwodnego - α-gips, który ma zapotrzebowanie na wodę na poziomie 35-40%. Gips α
Modyfikacje nazywane są gipsami wysokowytrzymałymi, ponieważ ze względu na zmniejszone zapotrzebowanie na wodę podczas utwardzania tworzą mniej porowaty i trwalszy kamień niż zwykły gips β-modyfikowany. Ze względu na trudności produkcyjne gips o wysokiej wytrzymałości nie znalazł szerokiego zastosowania w budownictwie.
Produkcja gipsu budowlanego
Surowce do gipsu budowlanego
Surowcem do gipsu jest głównie naturalny kamień gipsowy, składający się z dwuwodnego siarczanu wapnia (CaSO 4 , 2H 2 O) i różnych zanieczyszczeń mechanicznych (glina itp.).
Według GOST 4013 - 82 kamień gipsowy do produkcji spoiw gipsowych musi zawierać:
1. klasa | nie mniej | 95 % | CaSO4. Zanieczyszczenia 2H2O+ |
II klasa | nie mniej | 90% | CaSO4. Zanieczyszczenia 2H2O+ |
III klasa | nie mniej | 80% | CaSO4. Zanieczyszczenia 2H2O+ |
IV klasa | nie mniej | 70% | CaSO4. Zanieczyszczenia 2H2O+ |
Zanieczyszczenia: SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3.
Jako surowce można również wykorzystać odpady przemysłowe zawierające gips, na przykład fluorogips, borogyps, które powstają podczas obróbki odpowiednich surowców kwasami.
Ca 5 (PO 4) 3 F + H 2 SO 4 → H 3 PO 4 + HF + CaSO4. nH2O
Wszystko to wskazuje, że nie ma problemów z surowcami do spoiw gipsowych.
Schematy odwadniania gipsu budowlanego
Podstawą produkcji dowolnego spoiwa gipsowego jest odwadnianie surowców podczas obróbki cieplnej. W zależności od warunków wraz ze wzrostem temperatury tworzą się różne produkty odwodnienia.
Ogólny schemat odwadniania dwuwodnego siarczanu wapnia można przedstawić schematycznie:
Wykres przedstawia temperatury przejścia w warunkach laboratoryjnych; w praktyce w warunkach dużej ilości materiału i wahań składu chemicznego należy stosować wyższe temperatury, aby przyspieszyć wypalanie.
W zależności od temperatury i warunków wypalania można otrzymać półwodzian siarczanu wapnia (półwodzian) α
I β-modyfikacje, α
I β-rozpuszczalny anhydryt, nierozpuszczalny anhydryt.
Dziś powszechnie przyjmuje się, że edukacja α
Lub β-modyfikacje gipsu półwodnego (są podobne w strukturze sieci krystalicznej) zależy od warunków obróbki cieplnej: α-półhydrat powstaje w temperaturze 107-125 ° C i wyższej, pod warunkiem uwolnienia wody w stanie kropli, dla którego przewidziano obróbkę w autoklawie; β-modyfikację gipsu półwodnego uzyskuje się poprzez ogrzewanie do temperatury 100-160°C w aparaturze otwartej (piece obrotowe lub komory fermentacyjne) z jednoczesnym usuwaniem wody w postaci pary.
Półhydrat α o wysokiej wytrzymałości krystalizuje w postaci dobrze uformowanych dużych przezroczystych igieł lub pryzmatów; zwykły gips budowlany – β-półhydrat – składa się z drobnych, słabo wyodrębnionych kryształków tworzących agregaty.
Determinuje to różne właściwości produktu: β-półhydrat ma większe zapotrzebowanie na wodę, wyższy współczynnik interakcji z wodą oraz mniejszą gęstość i wytrzymałość powstałego kamienia gipsowego. Mimo to β-półhydrat jest znacznie tańszy i stanowi większość spoiw gipsowych.
Ze względów praktycznych szczególne znaczenie mają warunki otrzymywania modyfikacji półwodzianu siarczanu wapnia (półwodzianu). Reakcja odwodnienia dwuwodzianu gipsu z utworzeniem półwodzianu zachodzi wraz z absorpcją ciepła i ma postać:
2(CaSO4.2H2O) => 2CaSO4. H2O + 3H2O
Reakcję tę często zapisuje się w nieco konwencjonalnej formie:
CaSO4. 2H 2 O => CaSO 4 . 0,5H2O + 1,5H2O
Fabrycznie wytwarzany gips budowlany, wypalany w temperaturach wyższych niż teoretycznie wymagane do powstania półhydratu, zawiera oprócz gipsu półhydratu także rozpuszczalny, a nawet nierozpuszczalny anhydryt, co wpływa na właściwości produktu. Rozpuszczalny w powietrzu anhydryt pochłania wilgoć i zamienia się w półhydrat.
W konsekwencji jakość lekko spalonego gipsu wzrasta w trakcie starzenia, natomiast domieszka niespalonego gipsu przy niedostatecznym wypaleniu stanowi balast i niekorzystnie wpływa na wytrzymałość mechaniczną stwardniałego spoiwa, a także szybkość wiązania.
Jednoczesna zawartość rozpuszczalnego anhydrytu i gipsu surowego w gipsie budowlanym powoduje bardzo szybkie wiązanie, gdyż ten pierwszy szybko rozpuszcza się i przechodzi w gips dwuwodny, a drugi tworzy centra krystalizacji.
Przemysłowa produkcja spoiw gipsowych
Gips budowlany produkowany jest w komorach fermentacyjnych, piecach obrotowych oraz w instalacjach mielenia i wypalania. Najpopularniejszą produkcją gipsu budowlanego są komory fermentacyjne.
Etapy produkcji:
- Kruszenie kamienia gipsowego (kruszarka szczękowa i młotkowa).
- Mielenie połączone z suszeniem (młyn kopalniany).
- Obróbka cieplna pod ciśnieniem atmosferycznym lub w autoklawie (gotowanie w kotle gipsowym).
- Osłabienie (przebywanie w bunkrze).
- Szlifowanie wtórne (młyn kulowy).
Zastosowanie gipsu
- Szeroko stosowany w przemyśle i budownictwie jako materiał budowlany. Rzadko stosowany jest w czystej postaci, stosowany jest głównie jako dodatek, jako spoiwo. Głównym obszarem zastosowania jest budowa przegród.
- W naprawach stosuje się je jako główny materiał wykończeniowy lub wyrównujący. Do wyrównywania stosuje się fabrycznie wykonane panele, kamienie gipsowe i płyty gipsowo-kartonowe.
- Płyty akustyczne wykonane są z gipsu.
- W różnych wersjach stosowany jest do ognioodpornych powłok konstrukcji metalowych.
- Mały, ale ważny obszar wykorzystania gipsu: dekoracyjne detale architektoniczne (stiuki) i rzeźba.
- Gips palony służy do wykonywania form (na przykład do ceramiki) do odlewów i wycisków (płaskorzeźby, gzymsy itp.). Służy do wykonywania trwałych form do odlewania figurek.
- W stomatologii wykorzystuje się je do wykonywania wycisków stomatologicznych.
- W medycynie do mocowania przy złamaniach (plaster medyczny).
Historia zastosowania gipsu
Gips jest jednym z najstarszych spoiw mineralnych. W Azji Mniejszej gips był używany do celów dekoracyjnych już 9 tysięcy lat przed naszą erą. Podczas wykopalisk archeologicznych w Izraelu odnaleziono podłogi pokryte gipsem datowane na 16 tysięcy lat przed naszą erą. Gips znany był także w starożytnym Egipcie, wykorzystywano go do budowy piramid. Wiedza o produkcji gipsu budowlanego z Egiptu rozprzestrzeniła się na wyspę Kretę, gdzie w pałacu króla Knossos z kamienia gipsowego wzniesiono wiele ścian zewnętrznych. Spoiny w murze wypełniono zaprawą gipsową. Dalsze informacje na temat gipsu dotarły do Rzymu za pośrednictwem Grecji. Z Rzymu informacja o gipsie rozprzestrzeniła się do Europy Środkowej i Północnej. Gips stosowano szczególnie umiejętnie we Francji. Po wypędzeniu Rzymian z Europy Środkowej wiedza o produkcji i zastosowaniu gipsu została utracona we wszystkich regionach na północ od Alp.
Dopiero w XI wieku zużycie gipsu zaczęło ponownie wzrastać. Pod wpływem klasztorów rozpowszechniła się technologia, w której puste przestrzenie wewnątrz budynków o konstrukcji szachulcowej wypełniano mieszanką tynku i siana lub włosia końskiego. We wczesnym średniowieczu w Niemczech, zwłaszcza w Turyngii, znane było zastosowanie gipsu na jastrychy podłogowe, zaprawy murarskie, przedmioty dekoracyjne i pomniki. W Saksonii-Anhalt znajdują się pozostałości posadzek gipsowych z XI wieku.
Mury i jastrychy wykonane w tamtych czasach wyróżniają się niezwykłą trwałością. Ich wytrzymałość jest porównywalna z wytrzymałością zwykłego betonu.
Osobliwością tych średniowiecznych zapraw gipsowych jest to, że spoiwa i wypełniacze składały się z identycznych materiałów. Jako wypełniacz zastosowano kamień gipsowy, rozdrobniony do okrągłych ziaren, niespiczasty i nielamelarny. Po stwardnieniu roztworu tworzy się związana struktura składająca się wyłącznie z dwuwodnego siarczanu wapnia.
Kolejną cechą zapraw średniowiecznych jest duże rozdrobnienie gipsu i wyjątkowo niskie zapotrzebowanie na wodę. Stosunek wody do spoiwa jest mniejszy niż 0,4. Roztwór zawiera niewiele porów powietrza, jego gęstość wynosi około 2,0 g/cm3. Późniejsze zaprawy gipsowe produkowano przy znacznie większym zapotrzebowaniu na wodę, przez co ich gęstość i wytrzymałość są znacznie mniejsze.
Gips
Gips (ang. Gips) - mineralny, wodny siarczan wapnia. Skład chemiczny - Ca × 2H 2 O. Układ jednoskośny. Struktura kryształu jest warstwowa; dwa arkusze anionowych grup 2-, ściśle związanych z jonami Ca 2+, tworzą podwójne warstwy zorientowane wzdłuż płaszczyzny (010). Cząsteczki H2O zajmują przestrzenie pomiędzy tymi podwójnymi warstwami. To łatwo wyjaśnia bardzo doskonałą charakterystykę łupliwości gipsu. Każdy jon wapnia jest otoczony przez sześć jonów tlenu należących do grup SO 4 i dwie cząsteczki wody. Każda cząsteczka wody wiąże jon Ca z jednym jonem tlenu w tej samej dwuwarstwie i z innym jonem tlenu w sąsiedniej warstwie.
Nieruchomości
Kolor jest różny, ale zwykle jest biały, szary, żółty, różowy itp. Czyste przezroczyste kryształy są bezbarwne. Zanieczyszczenia można pomalować na różne kolory. Kolor kreski jest biały. Połysk kryształów jest szklisty, czasem z perłowym odcieniem dzięki mikropęknięciom o doskonałej łupliwości; w selenicie jest jedwabisty. Twardość 2 (w skali Mohsa). Dekolt jest bardzo idealny w jednym kierunku. Cienkie kryształy i płytki stapiane są elastyczne. Gęstość 2,31 - 2,33 g/cm3.
Posiada zauważalną rozpuszczalność w wodzie. Niezwykłą cechą gipsu jest to, że jego rozpuszczalność wraz ze wzrostem temperatury osiąga maksimum w temperaturze 37-38°, a następnie dość szybko spada. Największy spadek rozpuszczalności występuje w temperaturach powyżej 107° w wyniku tworzenia się „półhydratu” – CaSO 4 × 1/2H 2 O.
W temperaturze 107 o C częściowo traci wodę, zamieniając się w biały proszek alabastrowy (2CaSO 4 × H 2 O), który jest zauważalnie rozpuszczalny w wodzie. Dzięki mniejszej liczbie cząsteczek hydratacji alabaster nie kurczy się podczas polimeryzacji (zwiększa swoją objętość o około 1%). Pod pozycją tr. traci wodę, rozdziela się i stapia, tworząc białą emalię. Na węglu w płomieniu redukującym wytwarza CaS. Rozpuszcza się znacznie lepiej w wodzie zakwaszonej H 2 SO 4 niż w wodzie czystej. Natomiast przy stężeniu H 2 SO 4 powyżej 75 g/l. rozpuszczalność gwałtownie spada. Bardzo słabo rozpuszczalny w HCl.
Formy lokalizacji
Kryształy, ze względu na dominujący rozwój twarzy (010), mają wygląd tabelaryczny, rzadziej kolumnowy lub pryzmatyczny. Spośród pryzmatów najczęściej spotykane są (110) i (111), czasami (120) itp. Ściany (110) i (010) często mają pionowe kreskowanie. Bliźniaki Fusion są powszechne i występują w dwóch typach: 1) galijski (100) i 2) paryski według (101). Nie zawsze łatwo jest je od siebie odróżnić. Obydwa przypominają jaskółczy ogon. Bliźniaki galijskie charakteryzują się tym, że krawędzie pryzmatu m (110) położone są równolegle do płaszczyzny bliźniaczej, a krawędzie pryzmatu l (111) tworzą kąt wklęsły, natomiast u bliźniąt paryskich krawędzie pryzmatu Ι (111) są równoległe do podwójnego szwu.
Występuje w postaci bezbarwnych lub białych kryształów i ich przerostów, czasami zabarwionych przez wtrącenia i wychwycone przez nie zanieczyszczenia podczas wzrostu, w odcieniach brązu, błękitu, żółci lub czerwieni. Charakterystyczne są przerosty w postaci „róży” i bliźniaków – tzw. „jaskółki”). Tworzy żyłki o strukturze równoległo-włóknistej (selenit) w ilastych skałach osadowych, a także zwarte, ciągłe, drobnoziarniste kruszywa przypominające marmur (alabaster). Czasami w postaci ziemnych agregatów i mas kryptokrystalicznych. Stanowi także spoiwo piaskowców.
Pseudomorfozy kalcytu, aragonitu, malachitu, kwarcu itp. Na gipsie są powszechne, podobnie jak pseudomorfozy gipsu na innych minerałach.
Pochodzenie
Minerał szeroko rozpowszechniony, w warunkach naturalnych powstaje na różne sposoby. Pochodzenie jest osadowe (typowy morski osad chemogeniczny), niskotemperaturowe hydrotermalne, występujące w jaskiniach krasowych i solfatarach. Wytrąca się z roztworów wodnych bogatych w siarczany podczas suszenia lagun morskich i słonych jezior. Tworzy warstwy, międzywarstwy i soczewki wśród skał osadowych, często w połączeniu z anhydrytem, halitem, celestyną, rodzima siarka, czasami z bitumem i olejem. Odkłada się w znacznych ilościach w wyniku sedymentacji w umierających basenach jeziornych i morskich. W tym przypadku gips wraz z NaCl może uwolnić się dopiero w początkowej fazie parowania, gdy stężenie innych rozpuszczonych soli nie jest jeszcze wysokie. Po osiągnięciu określonego stężenia soli, w szczególności NaCl, a zwłaszcza MgCl2, zamiast gipsu wykrystalizuje się anhydryt, a następnie inne, bardziej rozpuszczalne sole, tj. Gips w tych basenach musi należeć do wcześniejszych osadów chemicznych. Rzeczywiście, w wielu złożach soli warstwy gipsu (a także anhydrytu) przewarstwiane warstwami soli kamiennej znajdują się w dolnych partiach złóż i w niektórych przypadkach są podszyte jedynie chemicznie wytrąconymi wapieniami.
Znaczące masy gipsu w skałach osadowych powstają przede wszystkim w wyniku hydratacji anhydrytu, który z kolei osadzał się podczas odparowywania wody morskiej; Często po odparowaniu gips osadza się bezpośrednio. Gips powstaje w wyniku hydratacji anhydrytu w osadach pod wpływem wód powierzchniowych w warunkach niskiego ciśnienia zewnętrznego (średnio do głębokości 100-150 m) zgodnie z reakcją: CaSO 4 + 2H 2 O = CaSO 4 × 2H 2 O. W tym przypadku silny wzrost objętości (do 30%) i w związku z tym liczne i złożone lokalne zaburzenia warunków występowania warstw gipsonośnych. W ten sposób powstała większość dużych złóż gipsu na kuli ziemskiej. W pustych przestrzeniach wśród stałych mas gipsowych czasami spotyka się gniazda dużych, często przezroczystych kryształów.
Może służyć jako cement w skałach osadowych. Gips żyłkowy jest zwykle produktem reakcji roztworów siarczanowych (powstających w wyniku utleniania rud siarczkowych) ze skałami węglanowymi. Powstaje w skałach osadowych podczas wietrzenia siarczków, pod wpływem kwasu siarkowego powstającego podczas rozkładu pirytu na margle i iły wapienne. Na terenach półpustynnych i pustynnych gips bardzo często występuje w postaci żyłek i guzków w wietrzejącej skorupie skał o różnym składzie. W glebach strefy suchej powstają nowe formacje wtórnie osadzonego gipsu: monokryształy, bliźniaki („jaskółcze ogony”), druzy, „róże gipsowe” itp.
Gips jest dość dobrze rozpuszczalny w wodzie (do 2,2 g/l), a wraz ze wzrostem temperatury jego rozpuszczalność najpierw wzrasta, a powyżej 24°C maleje. Dzięki temu gips wytrącony z wody morskiej oddziela się od halitu i tworzy niezależne warstwy. Na półpustyniach i pustyniach, z suchym powietrzem, ostrymi dziennymi zmianami temperatury, glebami zasolonymi i wypełnionymi gipsem, rano, wraz ze wzrostem temperatury, gips zaczyna się rozpuszczać i unosząc się w roztworze pod wpływem sił kapilarnych osadza się na powierzchni w miarę odparowywania wody. Wieczorem, gdy temperatura spada, krystalizacja ustaje, ale z powodu braku wilgoci kryształy nie rozpuszczają się - w obszarach o takich warunkach kryształy gipsu występują w szczególnie dużych ilościach.
Lokalizacja
W Rosji grube warstwy nośne gipsu z epoki permu są rozmieszczone na zachodnim Uralu, w Baszkirii i Tatarstanie, w Archangielsku, Wołogdzie, Gorkim i innych regionach. Na północy występują liczne osady epoki górnej jury. Kaukaz, Dagestan. Niezwykłe próbki kolekcjonerskie z kryształami gipsu znane są ze złoża Gaurdak (Turkmenistan) i innych złóż w Azji Środkowej (w Tadżykistanie i Uzbekistanie), w regionie środkowej Wołgi, w iłach jurajskich regionu Kaługa. W jaskiniach termalnych kopalni Naica w Meksyku znaleziono druzy kryształów gipsu o wyjątkowej wielkości, o długości do 11 m.
Aplikacja
Gips włóknisty (selenin) jest używany jako kamień ozdobny do niedrogiej biżuterii. Od czasów starożytnych z alabastru wykonywano duże przedmioty jubilerskie - elementy wyposażenia wnętrz (wazony, blaty, kałamarze itp.). Gips palony stosowany jest do odlewów i wycisków (płaskorzeźby, gzymsy itp.), jako materiał wiążący w budownictwie i medycynie.
Stosowany do produkcji gipsu budowlanego, gipsu o wysokiej wytrzymałości, spoiwa gipsowo-cementowo-pucolanowego.
- Gips to także nazwa skały osadowej składającej się głównie z tego minerału. Jego pochodzenie jest ewaporyczne.
Gips (eng. GIPS) - CASO 4 2H 2 O
Inne nazwy, odmiany
jedwabisty drzewce,
eelinit uralski,
dźwigar gipsowy,
szkło dziewicze lub Maryino.
- Angielski - Gips
- Arabski - جص
- bułgarski – gips
- Węgierski – Gipsz
- Holenderski - Gipsy
- Grecki - Γύψος
- Duński – Gips
- Hebrajski - גבס
- Hiszpański - Yeso;Gypsita;Oulopholita
- Włoski - Gesso; Acidovitriolosaturata; Geso
- kataloński – Guix
- Koreański - 석고
- łotewski – Ģipsis
- łac. – gips
- Litewski – Gipsas
- Niemiecki - Gips;Atlasgips;Gipsrose;Gyps;Gypsit;Oulopholit
- Polski – Gipsy
- portugalski – Gipsita
- Rumuński – Gips
- Rosyjski – Gips
- słowacki – Sadrovec
- Słoweński – Sadra
- Francuski - Gypse;Chaux sulfatée
- Chorwacki – Gips
- Czeski – Sádrovec
- Szwedzki - Gips
- Esperanto - Gipsoŝtono;Gipso
- estoński – Kips
- Japoński —石膏
Nazwa: Gips
Kolor: bezbarwny przechodzący w biały, często zabarwiony domieszkami minerałów na żółto, różowo, czerwono, brązowo itp.; czasami obserwuje się sektorowo-strefowe zabarwienie lub rozkład wtrąceń w strefach wzrostu wewnątrz kryształów; bezbarwny w odruchach wewnętrznych i gołym okiem..
Stabilność wymiarowa
Po zakończeniu procesu utwardzania materiału jego wymiary nie zmieniają się wcale lub ulegają jedynie niewielkim zmianom. Modele gipsowe mają idealną stabilność podczas przechowywania, chociaż gips jest słabo rozpuszczalny w wodzie. Z tego powodu powierzchni modeli gipsowych nie należy myć gorącą wodą.
Wytrzymałość na ściskanie
Wytrzymałość na ściskanie- właściwość mechaniczna powszechnie stosowana do oceny wytrzymałości gipsu. Wskaźniki te przedstawiono w tabeli 3.1.3.
Na wytrzymałość na ściskanie istotny wpływ ma stosunek proszku do cieczy. Z powyższych danych jasno wynika, że zmniejszenie ilości wody potrzebnej do przygotowania akceptowalnej mieszanki gipsowej znacznie zwiększa wytrzymałość produktu na ściskanie. Zatem na wytrzymałość na ściskanie utwardzonego gipsu wpływają odchylenia od zalecanego stosunku proszku do cieczy.
Zaletą stosowania nadmiaru wody jest to, że mieszanina jest jednorodna lub jednorodna i łatwa do wylewania. Powietrze dostające się do mieszaniny podczas mieszania jest łatwiej usuwane z ciekłej mieszaniny o dużej wytrzymałości i supergipsu poprzez wibrację, ale jednocześnie zmniejsza się wytrzymałość na ściskanie. Z drugiej strony zalecana ilość mniejszej ilości wody skutkuje zbyt gęstą mieszanką, z której trudniej jest usunąć pęcherzyki powietrza, co pociąga za sobą wzrost porowatości i znaczny spadek wytrzymałości. Istnieje również niebezpieczeństwo, że nie będzie wystarczającej ilości wody do zakończenia reakcji utwardzania.
Zatem użycie mniejszej ilości wody może poprawić wytrzymałość na ściskanie, ale użycie mniejszej ilości wody spowoduje pogorszenie jakości materiału.
Istnieje wyraźna różnica w wytrzymałości gipsu na mokro i na sucho. Ogólnie rzecz biorąc, wytrzymałość na sucho jest około dwukrotnie większa niż wytrzymałość na mokro.
Wytrzymałość na rozciąganie
Wytrzymałość na rozciąganie na mokro zwykłego gipsu jest bardzo niska (około 2 MPa). Wynika to z porowatości i kruchości gipsu, co oznacza, że zęby i krawędzie modelu gipsowego można łatwo uszkodzić w wyniku nieostrożnego obchodzenia się z nim. Wytrzymałość tynku o dużej wytrzymałości na rozciąganie jest dwukrotnie większa niż zwykłego tynku, dlatego najlepiej stosować ten rodzaj tynku do modeli mostów i matryc.
Twardość i odporność na zużycie
Twardość powierzchniowa gipsu jest bardzo niska, dlatego materiał ten jest bardzo łatwo zarysowany i ścieralny. Żywice epoksydowe są badane jako alternatywne materiały modelowe, ponieważ zapewniają lepsze odwzorowanie szczegółów, są bardziej odporne na ścieranie i mają wyższą wytrzymałość na zginanie niż gips, ale są podatne na skurcz polimeryzacyjny.
Znaczenie kliniczne
Jeżeli przy wykonywaniu modeli nie zostanie uwzględniony skurcz tworzyw epoksydowych podczas utwardzania, to otrzymane na tych modelach protezy odlewane mogą nie odpowiadać wymiarom i nie zapewnią umieszczenia protezy w jamie ustnej.
Odwzorowanie szczegółów powierzchni
Specyfikacja nr 19 Amerykańskiego Narodowego Instytutu Standardów/Amerykańskiego Stowarzyszenia Stomatologicznego ocenia kompatybilność materiałów wyciskowych i kamieni dentystycznych poprzez odtworzenie linii o szerokości 20 µm na modelu konwencjonalnego kamienia z dwuwodnego siarczanu wapnia. Ponieważ powierzchnia wyrobów gipsowych jest lekko porowata, najmniejsze szczegóły powierzchni mniejsze niż 20 mikronów są słabo odwzorowane. Jednakże makroskopowe szczegóły powierzchni są bardzo wyraźnie odciśnięte, chociaż pęcherzyki powietrza (na przykład uwięzione pomiędzy gipsem a masą wyciskową) mogą w tym przeszkadzać.
Podczas nakładania wosku na powierzchnię matrycy w celu wykonania formy odlewniczej, matrycę należy zwilżyć. Ponieważ gips jest słabo rozpuszczalny w wodzie, część materiału na zwilżonej powierzchni rozpuści się, dlatego należy unikać wielokrotnego suszenia i zwilżania produktu.
Zalety
Dokładność wymiarowa i stabilność
Tani materiał
Dobry kontrast kolorów
Wady
Niska wytrzymałość na rozciąganie, kruchość, niska odporność na zużycie
Słabe odwzorowanie szczegółów
Słaba zwilżalność elastomerowymi masami wyciskowymi
Znaczenie kliniczne
Ilekroć matryca wymaga ponownego zwilżenia, należy to zrobić w nasyconym wodnym roztworze dwuwodnego siarczanu wapnia.
Zalety i wady stosowania gipsu do wykonywania modeli ogólnie przedstawiono w tabeli 3.1.4.
Podstawy nauki o materiałach dentystycznych
Richarda van Noorta
Nazwa gips pochodzi od greckiego słowa gipsos – gips lub kreda. Gips jest jednym z najpowszechniej występujących minerałów na świecie. Inne nazwy minerału i jego odmian: drzewce jedwabiste, selenit uralski, drzewce gipsowe, szkło panieńskie lub Maryino.
Gips to wodny roztwór siarczanu wapnia. Kolor minerału może być biały, różowawy, żółtawo-kremowy.
Miejsce urodzenia. W rejonach Archangielska, Wołogdy i Włodzimierza, na zachodnim Uralu, w Baszkirii (wiek permu); w obwodzie irkuckim, na Kaukazie Północnym, w Dagestanie i Azji Środkowej (Jura), w USA, Kanadzie, Włoszech, Niemczech i Francji.
Klasyfikacja genetyczna - układ jednoskośny.
Ze względu na pochodzenie i występowanie w przyrodzie gips jest blisko spokrewniony z bezwodnikiem. Jest to typowy morski osad chemiczny. Wśród skał osadowych tworzy warstwy, często kojarzone z anhydrytem, halitem, rodzimą siarką, czasem ropą naftową i może powstawać w wyniku uwodnienia anhydrytu.
Gips powstaje także w strefie wietrzenia siarczków i siarki rodzimej, w wyniku czego powstają masy zwarte lub luźne, zwykle zanieczyszczone gliną i innymi zanieczyszczeniami – tzw. kapelusze gipsowe. Podobnie jak anhydryt, gips występuje w produktach o działaniu humoralnym.
Aplikacje. Gips stosowany jest w postaci surowej i kalcynowanej. Po podgrzaniu do 120-140 stopni zamienia się w półhydrat CaSO4 * 0,5H2O (gips półspalony lub alabaster), w wyższych temperaturach otrzymuje się gips palony (gips budowlany).
Gips palony wykorzystywany jest do sztukaterii, w architekturze, do tynkowania, w medycynie, w przemyśle cementowym i papierniczym. Surowy gips wykorzystywany jest do produkcji cementu portlandzkiego, do rzeźbienia posągów oraz jako nawóz. Włóknisty gips-selenin (szczególnie z regionu Kungur na Uralu) jest szeroko stosowany w rzemiośle.
Właściwości fizyczne
a) Kryształy są grube i cienkie, tabelaryczne, czasem bardzo duże; charakterystyczne deble - jaskółczy ogon,
b) Kruszywa są gęste, ziarniste, liściaste, włókniste (selenin),
c) Kolor jest biały, często przezroczysty, ze względu na zanieczyszczenia także szary i różowy. Linia jest biała,
d) Połysk jest szklisty, u odmian włóknistych jest jedwabisty,
e) Według (010) dekolt jest bardzo idealny. Cienkie liście można oddzielić przez rozcięcie,
e) Twardość 2 w skali Maosa, rysowana paznokciem,
g) Gęstość 2.3.
Wzór chemiczny - Ca*2H2O.
Właściwości lecznicze
Wspomaga zespolenie kończyn, leczy skręcenia, zwichnięcia i inne urazy, leczy gruźlicę kręgosłupa (łożysko gipsowe), zapalenie kości i szpiku (unieruchomienie dotkniętego narządu). Puder gipsowy łagodzi nadmierne pocenie, a pasta z tego proszku mineralnego, wody i oleju roślinnego stanowi wspaniałą maskę tonizującą.
Magiczne właściwości
Gips jest znany każdemu z nas jako nieprzyzwoity materiał do kopiowania rzeźb słynnych mistrzów oraz jako środek leczniczy przy gojeniu złamań. Ale czy to jedyny sposób wykorzystania tego minerału? Okazuje się, że gips jest także lekarstwem na ludzką dumę. Gips ściśle monitoruje osoby podatne na arogancję i zwiększone poczucie własnej wartości, tworząc sytuacje na poziomie energetycznym, w których osoba dumna znajduje się w beznadziejnej sytuacji, na przykład ze złamaną kończyną. Nie oznacza to jednak, że kamień przyczynia się do kontuzji – kontuzje odnosimy przez własną arogancję i nieostrożność (z wyjątkiem wypadków). Gips ukazuje brzydotę ludzkich zachowań w najbardziej niekonwencjonalny sposób – pomaga dojść do siebie po kontuzji, nie żądając w zamian żadnej wdzięczności ani uznania.
Tynk jest pasywny. Nie stara się ujarzmić woli człowieka, mówi mu, jak postępować właściwie i nie przyciąga pożądanego sukcesu, dobrobytu materialnego, miłości i szczęścia.
Gips- naturalny minerał z klasy siarczanów. Spośród wszystkich naturalnych siarczanów ma on największe znaczenie w budownictwie. W naturze występuje w postaci dwuwodzianu – dwuwodnego siarczanu wapnia CaSO 4. 2H 2 O i w stanie bezwodnym - anhydryt CaSO4.
Zasadniczo gips stosowany jest przede wszystkim jako surowiec do produkcji nisko i wysoko palnych spoiw gipsowych oraz jako dodatek wprowadzany przy mieleniu klinkieru cementu portlandzkiego i jego odmian w celu regulacji czasów wiązania.
Innym kierunkiem wykorzystania gipsu naturalnego jest produkcja wyrobów ściennych i działowych, co wynika z jego niskiej przewodności cieplnej: w temperaturze 30°C 0,28-0,34 W/(m.K).
Gips naturalny dwuwodny jest skałą pochodzenia osadowego, zbudowaną głównie z dużych i małych kryształów CaSO 4. 2H 2 O. Mogą tworzyć się przerosty kryształów gipsu gipsowe róże. Nazywa się gęste formacje gipsu kamień gipsowy.
Różnice strukturalne
Ze względu na wygląd i strukturę skały wyróżnia się:
- kryształ przezroczysty tynk;
- poikilityczny lub piaszczysty gips - kryształy wypełnione piaskiem.
Poikilit(angielski: Poikilite) - kryształ lub ziarno zawierające liczne wtrącenia innych minerałów, które zostały wychwycone podczas wzrostu osobnika.
- dźwigar gipsowy- minerał płytkowy z płaskimi przezroczystymi kryształami o warstwowej strukturze, osobniki są dość duże, przezroczyste (Oko Maryina);
- selenit- gips drobnowłóknisty równoległy o żółtawej barwie i jedwabistym połysku
- granulowany gips;
- alabaster
Istnieją odmiany gipsu krystaliczne, włókniste, ziarniste i piaszczyste.
Pod różnica implikują zbiór osobników mineralnych tego samego gatunku minerałów, różniących się cechami morfologicznymi. Na przykład różnice w gipsie: „szkło Maryino” - gips płytkowy, selenit - gips włóknisty.
Gips tworzy ciągłe masy marmuropodobne, nagromadzenia żyłkowe, a także monokryształy i druzy. Wygląd jego kryształów jest zwykle blaszkowaty, kolumnowy i igłowy.
Właściwości fizyczne gipsu
Sieć krystaliczna gipsu dwuwodnego i anhydrytu
W sieci krystalicznej dwuwodzianu gipsu każdy atom wapnia jest otoczony sześcioma złożonymi grupami składającymi się z czterech czworościanów i dwóch cząsteczek wody. Struktura sieci krystalicznej tego związku jest warstwowa. Warstwy tworzą z jednej strony jony Ca 2 + i grupy SO 4 -2, a z drugiej strony cząsteczki wody. Każda cząsteczka wody jest powiązana zarówno z jonami Ca 2+, jak i pobliskim czworościanem siarczanowym. Wewnątrz warstwy zawierającej jony Ca 2 + i SO 4 -2 występują stosunkowo silne wiązania (jonowe), natomiast w kierunku warstw zawierających cząsteczki wody wiązania warstw są znacznie słabsze. Dlatego też podczas obróbki cieplnej gips dwuwodny łatwo traci wodę (proces odwadniania). W praktyce proces ten można prowadzić z różnym stopniem zaawansowania i w zależności od tego można otrzymać spoiwa gipsowe o różnych modyfikacjach, o różnych właściwościach.
W sieci krystalicznej anhydrytu jony siarki znajdują się w centrach czworościennych grup tlenowych, a każdy jon wapnia jest otoczony ośmioma jonami. W przeważającej części anhydryt tworzy ciągłe masy, ale można znaleźć kryształy sześcienne, krótkokolumnowe i inne.
Ogrzewanie tynku
Pod dmuchawą tynk traci wodę, pęka i wtapia się w białą emalię. Na krzywych nagrzewania gipsu obserwuje się trzy efekty:
- w temperaturze 80-90°C wydziela się pewna ilość H20;
- w temperaturze 140°C gips przechodzi w półwodzian;
- w temperaturze 140-220°C następuje całkowite uwolnienie wody;
- w temperaturze 400°C gips ulega trwałemu spaleniu.
Rozpuszczalność gipsu
Gips wykazuje zauważalną rozpuszczalność w wodzie (ok. 2 g/lw temperaturze 20°C). Niezwykłą cechą gipsu jest to, że jego rozpuszczalność wraz ze wzrostem temperatury osiąga maksimum w temperaturze 37-38 ° C, a następnie dość szybko spada.
Największy spadek rozpuszczalności następuje w temperaturach powyżej 107°C na skutek tworzenia się „półhydratu” – CaSO4. 0,5H 2 O. Rozpuszczalność gipsu wzrasta w obecności niektórych elektrolitów (na przykład NaCl, (NH 4) 2 SO 4 i kwasów mineralnych).
Z roztworu gips krystalizuje w postaci charakterystycznych kryształów w kształcie igieł, białych lub zabarwionych zanieczyszczeniami.
Gips z języka greckiego - tynk, można łatwo określić na podstawie następujących właściwości:
- niska twardość;
- obfita sublimacja wody w zamkniętej tubie;
- w płomieniu lampy alkoholowej zmienia kolor na biały (mętny) i kruszy się na proszek, topi się w białą emalię, co daje odczyn zasadowy;
- stosunkowo słabo rozpuszczalny w wodzie i kwasach.
Rozpuszczanie anhydrytu to bezpośrednie oddziaływanie wody i siarczanu wapnia; nasycenie następuje, gdy energia uwodnionego jonu zrówna się z energią jonu w sieci. Zwykle takiemu rozpuszczaniu towarzyszy niewielkie wydzielanie ciepła (nie zawsze i nie dla wszystkich soli). Głównym czynnikiem wpływającym w tym przypadku jest temperatura.
Proces rozpuszczania soli zależy także od właściwości rozpuszczalnika (wody), jego mineralizacji, składu i pH środowiska. Zatem rozpuszczalność gipsu wzrasta wraz z zawartością soli chlorku sodu i magnezu w wodzie. W wodzie destylowanej rozpuszczalność gipsu wynosi 2 g/l, a w silnie stężonych roztworach NaCl (100 g/l) lub MgCl (200 g/l) rozpuszczalność gipsu wzrasta odpowiednio do 6,5 i 10 g/l .
Gips dobrze rozpuszcza się w alkaliach i kwasie solnym. Wraz ze wzrostem stężenia roztworu alkalicznego od 0,1 N. do 1 n. rozpuszczalność gipsu gwałtownie wzrasta. Zatem w zależności od mineralizacji i składu rozpuszczalnika szybkość rozpuszczania gipsu może wahać się w szerokich granicach, co należy wziąć pod uwagę podczas ługowania go ze skały.
CaSO4 + NaCl = NaSO4 + CaCl2
CaSO4 + MgCl = MgSO4 + CaCl2
Rodzaj tynku
Selenit
Selenit to włóknista odmiana gipsu, półprzezroczysty minerał, mocniejszy niż alabaster. Miękkie, twardość 2 w skali Mohsa (łatwo zarysować paznokciem). Może zawierać glinę, piasek i rzadko hematyt, siarkę i zanieczyszczenia organiczne w postaci wtrąceń.
Ma jedwabisty połysk. Po wypolerowaniu dzięki równoległym włóknom daje piękny opalizujący efekt optyczny, przypominający efekt kociego oka.
Gama kolorów jest reprezentowana przez odcienie różu, błękitu, żółci i czerwono-perłowego. Można znaleźć także krystalicznie biały selenit.
Wykorzystywany jest jako kamień ozdobny do wyrobu biżuterii, figurek oraz rzeźbionych przedmiotów artystycznych i gospodarstwa domowego. Łatwo przeszlifować papierem ściernym i dobrze wypolerować. Wyroby wykonane z selenitu ze względu na niską twardość łatwo się ścierają i tracą połysk, a po użyciu wymagają ponownej obróbki.
Alabaster
Nazwa „alabastryt” pochodzi od nazwy miasta Alabastron w Egipcie, gdzie wydobywano ten kamień. Alabaster był bardzo ceniony i wykorzystywano go do wyrobu małych naczyń na perfumy i wazonów na maści. Pocięty na cienkie arkusze alabaster jest dość przezroczysty, dlatego używano go do „oszklenia” okien.
Dziś alabaster jest głównym surowcem do produkcji gipsu – sproszkowanego materiału wiążącego otrzymywanego w wyniku obróbki cieplnej naturalnego gipsu dwuwodnego CaSO 4. 2H 2 O w temperaturach od 100°C i wyższych.
Przypomnę ci to alabaster- najczystszy drobnoziarnisty gips, wyglądem przypominający marmur, biały lub jasny.
Anhydryt
Anhydryt (od starożytnego greckiego „pozbawiony wody”) to bezwodny siarczan wapnia. Anhydryt może być biały, niebieskawy, szarawy lub rzadziej czerwonawy.
Po dodaniu wody zwiększa swoją objętość o około 30% i stopniowo przekształca się w dwuwodzian gipsu.
Osady anhydrytu powstają w warstwach osadowych głównie w wyniku odwodnienia złóż gipsu.
Anhydryt jest czasami używany jako tani kamień dekoracyjny i zdobniczy, pod względem twardości zajmuje pozycję pośrednią między jaspisem, jadeitem i agatem z jednej strony, a miękkim selenitem i kalcytem z drugiej.
Obecnie wykorzystuje się go do produkcji niepalnych i wysoko palnych spoiw gipsowych, a także jako dodatek do produkcji cementu.