Гіпсові в'яжучі речовини це повітряні в'яжучі речовини складаються переважно з напівводного гіпсу і одержувані шляхом теплової обробки гіпсового каменю при температурі 150 ... 160 ° С.
Виготовляються гіпсові в'яжучі речовини з гіпсового каменю містить в основному двуводний гіпс (CaSO4 • 2H2O), ангідриту (CaSO4) і деяких відходів хімічної промисловості (містять в основному безводний або двуводний сульфат кальцію). При цьому двуводний гіпс (CaSO4 • 2H2O), що міститься в гіпсовому камені, дегідратірующая за рівнянням CaSO4 · 2H2O = CaSO4 · 0,5H2O + 1,5H2O.
У цих умовах утворюються дрібні кристали полуводного сірчанокислого кальцію β-модифікації. Такий гіпс має підвищену водопотребностью (60 ... 65% води). Надлишкова вода, тобто сверхпотребная на гідратацію гіпсу (15%), випаровується утворюючи пори, внаслідок чого затверділий гіпс має високу пористість (до 40%) і відповідно невелику міцність.
Гіпсові в'яжучі речовини ділять в основному на дві групи: нізкообжіговие і високообжіговие. Нізкообжіговие гіпсові в'яжучі речовини отримують при нагріванні двуводного гіпсу CaSO4 · 2H2O до температури 150 ... 160 ° С з частковою дегідратаціейдвуводного гіпсу та переведенням його в напівводний гіпс CaSO4 · 0,5H2O.
Високообжіговие (ангідридні) в'яжучі одержують шляхом випалу двуводного гіпсу при високій температурі (700 ... 1000 ° С), з повною втратою хімічно зв'язаної води і утворенням безводного сульфату кальцію -ангідріта CaSO4.
До нізкообжіговим відносять будівельний гіпс, високоміцний гіпс, формувальний гіпс. До високообжіговим відносять агідрітовий цемент і естріх-гіпс.
Нізкообжіговие гіпсові в'яжучі речовини:
Нізкообжіговие в'яжучі речовини отримують тепловою обробкою природного гіпсу при низьких температурах (110-180 ° С) .Вони складаються в основному з напівводного гіпсу, так як дегідратація сировини при зазначених температурах призводить до перетворення двуводного гіпсу в полугідріт (CaSO4 · 0,5H2O).
До нізкообжіговим гіпсовим в'яжучим речовин відносять:
1. Будівельний гіпс,
2. Високоміцний гіпс.
3.Формовочний гіпс.
У природному гіпсі як правило присутні домішки глини, вапняку, піску та інших речовин тобто природний гіпс без домішок майже не зустрічається. Якість будівельного гіпсу істотно знижується якщо сировина містить підвищену кількість домішок. Таким чином абсолютно не допустимо вміст домішок в сировині для виробництва технічного, формувального і медичного гіпсу.
Читати далі на http://stroivagon.ru технологія виробництва гіпсу
♣ Будівельний гіпс
отримують будівельний гіпс шляхом термічної обробки природного гіпсу по реакції:
CaSO4 • H2O → CaSO4 • 0,5H2O + 1,5H2O.
Ця реакція протікає швидко при температурі 140 ... 190 ° С. Будівельний гіпс сьогодні можуть робити декількома способами відрізняються методами випалу. Гіпс можуть обпалювати в кільцевих, шахтних, камерних і в обертових печах. Отриманий в результаті випалення гіпсовий камінь подрібнюють. Найбільш прийнятним методом отримання будівельного гіпсу на сьогоднішній день є спосіб поєднаного помелу і випалювання гіпсового каменю так як цей метод дозволяє максимально механізувати весь виробничий процес.
Таблиця № 1. Марки гіпсових в'яжучих в залежності від межі міцності на стиск (σсж) і на вигин (σізг)
Марки гіпсових в'яжучих залежать від межі міцності на стиск (σсж) і на вигин (σізг) половинок стандартних балочек розмірами 40 х 40 х 160 мм у віці 2 год. У повітряно-сухому стані міцність гіпсової виливки збільшується приблизно вдвічі.
Залежно від ступеня помелу розрізняють гіпсові в'яжучі речовини:
1. Грубого помелу (максимальний залишок на ситі з сіткою № 02-23%).
2. Середнього помелу (з залишком -до 14%).
3. Тонкого помелу (з залишком -до 2%).
Залежно від термінів схоплювання гіпсові в'яжучі речовини (ГВ) розрізняють за індексами.
Таблиця № 2. Характеристика гіпсових в'яжучих за термінами схоплювання.
Гіпсові в'яжучі речовини (марки не нижче Г-5) використовують широко для виготовлення будівельних виробів і виробництва будівельних робіт. При цьому використовуються ГВ повинні мати залишок не більше 12% при просіюванні через сито з сіткою № 02.
Рекомендується використання гіпсових в'яжучих (ГВ) марок Г-2 ... Г-7 мають різні терміни схоплювання і ступеня помелу для виготовлення гіпсових будівельних виробів. для виготовлення гіпсових декоративних деталей і тонкостінних виробів рекомендується використовувати марки Г-2 ... Г-7 всіх термінів схоплювання крім повільнотвердіючими грубого помелу.
Для виробництва штукатурних розчинів, для спеціальних цілей і закладення швів рекомендується використання марок Г-2 ... Г-25 повільного і нормального твердіння, тонкого і середнього помелу.
Читай також мінеральні в'язкі речовини
Будівельний гіпс отримують методом нагрівання природного гіпсу при нормальному тиску. В таких умовах утворюється β -Модифікація полуводного гіпсу яка володіє підвищену водопотребность при замішуванні водою -60 ... 80%. З цієї причини затверділий гіпсовий камінь має низьку міцність і високу пористість.
При нагріванні під тиском двуводного гіпсу отримують напівводяний гіпс у вигляді α - модифікації (α -CaSO4 • 0,5H2O), яка має значно меншу водопотребность (40 ... 45%). А затверділий камінь після змішування з водою відрізняється великою щільністю і міцністю.
♣ Формувальний гіпс складається в основному з кристалів β-модифікації і незначної кількості прімесей.Он має підвищену водопотребностью а будучи затверділим, має високу порістость.Ето властивість формувального гіпсу успішно використовується в керамічній і фарфарофаянсовой промисловості для виготовлення форм.
♣ Високоміцний гіпс
Високоміцний гіпс випускається наступних марок: 200; 250; 300; 350; 400: 450; 500 .Получают його з двуводного гіпсу шляхом термічної обробки. Двуводний гіпс насичують гарячою парою з температурою в 124 градусів під тиском не більше 0,13 МПа, а потім сушать у спеціальних сушарках.
Високоміцний гіпс складається в основному з α - модифікації напівводного сульфату кальцію, більш активної, ніж β-модифікації. Тому міцність високоміцного гіпсу при стисненні 15-25 МПа значно перевищує міцність будівельного гіпсу. Високоміцний гіпс використовується при виготовленні елементів стін і збірних перегородок, камені для стін і інших видів виробів.
Високоміцний гіпс з марками 600 ... 700 називають супергипсом, його виробництво можливо завдяки використання автоклавного способу виробництва. Супергіпс також складається в основному з α - модифікації полуводного гіпсу і характеризується наступними показниками:
1. Нормальна водопотребность-24 ... 26%.
2. Початок схоплювання -5 ... 8 хв.
3. Кінець схоплювання 9-12 хв.
При твердінні супергіпс на відміну від інших в'яжучих здатний збільшуватися в об'ємі приблизно на 1% .Це властивість є особливо цінним при литві гіпсового розчину в формах для виготовлення будівельних деталей. Високоміцний гіпс а також будівельний гіпс не є водостійкими матеріалами. Однак виготовлені на їх основі будівельні деталі будуть служити дуже довго якщо їх захистити від вогкості і атмосферних опадів.
Таблиця № 3. Вплив сповільнювач на терміни схоплювання ГВ
Для підвищення водостійкості в гіпсових в'яжучих речовинах додають добавки. Як добавки використовують спільний помел гіпсу з гранульованим доменним шлаком і вапном. Для того щоб уповільнити терміни схоплювання гіпсових в'яжучих використовують в основному добавки органічного походження (тваринний клей, вапняний клей, вапно та інші сповільнювачі) і відходи шкіряної промисловості (зливні та гідропресового відпрацьовані дубильні розчини).
Високообжіговие гіпсові в'яжучі речовини виготовляють шляхом випалу гіпсового каменю при високих температурах 600-900 ° С, тому вони складаються переважно з ангідриду CaSO4, який частково піддається термічній дисоціації з утворенням СаО. Невелика кількість окису кальцію в складі в'яжучого грає роль активізатора процесу хімічної взаємодії ангідритного в'яжучого з водою.
Можна отримати ангідритного в'яжучий і без випалу (за способом П.П. Будникова) помелом природного ангідриту з активізаторами твердіння (вапном, обпаленим доломітом і т.п.) Високообжіговий гіпс на відміну від будівельного гіпсп повільно схоплюється і твердне, але його водостійкість і міцність при стисненні вище -10-20 МПа. Тому його застосовують при влаштуванні безшовних підлог, в розчинах для штукатурки і кладки, для виготовлення «штучного мармуру».
♣ ангідритного в'язкі речовини
Ангідридні в'яжучі речовини отримують в результаті випалу природного двуводного гіпсу при температурі 600-700 градусів.
Після випалу виробляють подрібнення отриманої сировини і вводять добавки, які грають роль каталізаторів затвердіння. Як добавки можуть бути використані обпалений доломіт, залізний купорос, доменний гранульований шлак і інші. Ангідритного в'яжучий отримують також шляхом помелу природного ангідриту з добавками залізного купоросу, доменного гранульованого шлаку, обоженного доломіту і інших матеріалів.
Склад ангідритного в'язкої речовини запропонований П.П. Буднікова:
1. Вапно в кількості 2 ... 5%;
2. Суміш бисульфата або сульфату натрію з мідним або залізним купоросом- 0,5 ... 1% кожного.
3. Обпалений доломіт при температурі 800-900 ° С-3 ... 8%,
4. Основний гранульований доменний шлак -10 ... 15%.
Залізний чи мідний купорос здатний ущільнювати поверхню затверділого ангідритного цементу внаслідок чого не виділяються каталізатори і не утворюються вицвіти на поверхні відлитих будівельних виробів. Дія каталізаторів можна пояснити тим що ангідрит здатний утворити з різними солями комплексні сполуки у вигляді нестійкого складного гідрату який потім розпадається, утворюючи CaSO4 • 2H2O.
Як ангідритових в'яжучих речовин використовують ангідритовий цемент, який здатний повільно схоплюватися. ангідритовий цемент -це повільно схоплюється скорозшивач з початком схоплювання не раніше 30 хв, кінцем -не пізніше 24 год.
Залежно від міцності при стисненні випускають ангідритовий цемент наступних марок: М50: М100; М150 і М200. Використовують ангідритовий цемент широко, наприклад для приготування штукатурних і кладок розчинів, для виробництва бетонів, декоративних виробів (штучний мармур), для виробництва теплоізоляційних матеріалів і інших видів.
Різновидом ангідритових цементів є високообжіговий гіпс (естріх-гіпс). Отримують його в результаті випалу природного гіпсу або ангідриту при температурі 800- 1000 градусів, а після випалу виробляють тонке подрібнення отриманого каменю. У процесі випалу відбувається повне зневоднення і часткове розкладання (дисоціація) ангідриту з CaO (в кількості 3 ... 5%) по реакції CaSO4 = CaO + SO3.
При замішуванні водою освіти CaO виступають як каталізатор за схемою твердіння ангідритного цементу розглянутого вище. Високообжіговий гіпс повільно схоплюється і твердне але володіє хорошою водостійкістю і міцністю при стисканні (10 ... 20 МПа).
Високообжіговий гіпс використовують при влаштуванні мозаїчних підлог, при виробництві штучного мармуру, для внутрішньої штукатурки стін і інших видів робіт. Вироби з високообжігового гіпсу мають малу теплопровідність і малу звукопровідність, підвищену водостійкість, (в порівнянні з виробами з гіпсового в'яжучого), більш високу морозостійкість і меншу схильність до пластичних деформацій.
♣ Високообжіговий гіпс (естріх-гіпс) є різновидом ангідритових цементів. Отримують його випалюванням природного гіпсу або ангідриту при температурі 800 ... 1000 ° С з подальшим тонким подрібненням. При цьому відбувається не тільки повне зневоднення, а й часткова дисоціація (розкладання ангідриту з утворенням CaO в кількості 3 ... 5%) по реакції CaSO4 = CaO + SO3. При замішуванні водою CaO діє як каталізатор за схемою твердіння ангідритного цементу, розглянутої вище.
Високообжіговий гітпс повільно схоплюється і твердне, але водостійкість і міцність при стисненні (10 ... 20 МПа) дозволяють успішно використовувати його при влаштуванні мозаїчних підлог, виготовлення штучного мармуру та інших виробів з гіпсу.
фосфогіпс
Гіпсові в'яжучі з гипсосодержащих відходів
Щороку, в результаті виробництва різних матеріалів народного господарства, утворюються велика кількість відходів які містять в своєму складі гіпс.Так як ці відходи містять гіпс і складають велику кількість, було прийнято рішення про подальше утилізації таких відходів і отримання різних видів гіпсового в'яжучого.
1.Фосфогіпс отримують в результаті обробки відходів сірчанокислотного виробництва мінеральних одобреній.В залежності від складу, розрізняють апатитовий і фосфоритовими фосфогіпс.
2.Борогіпс відхід (більше 0,5 млн. Тон на рік) сірчанокислотного виробництва борної кислоти. Розрізняють також в залежності від хімічного складу ашарітобарацітовий і доломітовий борогіпсу.
3.Хлорогіпс-є відходом кислотною обробки розсолів бішофіту .Такий гіпс часто називають ще магнегіпс або РАПН гіпс. Зміст хлор-іона в такому відході не менше 2 ... 3.8%.
4.Фторогіпс- відхід сірчанокислотного отримання плавникової кислоти з польового шпату. До складу відходу можуть входити до 70% розчинного ангідриту, 20% полугидрата або дигідрату сульфату кальцію а також від 2 ... 6% плавикового шпату.
5.Ферогіпс це гіпсове в'язке, яке отримують з розчинів залізного купоросу обробкою його вапняним тестом.Нередко використовують візки відходи розчинів залізного купоросу, що містять до 40% дигідрату сульфату кальцію, 6-7% оксиду кремнію.
6.Тітаногіпс -відходи кислотною переробки титанової сировини в основному ільменіту. Такий відхід може містити в якості домішки титанові мінерали, оксиди алюмінію, солі сульфату амонію і заліза.
7. Гідролізний гіпс -значне за обсягом (понад 200 тис. Т. В рік) відхід переробки целюлози. У своєму складі містить солі лігніну, декстрин, фурфурол, ксілан, солі сірчистої кислоти і інші технічні домішки. всі види перерахованих гипсосодержащих відходів є полімінеральними за своїм фазовим складом. Тому можуть бути класифіковані по кристалічного параметрам основного речовини-сульфату кальцію. На практиці розрізняють:
1. ромбоедричних кристали, що відрізняються за своїми параметрами (дліне- l, ширині- b, товщині δ в мкм).
а) голчасті l = 8 ... 500; b = 20 ... 100; δ = 5 ... 10; l / δ = 1.6 ... 50;
б) короткі тонкі l = 40 ... 200; b = 30 ... 150; δ = 5 ... 10; l / δ = 8 ... 20;
в) потовщені l = 40 ... 200; b = 30 ... 150; δ = 15 ... 50; l / δ = 2.5 ... 4;
2.Полікрісталліческіе агрегати складаються з дрібних кристалів (l≈ 100 мкм)
Слід сказати що найбільше застосування в будівельній справі має фосфогіпс. Його отримують в процесі обробки апатитів сірчаною кислотою. Формула реакції виглядає наступним чином:
Ca5 (PO4) 3F + 5H2SO4 + 10H2O = 2H3PO4 + 5CaSO4 • 2H2O + HF
Зміст двуводного сульфату кальцію в фосфогіпсі -до 98%. Основна домішка фосфогіпсу як правило становить фосфорний ангідрит -1,5% .Часть фосфорного ангідриту в сировині знаходиться у вільному стані у формі фосфорної кислоти. Інша частина пов'язана з важкорозчинні фосфати. У фосфогіпсі також в малих кількостях міститься з'єднання алюмінію, кремнезему, фтору і заліза. Домішки надають вирішальний вплив на властивості гіпсових в'яжучих, тому фізико-механічні властивості гіпсових в'яжучих наведені для наочності в табліцу№ 3.
Таблиця № 3. Фізико-механічні властивості в'яжучого, отриманого з фосфогіпсу
Фосфогіпс-це порошок з дрібними частинками від 10 до 400 мкм, який має колір світло-сірий або світло-блакитний. Вологість порошку фосфогіпсу становить від 18 до 22%.
Фосфогіпс важче меленого порошку отриманого на основі природного гіпсу, так як має високу щільність кристалів. При додаванні води в фосфогіпсі він виділяє шкідливі речовини у вигляді парів кислот і фтористих з'єднань.
Для усунення шкідливого виділення його промивають і нейтралізують шляхом додавання меленої крейди, а також гранулюють. При цьому частинки пов'язують в гранули поливинилацетатной дисперсією, а міцність гранул становить 1 ... 3 МПа.
Під ВНДІ Стром ім. П. П. Буднікова розроблений метод підготовки гіпсової сировини із фосфогіпсу. Метод полягає в подрібненні вологого вихідного фосфогіпсу спільно з нейтралізатором кислих домішок. Потім рідку фазу видаляють шляхом фільтрації під вакуумом і пресуванням. Отримання безперервного гранулометричного складу в процесі подрібнення фосфогіпсу сприяє формуванню більш щільною упаковки частинок фосфогіпсу.
Таблиця №4. Фізико-механічні властивості високоміцних в'яжучих, отриманих різними способами.
В такому випадку маса набуває плинність дозволяє додатково видалити до 50% рідкої фази з домішками використовуючи стрічковий вакуумний фільтр. На властивості фосфогіпсу великий вплив робить тоніна помелу в'яжучого. Відмінні характеристики досягаються за рахунок очищення фосфогіпсу а також за рахунок утворення щільних агрегатів в результаті перекристалізації подрібнених частинок.
Широке використання фосфогіпсу а також і інших відходів хімічних виробництв для виготовлення гіпсових в'яжучих дозволяють більш ощадливо витрачати дорогі в'яжучі. Для підвищення водостійкості фосфогіпсу додають пуццолановий портландцемент в таких пропорціях компонентів (% по масі):
1. Фосфогіпсовое в'яжучий -57,
2. Пуцолановий портландцемент-7,6
3. Пісок-34,8
4. Тирса-0,6.
Таблиця № 5. Властивості і склади виробів, виготовлених на основі фосфогіпсу.
З фосфогіпсу виробляють перегородкові панелі і блоки, стінові камені, готові для монтажу секції вентиляційних камер та інші вироби.
Гіпсоцементно-пуцолановому в'яжучий (ГЦПВ). Гажа.
Гіпсоцементно-пуцолановому в'яжучий є швидкотвердіюче і бистросхвативающегося гідравлічна в'язка використовується широко для приготування оздоблювальних і кладок розчинів а також бетонів, що використовуються головним чином при виготовленні будівельних виробів.
В'яжучий (ГЦПВ) отримують шляхом змішування ретельно наступних компонентів (у відсотковому відношенні):
1. напівводяний гіпс-50 ... 70%.
2. Портландцемент-15 ... 25%.
3. Активні мінеральні добавки-10 ... 25% (що містять кремнезем в активній формі, опока, трепел, діатоміт, активні вулканічні породи).
Без активної мінеральної добавки при твердінні (ГЦПВ) утворюють нестійкий матеріал здатний зруйнуватися буквально через кілька месяцев.Такое поведінку під час твердіння портланцементом з гіпсової суміші можна пояснити утворенням високосульфатной форми гідросульфоалюміната кальцію, що кристалізується з 31 ... 32 молекули води.
Однак якщо під час твердіння суміші складається з гіпсу і портландцементу створити умови при яких різко знизиться концентрація в рідкій фазі оксиду кальцію, то станеться розкладання високоосновних гідроалюмінатов кальцію на низькоосновні. При цьому Ca (OH) 2 і SiO2 дають гідросилікати CSH (B).
В такому випадку виникає моносульфатная форма гідросульфоалюміната кальцію 3CaO • Al2O3 • CaSO4 • 12H2O, гідрогранати 3CaO • Al2O3 • nSiO2 (6-2n) H2O, гідросілікоалюмінат 3CaO • Al2O3 • CaSiO3 • 12H2O, гіпс CaSO4 • 2H2O і їх тверді розчини при яких з'являються небезпечні напруги. Співвідношення всіх компонентів в комплексній добавці має забезпечувати концентрацію оксиду кальцію в спеціально приготованою водної суспензії гіпсу з комплексною добавкою на 5 діб не вище 1,1 г / л, а на 7 діб -0,85 г / л.
Підібрані правильно суміші ГЦПВ збільшують міцність після твердіння на 70% протягом 3 років, яка потім протягом 10 років не змінюється. По міцності ГЦПВ поділяють на п'ять марок:
100; 150; 200; 250; 300. Марки сосответствуют міцності на вигин випробовуваних балочек -образцов розміром 4 х 4 х 16 см не менше 4; 5; 6; 7; і 8 МПа соотвественно і при стисненні їх половинок 10; 15; 20; 25; і 30 МПа. Тонкість помелу для всіх марок ГЦПВ (залишок на ситі №02) повинен бути не більше 15% по масі. Терміни схоплювання гіпсового тесту НГ 4 ... 20 хвилин, коефіцієнт розм'якшення по σсж ℜρ≥0,6. Для ГЦПВ зі зниженим вмістом портландцементу або ППЦ ℜρ≥0,5.
Бетони приготовані на ГЦПВ набирають через 2 ... 3 години до 30 ... 40% марочної міцності. Твердіння виробів можна прискорити шляхом пропарювання при температурі 70 ... 80 ° С. Вироби на ГЦПВ володіють морозостійкістю відповідну 20 ... 50 циклів заморожування і відтавання. Морозостійкість виробів на ГЦПВ залежить від складу в'яжучих і їх виду а також від питомої витрати і щільності бетону.
Читати далі на http://stroivagon.ru продовження статті -Гажа. Гажев штукатурна суха суміш