Что влияет на водопотребность гипса

Водопотребность гипсовых вяжущих

Водопотребность гипсового вяжущего определяется количеством воды (в процентах от массы вяжущего), необходимым для получения гипсового теста стандартной консистенции.

Теоретически для гидратации полуводного гипса требуется 18,6% воды от массы гипсового вяжущего, Практически для получения удобоформуемой пластичной смеси строительный гипс требует 50. 70% воды, а высокопрочный — 30. 40%. Избыточная вода испаряется, образуя поры, поэтому гипсовые изделия имеют высокую пористость.

Практическая часть

2.Определение тонкости помола гипса

Тонкость помола характеризует степень дисперсности гипса и определяется массой гипса (в процентах от пробы), оставшейся при просеивании на сите № 02. (т.е. размер ячейки сита составляет 0,2 мм).

Тонкость помола гипса зависит от способа производства материала и типа помольного агрегата. Ее можно регулировать в широких пределах.

Грубые частицы ( d >0,2 мм) обладают незначительными вяжущими свойствами и представляют собой скорее мелкий заполнитель, поэтому количество их должно быть ограничено.

Большое значение имеет величина частиц, проходящих через сито № 02. Чем мельче эти частицы, тем меньше расходуется гипса для получения 1 м 3 гипсобетона определенной прочности.

Таким образом, прочность затвердевшего гипса при прочих равных условиях зависит от дисперсности порошка гипса.

Ход выполнения работы

1) Взвесить 50 г. гипса предварительно высушенного в сушильном шкафу при температуре 105-110 0 С в течение 1 ч.

2) Взвесить пустое сито с размером ячейки 0,2 мм.

3) Высыпать навеску гипса на сито. Сито закрыть крышкой и произвести просеивание механическим способом (30 сек.) или вручную (5 минут).

4) Взвесить сито с остатком гипса.

5) Тонкость помола гипса определить по формуле:

_,где ТП – тонкость помола, %; m ₁ – масса навески гипса, г; m ₂ – масса пустого сита, г; m ₃ – масса сита с остатком гипса, г.

Заполнить строку 1 итоговой таблицы 4.6.

6) Определить группу гипса по степени помола в таблице 4.2. Заполнить строку 2 итоговой таблицы 4.6.

3.Определение нормальной густоты гипсового теста

Нормальной густотой гипсового теста называется такая густота теста, при испытании которого на приборе Суттарда получают расплыв (лепешку) диаметром 12см.

Ход выполнения работы

1) Ознакомиться с устройством вискозиметра Суттарда (рисунок 4.1).

3) Заполнить цилиндр, установленный в центре диска гипсовом тестом, Излишек срезать ножом.

5) Измерить диаметр расплыва гипсового теста линейкой. Если диаметр гипсовой лепешки не соответствует 120 ± 5 мм, то испытание повторить, уменьшая или увеличивая количество воды затворения.

Заполнить строку 3 итоговой таблицы 4.6.

6) Определить нормальную густоту гипсового теста по формуле:

_,

Где НГ – нормальная густота гипсового теста, %; m ₁ – количество воды затворения, г; m ₂ – масса навески гипса, г.

Заполнить строку 4 итоговой таблицы 4.6.

Нормальную густоту гипсового теста выражают числом кубических сантиметров воды, приходящихся на 100 г. гипса. Нормальную густоту гипсового теста определяют с помощью стандартного вискозиметра Суттарда. Вискозиметр состоит из отполированного цилиндра с внутренним диаметром 50 мм и высотой 100 мм и диска с нанесенными на него концентрическими окружностями диаметром от 60 до 200 мм. Перед испытанием полость цилиндра и поверхность диска смачивают водой. Ход испытания смотри ниже.

Источник

Анализ возможных путей повышения свойств гипсовых вяжущих

Автор: Е. Г. Демченко, Н. И. Беломеря
Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів / Збірка доповідей XXIV всеукраїнської наукової конференції аспірантів і студентів — Донецьк, ДонНТУ — 2014, Том 2, с. 163-165.

Основой современного строительства являются вяжущие материалы. Одним из таких материалов является гипс.

Гипс это сульфат кальция, который может встречаться в различных видах гидратного положения с кристаллизационной водой, а также и без кристаллизационной воды. Гипсовый камень, встречается в природе и является дигидратом сульфата кальция (СаSО₄ • 2Н₂O). Имеющаяся в природе свободная от кристаллизационной воды форма сульфата кальция является ангидритом (СаSО₄). Этот материал издавна используется в качестве строительного материала и материала для других нужд [1]. Его получение и использование возможно за счет легкости процесса обезвоживания (дегидратации) дигидрата сульфата кальция — гипсового камня. При этом химически связанная с СаSО₄ вода частично или полностью вытесняется и продукт приобретает вяжущие свойства.

При обычных условиях двуводный гипс — это термодинамически устойчивая твердая фаза с минимальным значением свободной энергии и находится в равновесном состоянии. При его нагревании происходит изменение равновесного состояния, то есть его дегидратация. Основным продуктом дегидратации двуводного гипса является полуводный гипс. Полугидрат сульфата кальция известен в двух формах: Они возникают при различных условиях термообработки и отличаются своими физическими свойствами. Зерна представляют собой кристаллы без четких граней и ребер, имеют игольчатую структуру с более четкими гранями и ребрами, таким образом, предавая гипсу большую прочность (рис.1, 2)

Рисунок 1 – Вид зерен β–полугидрата при увеличении ×2000

Рисунок 2 – Вид зерен α–полугидрата при увеличении ×2000

Гипс называют высокопрочным или формовочным. Он широко применяется в производстве для изготовления моделей, капов и форм, с помощью которых изготавливают керамические изделия. Кроме того применение такого вида гипса приобрело широкое распространение и в медицине.

Изделия из высокопрочного гипса мало тепло- и звукопроводящие, но в тоже время по сравнению с изделиями из строительного гипса отличаются высокой морозостойкостью, повышенной водостойкостью и меньшей склонностью к пластическим деформациям.

Изготовление высокопрочного гипса более затруднено от обычного, так как используются тепловые агрегаты более сложной конструкции, таким образом, увеличивая материальную ценность производства. Поэтому для строительных целей в основном используется гипса [2].

Однако применение такого гипса возможно только в условиях, когда влажность среды, где используется это вяжущее, не превышает Для формовочного или медицинского назначения этот гипс не может применятся низких эксплуатационных характеристик, таких как механическая прочность, плотность, водостойкость и др. Увеличивать эти характеристики, а также изменять сроки схватывания и твердения гипса можно путем введения модифицирующих добавок. Для этих целей используют такие классы добавок как:

В данной работе нами ставилась цель найти рациональные пути улучшения и повышения технологических и эксплуатационных свойств строительного гипса и приблизить их к свойствам высокопрочного. Для этого нами было исследовано влияние ряда факторов и добавок на основные свойства гипсового вяжущего.

Водопотребность гипса. Увеличить её можно повышением степени его измельчения. Вместе с тем измельчение его до удельной поверхности примерно даже при некотором увеличении водопотребности смеси приводит к повышению прочности гипсовых отливок. Поэтому целесообразно измельчать гипс тоньше, чем это предусмотрено требованиями стандарта. Водопотребность гипса значительно снижается при введении с водой затворения замедлителей схватывания (кератинового, замедлителя, лигносульфаната технического, синтетических жирных кислот (СЖК)) в количестве массы вяжущего. С помощью этих веществ удается снизить количество воды затворения строительного гипса при обеспечении нормальной густоты.

свойства. Повышение прочности строительного гипса может быть достигнуто добавкой к нему извести в количестве около 5 %. Положительное действие извести объясняется тем, что она каталитически влияет на ангидрит, который обычно содержится в строительном гипсе. Известь можно добавлять при термообработке гипсового камня или при приготовлении раствора. Ещё одним способом для получения более прочных отливок является снижение величины нормального водогипсового отношения, т. е. снижают нормальную густоту гипса [4–5]. Это достигается добавлением пластификаторов — веществ, которые разжижают гипсовую массу. В качестве пластификатора применяют лигносульфанат калия, который вводят в воду затворения в количестве

Сроки схватывания. Строительный гипс — быстросхватывающийся. Быстрое схватывание полуводного гипса является в большинстве случаев положительным его свойством, позволяющим быстро извлекать изделия из форм. Однако в ряде случаев быстрое схватывание нежелательно [4–5]. Для регулирования сроков схватывания (ускорения и замедления) в гипс при затворении вводят различные добавки. Схватывание гипса ускоряется, если добавки, например NaCl, КС1, Na₂SО₄, усиливают растворимость полугидрата в воде. Обычно этот эффект достигается при введении добавок в воду затворения в количестве Чаще всего для ускорения схватывания строительного гипса применяют двуводный гипс, поваренную соль и сульфат натрия, вводя их в количестве от 0,2 до 3 % массы полугидрата. А для замедления используют кератиновый замедлители, а также ЛСТ в количестве, не превышающем (в пересчете на сухое вещество) массы гипса. Следует отметить, что введение добавок (ускорителей или замедлителей схватывания) обычно отрицательно сказывается на конечной прочности гипсовых изделий. Это выявляется, если их получают из смеси с добавками и без них при одинаковом водогипсовом отношении. Однако введение веществ в умеренном количестве способствует обычно увеличению прочности изделий, так как снижение ими активности гипса компенсируется в этом случае приростом прочности вследствие значительного уменьшения водогипсового отношения при получении смесей одинаковой подвижности.

Пористость. Для создания особой пористой структуры затвердевшего материала используют вещества, которые уменьшают поверхностное натяжение воды, и тем самым улучшают обволакиваемость самых мелких частиц растворной смеси. При этом образуются микропоры, равномерно распределенные по всему объёму. Они минимизируют образование трещин, улучшая, таким образом, морозостойкость и технологичность. Вводятся такие добавки во все растворы в малых количествах

Водостойкость. Одним из способов повышения водостойкости гипсовых вяжущих является обработка строительных материалов кремнеорганическими веществами [5]. Существует несколько методов обработки строительных материалов кремнеорганическими соединениями:

Наилучшие результаты достигаются комбинированием методов обработки материалов кремнеорганическими соединениями.

Таким образом, в зависимости от назначения гипсового вяжущего, используя те или иные добавки можно регулировать его свойства в нужном направлении.

Источник

Свойства строительного гипса и его применение в строительстве (высокопрочный гипс, формовочный гипс, медицинский гипс).

Водопотребность гипсовых вяжущих зависит от способа их получения, формы и размеров кристаллов и плотности кристаллических сростков, тонкости помола, наличия примесей и введенных добавок, температуры гипса и воды затворения и т.д. Количество воды, необходимой для получения теста нормальной густоты, обычно колеблется в пределах 50-80% для строительного гипса и 35-45% для высокопрочного. Водопотребность может быть снижена за счет добавки сульфитно-спиртовой барды, смеси извести с глюкозой, мелассы, декстрина и ряда других веществ. Для гидратации полуводного гипса и превращения его в двуводный необходимо 18,6% воды от веса полуводного гипса.

Избыточное количество воды остается в порах затвердевшего материала, а затем испаряется. В результате пористость затвердевшего строительного гипса составляет примерно 50-60%. Чем меньше воды было взято для затворения, тем плотнее получается гипсовое изделие и тем больше его прочность.

Высокопрочный гипс отличается от обычного более крупными кристаллами не волокнистого строения и потому обладает меньшей водопотребностью. Особенностью высокопрочного гипса является также мономинеральность его структуры. Уменьшение водопотребности и вызываемое этим повышение прочности гипса имеет значение для литых изделий. Если же применяется масса жесткой консистенции например при изготовлении изделий путем вибрирования, то количество воды, необходимое для получения из обычного и высокопрочного гипса теста нужной консистенции примерно равно и получаемые изделия имеют почти одинаковую прочность. Недостаток высокопрочного гипса — повышенная ею ползучесть, т. е. появление неупругих деформаций при длительном выдерживании под нагрузкой. Высокопрочный гипс используется в настоящее время главным образом для изготовления различных форм и некоторых других целей.

Начало схватывания для обоих сортов строительного гипса должно наступать не ранее 4 мин, а конец схватывания не ранее 6 мин и не позднее 30 мин после начала затворения гипсового теста. От начала затворения гипсового теста до конца кристаллизации гипса должно пройти не менее 12 мин. За конец кристаллизации принимается момент, когда повысившаяся вначале температура твердеющего гипсового теста начинает понижаться.

Тонкость помола строительного гипса по сравнению с другими вяжущими веществами сравнительно невысока. Более тонкий помол, правда, повышает скорость гидратация гипса, но одновременно увеличивает и его водопотребность.

Учитывая, что строительный гипс испытывается в растворе 1:0 (без песка), следует отметить, что прочность гипса значительно меньше прочности цемента. Однако она вполне достаточна для тех изделий, для изготовления которых гипс в основном и применяется.

Повысить прочность строительного гипса можно, добавив к нему известь (около 5%). Ее положительное влияние объясняется главным образом каталитическим действием на ангидрит, некоторое количество которого содержится обычно в строительном гипсе. Возможно связывание гипса и извести в тонко дисперсные комплексные новообразования. Негашеную известь можно добавлять непосредственно в варочный котел, где подвергаясь гидратации и выделяя тепло, она, кроме того быстро подопревает загруженный гипсовый порошок, что ускоряет процесс варки.

Повышает прочность строительного гипса и добавка 0.2-0,5% сульфитно-спиртовой барды, которая уменьшает водопотребность, а также повышает растворимость полугидрата и понижает растворимость двугидрата. При этом изменяется процесс кристаллизации, что выражается в улучшении гранулометрического состава образующихся при твердении кристаллов двугидрата, в результате чего упаковка двугидрата в единице объема получается более плотной.

При твердении строительного гипса наблюдается небольшое увеличение объема схватившейся массы по сравнению с объемом смеси гипса с водой. Это объясняется ростом кристаллов двуводного гипса и увеличением объема пор. Указанное выше свойство гипса используется при производстве различных изделий, отливаемых из него в формы. Гипс хорошо заполняет все детали форм.

Понижение и повышение температуры вредно отражаются на прочности затвердевшего гипса.

Строительный гипс белого цвета, он быстро твердеет. Гипсовые растворы отличаются недостаточной пластичностью и водоудерживающей способностью, что вызывает необходимость введения пластифицирующих добавок, главным образом извести и глины. Строительный гипс можно применять в чистом виде без заполнителей, так как при его высыхании трещины не образуются.

Строительный гипс – воздушное вяжущее вещество. Его нельзя использовать для сооружений, находящихся в воде, так как в ней растворяется образующийся при твердении двуводный гипс и разрушается кристаллический сросток. При последующем высушивании гипса прочность его снова восстанавливается. Причиной малой водостойкости гипсовых изделий является и расклеивающее действие водных пленок, разъединяющих отдельные элементы кристаллической структуры затвердевшего гипса. Гипсовые изделия, защищенные от действия атмосферных осадков и сырости, долговечны. Для прочности и водостойкости строительного гипса можно добавлять к нему смесь декстрина и растворимого стекла. Повышает водостойкость и добавка к гипсу небольших количеств сульфитно-спиртовой барды и ее производных, а также ряда гидрофобных органических веществ (олеиновая кислота, мылонафт, и др.). Положительное влияние на водостойкость гипса оказывает добавка молотого гранулированного доменного шлака, извести, смеси извести или цемента с гидравлическими добавками, глины и других материалов. Повышает водостойкость и введение в гипсовый порошок кремнийорганических соединений или пропитка ими гипсовых изделий.

Практически водостойкость затвердевшего гипса чаще всего повышают за счет предложенных А. В. Волженским добавок цемента или гранулированного шлака совместно с активными гидравлическими добавками.

Строительный гипс применяется главным образом для производства гипсовых и гипсобетонных строительных изделий, применяемых для внутренней части зданий (сухой штукатурки, перегородочных плит и панелей и ряда других), а также для изготовления известково-гипсовых штукатурных растворов для внутренних стен зданий.

В известково-гипсовых штукатурных растворах на одну объемную часть гипса берут от одной до пяти объемных частей известкового теста, которое замедляет схватывание и увеличивает пластичность раствора. Для уменьшения расхода вяжущего и во избежание вызываемого известью растрескивания к смеси гипса и извести добавляют до трех объемных частей песка или другого заполнителя (шлака, пемзы, опилок и т.п.). Вводить чрезмерное большое количество заполнителей не рекомендуется, так как строительный гипс плохо сцепляется с наполнителями. Что понижает прочность изделий и, кроме того, в случае применения тяжелых заполнителей увеличивает их вес. Строительный гипс модно применять для штукатурки и без добавок извести, однако тогда необходимо вводить замедлители схватывания.

Известково-гипсовые растворы отличаются от известковых более быстрым твердением и большей прочностью, а от гипсовых – большей пластичностью и более медленным схватыванием.

Строительный гипс используют для изготовления искусственного мрамора и производства некоторых красок и мелков, а также для фиксации стеклоизделий при их полировке, например при производстве зеркального и оптического стекла. В смеси с асбестом и другими материалами гипс входит в состав теплоизоляционных композиций.

Источник

Влияние различных факторов на свойства гипсовых вяжущих

Научный руководитель: д. х. н., проф. Беломеря Николай Иосифович

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Производство вяжущих материалов является основой современного строительства. Одним из таких материалов является гипс.

Гипс это сульфат кальция, который может встречаться в различных видах гидратного положения в связи с кристаллизационной водой, а также и без кристаллизационной воды. Гипсовый камень, который встречается в природе, является дигидратом сульфата кальция Имеющаяся в природе свободная от кристаллизационной воды форма сульфата кальция является ангидритом Оба минерала в течение геологических процессов образовались по всему миру и в больших количествах, они добываются и находят техническое применение во всем мире. Кроме того, гипс или ангидрит получают в больших количествах как промышленный побочный продукт.

Гипс издавна используется в качестве строительного материала и материала для других нужд. Его использование возможно за счет легкости процесса обезвоживания (дегидратации) дигидрата сульфата кальция, например, гипсового камня. При этом химически связанная с СаSО₄ вода частично или полностью вытесняется.

1. Области применения гипсовых вяжущих

2. Цель и задачи работы

В данной работе нами ставилась цель найти рациональные пути улучшения и повышения технологических и эксплуатационных свойств строительного гипса и приблизить их к свойствам высокопрочного. Для этого нами было исследовано влияние ряда факторов и добавок на основные свойства гипсового вяжущего.

3. Актуальность темы

В наше время использование гипсовых вяжущих все более распространяется. И поэтому, благодаря нахождению оптимальных путей повышения и улучшения свойств гипса можно наладить более рациональное, качественное и дешевое производство гипсовых вяжущих.

4. свойства продуктов дегидратации гипса

Двуводный гипс (CaSО₄ • 2Н₂О) обладает способностью выделять при нагревании частично или полностью свою кристаллизационную (гидратную) воду. Дегидратация отмечается уже но значительно ускоряется, при более высоких температурах Процесс дегидратации по осевым направлениям кристаллов протекает неравномерно. Наибольшая скорость обезвоживания наблюдается в плоскости расположения слоев воды в решетке и практически отсутствует в перпендикулярном к ней направлении [3].
Продуктами дегидратации гипса является полуводный гипс и ангидрит. Уравнение химической реакции получения полуводного гипса имеет следующий вид:

Образование ангидрида протекает в двух фазах, по уравнениям 1 и 2.

По данным этих исследований приведена схема рисунок 1.

Кроме дигидрата сульфата кальция, полугидрата сульфата кальция, ангидрита III и ангидрита II в качестве пятой фазы есть еще ангидрит I, который, однако, существует только при температурах выше 1180 ºС [2]. Дигидрат сульфата кальция является исходным и конечным продуктом. Полугидрат сульфата кальция известен в двух формах: и Они возникают при различных условиях обжига и отличаются своими физическими свойствами. Под микроскопом показывает, например, частицы бывших зерен или кристаллов дигидрата растрескавшиеся. Для видно хорошо кристаллы, которые хорошо сформировались рисунок 2.

Ангидрит III, называемый также растворимым ангидритом, также существует в двух формах: β– и Ангидрит II соответствует по своему химическому составу ангидрита, встречающийся в естественных условиях, он возникает при полном обезвоживании возникшего естественным или технологическим путем дигидрата, полугидрата или ангидрита III.

5. Возможные пути повышения свойств гипсовых вяжущих

Гипс высокопрочный, применим для изготовления конструкций и частей сооружений, предназначенных для работы в условиях переменной влажности, и может применяться для возведения наружных стен одноэтажных и многоэтажных зданий.

Цвет высокопрочного гипса обычно белый. Введением в него различных красок можно получить цветные изделия, а из отдельных фрагментов окрашенных пород — мозаичные изделия. Изделия из высокопрочного гипса мало и звукопроводящие, но в тоже время по сравнению с изделиями из строительного гипса отличаются высокой морозостойкостью, повышенной водостойкостью и меньшей склонностью к пластическим деформациям.

Изготовление высокопрочного гипса более затруднено от обычного, так как используются тепловые агрегаты более сложной конструкции, таким образом, увеличивая материальную ценность производства. Поэтому для строительных целей в основном используется гипса. Однако применение такого гипса возможно только в условиях, когда влажность среды, где используется это вяжущее, не превышает [1]. Для формовочного или медицинского назначения этот гипс не может применятся низких эксплуатационных характеристик, таких как механическая прочность, плотность, водостойкость и др. Улучшать эти характеристики, а также изменять сроки схватывания и твердения гипса можно путем введения модифицирующих добавок. Для этих целей используют такие классы добавок как [3]:

5.1 Свойства и способы их улучшения

Водопотребность гипса. Увеличить её можно повышением степени его измельчения. Вместе с тем измельчение его до удельной поверхности примерно даже при некотором увеличении водопотребности смеси приводит к повышению прочности гипсовых отливок. Поэтому целесообразно измельчать гипс тоньше, чем это предусмотрено требованиями стандарта. Водопотребность гипса значительно снижается при введении с водой затворения замедлителей схватывания (кератинового, замедлителя, лигносульфаната технического, синтетических жирных кислот (СЖК)) в количестве до массы вяжущего. С помощью этих веществ удается снизить количество воды затворения строительного гипса на при обеспечении нормальной густоты.

свойства. Повышение прочности строительного гипса может быть достигнуто добавкой к нему извести в количестве около 5 %. Положительное действие извести объясняется тем, что она каталитически влияет на ангидрит, который обычно содержится в строительном гипсе. Известь можно добавлять при термообработке гипсового камня или при приготовлении раствора. Ещё одним способом для получения более прочных отливок является снижение величины нормального водогипсового отношения, т. е. снижают нормальную густоту гипса [4–5]. Это достигается добавлением пластификаторов — веществ, которые разжижают гипсовую массу. В качестве пластификатора применяют лигносульфанат калия, который вводят в воду затворения в количестве

Сроки схватывания. Строительный гипс — быстросхватывающийся. Быстрое схватывание полуводного гипса является в большинстве случаев положительным его свойством, позволяющим быстро извлекать изделия из форм. Однако в ряде случаев быстрое схватывание нежелательно [4–5]. Для регулирования сроков схватывания (ускорения и замедления) в гипс при затворении вводят различные добавки. Схватывание гипса ускоряется, если добавки, например NaCl, КС1, Na₂SО₄, усиливают растворимость полугидрата в воде. Обычно этот эффект достигается при введении добавок в воду затворения в количестве Чаще всего для ускорения схватывания строительного гипса применяют двуводный гипс, поваренную соль и сульфат натрия, вводя их в количестве от 0,2 до 3 % массы полугидрата. А для замедления используют кератиновый замедлители, а также ЛСТ в количестве, не превышающем (в пересчете на сухое вещество) массы гипса. Следует отметить, что введение добавок (ускорителей или замедлителей схватывания) обычно отрицательно сказывается на конечной прочности гипсовых изделий. Это выявляется, если их получают из смеси с добавками и без них при одинаковом водогипсовом отношении. Однако введение веществ в умеренном количестве способствует обычно увеличению прочности изделий, так как снижение ими активности гипса компенсируется в этом случае приростом прочности вследствие значительного уменьшения водогипсового отношения при получении смесей одинаковой подвижности.

Пористость. Для создания особой пористой структуры затвердевшего материала используют

Водостойкость. Одним из способов повышения водостойкости гипсовых вяжущих является обработка строительных материалов кремнеорганическими веществами [5]. Существует несколько методов обработки строительных материалов кремнеорганическими соединениями:

Наилучшие результаты достигаются комбинированием методов обработки материалов кремнеорганическими соединениями.

Выводы

Таким образом, в зависимости от назначения гипсового вяжущего, используя те или иные добавки можно регулировать его свойства в нужном направлении.

Источник