Минерал гипс: описание и применение. Состав, свойства, применение различных сортов гипса

Вот уже много столетий в архитектуре государств, имеющих в основе хорошо развитую культуру и искусство, ценящих прекрасное и неординарное, сохраняющих свои исторические памятники и традиции в строительстве и отделке, используется такой материал, как гипс.

В первую очередь это связано с его свойствами — пластичностью, естественной однородностью, однотонностью окраски, итоговой твердостью, что позволяет создавать абсолютно любые формы, будь то барельефный рисунок, орнамент из элементов лепнины или скульптура. При правильной эксплуатации, хороших условиях хранения, аккуратной реставрации созданные изделия могут служить вечно. Пример тому — и храмов по всему миру, сохранивших неповторимый интерьер с прошлых веков до наших дней.

Что нужно знать мастеру про свойства гипса и изделий из него

Гипс обладает таким количеством преимуществ, что его можно назвать поистине уникальным материалом.

Экологичность и натуральность. Гипс — полностью природный материал, его до сих пор добывают дедовским способом. Он максимально экологичен, что ставит такое сырье на много ступеней выше любого современного стройматериала.
Способность улучшать микроклимат. Давно замечено, что в помещениях, отделанных лепниной, дышится очень легко, даже если на улице стоит жара или льет дождь. Это легко объясняется тем, что застывший гипсовый раствор обладает способностью влагообмена: повышенная влага им впитывается, а при недостаточном количестве воды в воздухе — отдается.
Отзывчивость к реставрации. В отличие от стекла, кожи, древесины, камня и даже металла, лепнина подлежит полному восстановлению. При грамотно выполненных ремонтных работах она может выглядеть идеально, даже если ей сто лет. Попробуйте воссоздать утраченную часть фарфоровой или каменной чаши так, чтобы она смотрелась как новая. Согласитесь, это невозможно. А вот гипсовые изделия после реставрации не содержат видимых следов работы мастера.
Безграничные возможности декора. В умелых руках гипс принимает любые формы, на нем видны даже мельчайшие детали. Его можно окрашивать, патинировать, покрывать различными составами, придающими блеск или другие визуальные качества. Более того, он не подлежит усадке, поэтому готовый декор останется в первозданном виде ровно столько, сколько этого захочет владелец помещения.

Эти свойства были определяющими при выборе варианта много веков назад, остаются они актуальными и по сей день. До сих пор самые обеспеченные люди предпочитают украшать свои родовые поместья лепниной, а общественные культурные сооружения — храмы, библиотеки, музеи — без такого декора просто немыслимы. Оформление помещения настоящей лепниной (не стоит путать с дешевкой из полиуретана) — признак великолепного художественного вкуса и аристократизма.

Где можно применять гипс (алебастр)

Гипс используется в быту довольно часто:

строительные работы — выравнивание внутренних и внешних стен, потолков, вентиляционных коробов, изготовление перегородок;
изготовление огнезащитных барьеров и звукопоглощающих конструкций;
производство — гипсокартон, сухая штукатурка, арболит, гипсостружечные и гипсоволокнистые плиты и т.д.;
отделка — оформление интерьера, ландшафтный дизайн, архитектурные элементы, лепнина, плитка, сувенирные предметы и т.д.;
ремонт поврежденной лепнины и прочих изделий из алебастра;
как элемент гипсоцемента высокого качества.

Характеристики гипса для строительных и отделочных растворов

Современный строительный гипс (второе название — алебастр), используемый для приготовления раствора, производится классическим способом термообработки гипсового камня (150-180°С), добытого в карьерах. Полученное сырье проходит стадии размола и просева, в итоге получается однородный порошок с разным размером частиц — грубого, среднего и тонкого помолов.

Определяют степень помола до сих пор тем же способом, что и 500 лет назад. Полученный порошок отсевают на мелкоячеистом сите (0,2 мм). Остаток, который не прошел сквозь сетку, взвешивают, определяя его массу (в процентах от общего веса).

Если крупных частиц осталось много — до 23%, — полученному сырью присваивают индекс I, что соответствует грубому помолу.
До 14% — индекс II — средний помол.
До 2% — индекс III — высококачественный тонкий помол.

Чем тоньше степень размельчения, тем быстрее будет схватываться раствор. Чтобы установить окончательный вердикт по качеству, полученный порошок исследуют на приборе АДП-1 (ПСХ-2), определяя его удельную поверхность. Она должна соответствовать ГОСТ 23789-79.

Важный параметр — вязкость раствора, определяется стандартом ГОСТ 125-79 и зависит как раз от степени помола, потому что размер частиц напрямую влияет на водопотребность. Считается, что для гидратации полуводного алебастра до степени двуводного хватило бы 18,6 % воды, но такой раствор не подходит для строительных работ, поэтому нормальная вязкость достигается путем добавления 50-70 % воды (3-полугидрат). Если нужен густой раствор, то ограничиваются 35-45 % воды, получая а-полугидрат. Стандартная консистенция определяется параметром расплыва массы, который не должен превышать диаметр 180±5 мм.

Насыпная плотность гипсового порошка в естественном виде — 800-1100 кг/куб. м, в уплотненном — 1250-1450 кг/куб. м. Плотность готового алебастра составляет 2,6-2,75 г/куб. см.

Процесс производства строительного гипса может идти и в ином порядке: помол-отсев-обжиг. Если требуется изготовить особые виды этого материала (медицинский или формовочный), то технология может быть изменена. При прогреве гипсового камня в вакууме при снижении температуры до 100°С на выходе получается высокопрочный алебастр.

Деформативность алебастра

Гипс при высыхании может измениться в объеме. Но в отличие от многих материалов, его объем не уменьшается, а, наоборот, увеличивается. Деформативность может достигать 1%. Это качество является большим плюсом при изготовлении скульптур и лепнины, так как раствор идеально заполняет формы, позволяя получить очень четкий рисунок, без потери мелких деталей.

Способность к расширению зависит от количества в составе материала растворимого ангидрита. Наибольшей деформативности подвержен гипс, прошедший обжиг при повышенных температурах. Снизить данный показатель можно несколькими способами:

повышением количества воды;
введением замедлителей твердения;
добавкой 1% негашеной извести до 0,1% .

При неправильном приготовлении раствора или при создании масштабных изделий возможна значительная усадка, что приводит к растрескиванию гипса. Нивелировать процесс можно, применяя минеральные добавки.

Если неправильно рассчитано соотношение пластичности раствора к изгибающим нагрузкам, возможны и пластические деформации, вероятность которых сводится к нулю, когда лепнина хорошо высушена. При высокой влажности ползучесть гипса может быть довольно велика и визуально заметна. Снизить пластические искажения можно пуццолановыми гидравлическими присадками в комплексе с портландцементом.

Прочность гипса

Гипс принято считать материалом хрупким. На самом деле он действительно легко раскалывается, если по нему нанести целенаправленный удар. В то же время именно гипс способен выдерживать большие нагрузки на сжатие, что очень важно для материалов, применяемых в строительстве. Свойства современного гипса определяются нормами ГОСТ 23789-79 и ГОСТ 125-79. Чтобы понять, как правильно обращаться с этим материалом, необходимо ознакомиться с рядом понятий и характеристик, непосредственно влияющих на прочность.

Предел прочности на сжатие. Для определения прочности полуводного гипса специалист изготавливает из опытного раствора бруски размерами 4х4х16 см. На застывание отводится 2 часа, после чего образцы испытывают на изгиб и сжатие. Предел прочности готовых изделий делится на 12 марок: от Г-2 до Г-7, от Г-10 с шагом 3 до Г-25, где цифра означает крепость на сжатие, например, гипс марки Г-7 выдержит давление до 7 кг/кв. см.
Комплексная оценка. Дополнительной маркировкой служит скорость твердения (А, В, С) и индекс помола. Высшая категория качества имеет характеристики от Г-5, индекс III. К гипсу, предназначенному для производства форм для фарфорово-фаянсовых и керамических изделий, предъявляются повышенные требования. Марка от Г-10, схватывание 6-30 минут, тонкость помола — остаток не более 1%, водопоглощение от 30%, объемное расширение после отвердения до 0,15 %.
Пористость. Готовые гипсовые изделия достаточно твердые и пористые, объем пор может превышать 60%, минимум — 40% (плотный алебастр). Чем больше воды — тем более пористым и менее прочным будет изделие, поэтому нормы нарушать нельзя. Определяя количество воды для раствора, важно учитывать степень помола порошка. Чем мельче частицы, тем больше воды может взять смесь, однако это как раз тот случай, когда с увеличением содержания воды (в пределах ГОСТ) итоговая прочность изделий не снижается, а несколько повышается. Именно поэтому для самых прочных гипсовых отливков мастера предпочитают брать порошок с минимальным размером частиц.
Водогипсовое отношение. Уменьшением водогипсового отношения до 0,4 можно повысить прочность алебастра до 300%, поэтому многие мастера предпочитают работать с сырьем, имеющим низкую водопотребность. Снижения этого показателя можно добиться с помощью применения специальных добавок — замедлителей схватывания, например, водорастворимых полимеров или синтетических жирных кислот. Данный прием позволяет снизить густоту смеси до 15%, что повышает прочность готовой лепнины.
Предел прочности на растяжение. Показатели прочности на растяжение и сжатие у гипсовых изделий всегда разные. Следует учитывать, что алебастр выносит растяжение в 10 раз хуже, чем сжатие, поэтому его нельзя применять в условиях, где возможно изменение характеристик основы.
Влияние влажности на прочность. Еще один важный момент — влияние влажности на прочность. Чем выше содержание воды в воздухе, тем ниже прочность гипса на сжатие. Например, увлажнение лепнины всего на 1 % (при относительной влажности воздуха 90 — 100 %), может снизить прочность до 70 %. Влагонасыщение до 15 % приводит к снижению прочности наполовину. Водонасыщение до 40 % (полное) грозит разрушением образца, если он имел водогипсовое отношение 0,5. Более плотные изделия выносят повышенную влажность лучше. В то же время не стоит думать, что любой катаклизм может уничтожить гипсовые слепки. Достаточно аккуратно просушить изделия, как их прежние качества вернутся.
Коэффициент размягчения. Зависимость изделий из этого материала от влагосодержания определяется коэффициентом размягчения. Его вычисляют в следующем порядке: сначала образцы насыщают влагой, затем высушивают, высчитывая отношение полученных показателей. Итоговый результат, как уже говорилось, напрямую зависит от плотности образца и может колебаться от 0,3 до 0,5 (чем жестче раствор — тем выше). Стоит учитывать, что с применением органических добавок можно ожидать ухудшения прочности, минеральные присадки влияют незначительно.

Сроки и метод хранения гипса

Хранение сухих порошков требует низкого уровня влажности, поэтому мешки (или россыпь в ящиках) обычно держат на высоких стеллажах (от 50 см). Сроки хранения должны соблюдаться безукоризненно по ГОСТ 2226-75. Порошок, используемый в керамической и фарфоровой промышленности, нельзя хранить россыпью.

Покупая гипс, нужно обязательно обращать внимание на его срок годности, так как во время хранения полуводного гипса его свойства, даже при соблюдении всех норм, изменяются. Особенно это заметно в первый месяц, когда из-за влияния влажности воздуха снижается его водопотребность, и при превышении сроков хранения.

Процесс можно представить так.

Сухой свежий гипс начинает взаимодействовать с влагой, в результате чего на поверхности зерна полуводного гипса образуется пленка из молекул двугидрата.
При замешивании раствора из такого сырья можно отметить его длительное застывание, так как пленка не дает полугидрату быстро связываться с водой.
Водопотребность снижается, а прочность готовых слепков вследствие этого повышается.

При длительной выдержке процесс усугубляется.

Толщина пленки двугидрата увеличивается, приводя к перегидратации порошка.
Увеличивается водопотребность, снижаются пластичность, срок схватывания и прочность.

Иными словами, идеален для работы свежий алебастр со сроком хранения 1-2 месяца.

Как сделать раствор гипса

Прежде чем сделать раствор (тесто), вы должны подготовить все для работы. Если об этом не позаботиться, то можно не получить нужного результата, так как смесь застынет очень быстро.

Рецепты раствора для заливки форм.

Вам понадобится приготовить 2 весовых части алебастра и 1 часть воды. Сначала налейте в емкость воду, после чего медленно засыпайте сухой порошок, интенсивно размешивая деревянной лопаткой или строительным миксером. Такой раствор может застывать 4-30 минут (в зависимости от тонкости размола).
В готовый раствор добавьте до 2% клея животного происхождения (предварительно растворив его в воде) или известковый раствор — это продлит время застывания.

Имейте в виду, что алебастр практически не расширяется при застывании, максимальное увеличение объема — до 1%, но и его нужно учитывать.

Как регулировать сроки схватывания гипса

Как было сказано выше, гипсовый раствор имеет склонность к быстрому затвердению, но этот процесс можно регулировать. В первую очередь мастер должен понимать, что именно ему нужно. Если он выполняет отливки, то высокая скорость затвердевания просто необходима, поэтому стоит выбирать сырье соответствующего качества. Если же производятся отделочные или реставрационные работы, то скорость застывания стоит снижать для получения времени, необходимого для производства того или иного действия.

По времени застывания растворы получаются следующими.

Быстро твердеющий — 2-15 минут с момента изготовления раствора.
Нормально твердеющий — 6-30 минут.
Медленно твердеющий — от 20 минут.

Срок схватывания зависит сразу от нескольких факторов:

тонкость помола (чем мельче частицы, тем быстрее);
свойства порошка (полуводный гипс, включающий элементы двугидрата, схватывается значительно быстрее);
технология изготовления (влияет температура и длительность прокаливания сырья);
срок хранения;
температура сырья и воды для затвора: холодное тесто твердеет дольше, чем нагретое до 40-45°, перегретое до 90° не схватывается вообще из-за потери растворимости полуводного гипса, он более не переходит в состояние двугидрата;
процентное соотношение воды и порошка (чем меньше воды, тем быстрее идет затвердевание);
качество и интенсивность замешивания;
наличие добавок (песок, шлак, опилки, полимеры и специальные химические добавки снижают срок затвердевания раствора).

Как выбрать добавки для гипса

На сегодня существует очень много различных добавок для растворов, все они имеют разный принцип действия и состав. Если вы решили делать смесь самостоятельно, не забывайте о том, что пропорции должны соблюдаться в идеале. Нарушение этого требования ведет к ухудшению качества готовых изделий: снижению твердости, увеличению способности к поглощению влаги и удержанию сырости, уменьшению пластичности раствора и прочим негативным моментам.

Ознакомьтесь с каталогом гипсовых изделий Gessostar

Всего можно выделить 5 видов добавок.

Электролиты . В данную группу объединяют присадки, влияющие на растворимость сырья без прохождения химических реакций. Процентное содержание не должно превышать 0,2-3%.

Ускоряют: Na2S04 KC1.
Снижают: этиловый спирт, аммиак и др.
Может служить ускорителем и замедлителем: NaCl.

Ингибиторы . Присадки-замедлители, вступающие в реакцию и образующие малодиссоциирующие соединения. Процентное содержание не должно превышать 0,2-3%.

Борная кислота, фосфат натрия и бура;
5-10-процентный столярный клей;
C6H5OH;
5-процентный – сахара и др.

Катализаторы . Присадки-ускорители, усиливающими кристаллизацию. Процентное содержание не должно превышать 0,2-3%.

СаНР04-2Н20 , CaS04-2FI20, KCl и другие соли.

ПАВ . Поверхностно-активные вещества, снижающие кристаллизацию и повышающие пластичность теста. Эти добавки значительно влияют и на твердость готовых изделий, повышая ее. Процентное содержание зависит от качества сырья и может регулироваться мастером опытным путем (0,1-0,3%).

Известково-клеевой раствор, кератин.

Комплексные добавки . Опытные мастера редко используют какое-то одно вещество и имеют свои рецепты приготовления раствора, поэтому качество изделий очень заметно различается. Чаще всего специалисты соединяют два, а то и три, элемента из разных групп, что позволяет изначально повысить пластичность теста, а затем, когда элемент готов, ускорить застывание и увеличить прочность готовой лепнины.

Самыми распространенными ускорителями являются сульфат натрия, двуводный гипс и обычная поваренная соль, замедлителями — известково-клеевой раствор. Добавка ПАВ в данном случае компенсирует снижение прочности, вызванное присадками.

Смазки для матриц

Если вы решили работать с гипсом, то вам стоит приобрести особую смазку для форм, способствующую легкому разделению слепка и матрицы.

Для отделения гипса от гипса подходит стеарин и парафин, растворенные в керосине.
При изготовлении рельефов со сложным рисунком можно применять мыльную пену, медный купорос, кальцинированную соду, поташ.
В промышленных масштабах используется эпоксидная смола, растворенная в ацетоне.
Для всех видов изделий существуют специальные промышленные смазки.

В домашних условиях смазка (кальциевое мыло) для форм готовится так: 7 частей воды смешивается с 1 частью масла и 2 частями мыла.

Ознакомьтесь с каталогом гипсовых изделий Gessostar

Как увеличить твердость алебастра

Твердость — очень полезное качество, позволяющее уберечь изделия от случайных царапин и разрушения. У каждого мастера есть свой рецепт усиления твердости. Вот некоторые из них.

Добавление в гипс извести, с последующей сушкой при комнатной температуре.
Пропитка свежего изделия раствором борнокислого аммония (5%, температура 30 градусов).
Добавка в воду для раствора кремневой кислоты (до 50%) с последующим нагревом отливки до 60 градусов.
Использование для раствора буры с последующей обработкой отливки хлористым барием и горячим раствором мыла.
Обработка отливки раствором глауберовой соли.
Пропитка готового гипса медным или железным купоросом.
Выдержка в растворе алюмокалиевых квасцов (сутки) с последующим прогревом до 550 градусов.

Как увеличить долговечность гипса

Гипс будет служить вечно при условии соблюдения норм по температуре и влажности. Разрушить изделие из алебастра может длительная высокая влажность с резким колебанием температур или воздействием ветра, а также полное нахождение в воде.

Водостойкость изделий можно регулировать несколькими способами:

уплотнением смеси;
применением добавок (смолы, кремний, портландцемент, пуццолановые добавки, гранулированный шлак);
обработкой поверхности влагозащищающими растворами (синтетические смолы, баритовое молоко, гидрофобные составы).

Еще один опасный элемент, способный повлиять на долговечность — некачественный металл, применяемый для основы. При попадании влаги такое железо начинает ржаветь, в результате коррозии увеличиваясь в объеме и разрушая всю конструкцию изнутри. Допускается применение только нержавеющих материалов либо железных элементов, обработанных специальными антикоррозийными средствами.

Огонь алебастру не страшен, пламя уничтожит гипс только после 5 часов воздействия, значит, этот фактор можно не учитывать.

Как видите, работа с гипсом требует огромного количества знаний в области химии, именно поэтому, несмотря на доступность и дешевизну сырья, настоящих мастеров этого дела — единицы. Сделать примитивный отливок может даже ребенок, а вот произвести действительно качественную лепнину, способную прослужить очень долго, под силу только специалисту с большим опытом и богатыми навыками.

Медицинский гипс по химическому составу не отличается от обычного гипса. Это есть дигидрат сульфата кальция, который образуется после добавления в гидрат сульфата кальция обычной воды. Гидрат – это исходный рыхлый материал в виде белого или слегка желтоватого цвета порошка, который застывает в течение определенного времени после затворения его водой. Время схватывания медицинского гипса и допустимая консистенция разведения имеют решающее значение в медицине, так как медицинский гипс применяется для изготовления жестких повязок, лангет, гипсовых кроваток, а так же в стоматологии для получения слепков зубов и моделирования протезов.

Медицинский гипс принято разделять на следующие виды: обычный обожженный медицинский гипс, модельный гипс и супергипс. Все они имеют различную технологию получения и определенные места применения в медицине.

Обожженный медицинский гипс получают методом прокаливания дигидрата сульфата кальция в открытой емкости. При нагревании до температуры свыше 130 градусов дигидрат превращается в полугидрат, который и является обычным медицинским гипсом. Важное отличие этого материала от других видов гипса в том, что он имеет весьма крупные пористые частицы неравномерной формы, которые сильно поглощают воду. Поэтому для затворения медицинского обожженного гипса необходимо брать воду в соотношении 2:1 (на две части гипса одна часть воды). Время начала схватывания этого вида медицинского гипса от 6 минут после разведения, а время окончания схватывания около 12 минут после разведения. Основное применение – гипсовые повязки.

Модельный гипс получают при нагревании дигидрата сульфата кальция в автоклаве под давлением. При этом получаются частицы полугидрата правильной формы практически без пор. Этот вид медицинского гипса называется иначе альфа полугидратом. Более равномерные частицы позволяют получать более плотные структуры при меньшем количестве воды для затворения порошка. При этом отпечатки, получаемые при использовании модельного гипса, получаются более точными. Что особенно важно при снятии слепков зубов в стоматологии. Для разведения модельного гипса необходимо двадцать миллилитров воды на 100 грамм порошка.

Супергипс получают в два этапа. Сначала дигидрат подвергают кипячению в присутствии хлоридов кальция и магния, а затем нагревают в автоклаве. Хлориды в данном процессе являются дефлоккулянтами, препятствующими выпадению хлопьев и агломерации мелких частиц гипса в более крупные гранулы. Таким образом, структура супергипса ещё более тонкая и плотная, нежели у модельного гипса. Поэтому его применяют для снятия оттисков с отдельных зубов и получения слепков для изготовления корневых вкладок при протезировании.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Российский государственный гуманитарный университет»

Филиал в г. Домодедово

Кафедра математических и естественнонаучных дисциплин

Контрольная работа по дисциплине:

«Материаловедение»

Тема: «Гипс, его свойства, виды, марки»

Выполнила:

студентка 4 курса з/о

Группы ЭЗ-4(5,5)

Гах Елена Владимировна

Проверил:

Басманов М.С.

Домодедово - 2013

Список литературы

1. История возникновения гипса

Гипс - природный камень, который образовался в результате испарения древнего океана 110 - 200 миллионов лет назад. В недрах земли гипс присутствует в виде камня - породы осадочного происхождения нескольких разновидностей. Он может быть на вид плотным, с мелкозернистой структурой, сахаровидным в изломе или крупнозернистым, с беспорядочно расположенными кристаллами, состоять из нитевидных кристаллов с шелковистым отливом или быть пластинчатым, с прозрачными кристаллами слоистой структуры. Цвет породы - белый, желтоватый, светло-серый - зависит от наличия или отсутствия в породе различных примесей.

Этот камень - один из самых древних строительных материалов. Его белый цвет, способность твердеть при соединении с водой, возможность придания твердеющему составу любой формы давно используют строители и ваятели. Для них он главный рабочий материал. Благодаря способности быстро приобретать прочность и нужную форму, благодаря высокой степени экологичности самого материала велика роль гипса и в медицине. Известный в прошлом как "алебастр", он широко использовался во всем мире при производстве ремонтно-строительных работ - для внутренней отделки помещений, украшений интерьеров в виде лепнины на потолках и стенах.

Декорирование при помощи лепнины известно с незапамятных времен. Еще в Древнем Египте помимо резьбы по камню использовались предметы декора из натурального гипса и алебастра, которые, кстати, дошли до нас в изумительном состоянии. Расцвета лепной декор достиг во времена античности. По раскопкам нам известны великолепные образцы архитектурных украшений, которые некогда создавали облик и интерьеры древних построек Греции и Рима. Именно с тех давних пор на протяжении всей истории искусств столь популярны изобразительные орнаменты, бордюры и карнизы, колонны и пилястры, розетки и консоли - элементы, которые во все времена придавали любому архитектурному творению парадный и респектабельный вид. В зависимости от господствующего стиля и моды на отделочные материалы менялся внешний вид декоративных рельефов. Высеченные в мраморе или отлитые в гипсе, вырезанные из дерева и покрытые бронзой, они неизменно присутствовали в интерьере богатого дома, украшали фасады частных особняков, "формировали лицо", "вносили дух" и "создавали атмосферу"

Традиции, заложенные античностью, бережно наследовались от эпохи к эпохе, совершенствовались и приобретали новые характерные черты. Так, лепнина служила достойным украшением ренессансного интерьера и стала не просто неотъемлемой частью, а своего рода визитной карточкой обстановки в стиле барокко и рококо. Очередного взлета и совершенства ей удалось достичь в эпоху классицизма. Столь непродолжительно царивший модерн также внес свои характерные черты в историю художественной лепнины, придав ей капризную элегантность, динамику и асимметричность изобразительного ряда.

2. Свойства и недостатки гипса

Этот материал обладает рядом достоинств и недостатков. К достоинствам гипса относят небольшую объемную массу, огнестойкость, хорошую звукоизоляцию. Кроме того, гипс является безопасным в применении материалом, то есть экологически чистым товаром.

Гипс имеет уникальное свойство - при нагревании, химически связанная вода выделяется их кристаллической решетки, образуя полуводный гипс. Такой гипс может быть легко превращен в порошок. И наоборот, при добавлении воды минерал связывает ее в своей кристаллической решетке, возвращая гипсу изначальную прочность. Он создает комфортную среду обитания благодаря способности уже в предметах торговли впитывать излишнюю влагу из воздуха и по мере снижения влажности отдавать обратно.

Способствует срастанию конечностей, излечению растяжений, вывихов и прочих травм, излечению туберкулеза позвоночника (гипсовая кровать), остеомиелита (фиксаж пораженного органа). Гипсовый порошок избавляет от чрезмерной потливости, кашица из порошка этого минерала, воды и растительного масла является замечательной тонизирующей маской.

К недостаткам гипса относят низкую водостойкость, низкую прочность и ползучесть под нагрузкой, особенно в условиях повышенной влажности. Гипс имеет относительно небольшой период хранения. Подсчитано, что уже спустя три месяца хранения гипс теряет прочность примерно на 25-50%. Но со всеми этими недостатками можно бороться, применяя определенные методы.

Так, например, для увеличения водостойкости предмета торговли из гипса покрывают специальными водонепроницаемыми красками и пастами, а крепость предметам торговли из гипса придает пропитка в течение суток раствором 5%-ного борнокислого аммония, нагретого до 30 °С.

3. Виды гипса и его применение

Гипс - один из самых древних строительных материалов. Его белый цвет, способность твердеть при соединении с водой, возможность придания твердеющему составу любой формы давно используют строители и ваятели. Для них он главный рабочий материал.

В настоящее время этот материал широко используется как в сыром, так и обожженном виде.

Сырой гипс используют в качестве добавки к цементу для снижения скорости схватывания, для производства штукатурки, а также для производства удобрений (гипсование применяют для устранения щелочности почвы).

При обжиге природного гипса получают алебастр. Такой обожженный гипс широко применяют для изготовления лепнин, в медицине, в бумажной и цементной промышленности, для изготовления гипсокартона, как поделочный и облицовочный камень, в производстве красок, глазури, эмали.

Так же широко известен всем нам, так называемый - медицинский гипс, который чаще используется:

В стоматологии, для получения оттиска, модели челюсти;

В качестве формовочного материала;

При паянии;

Для фиксации моделей в окклюдаторе (артикуляторе) и кюветах.

Гипс для стоматологической практики получают в результате обжига природного гипса. При этом двуводный сульфат кальция теряет часть кристаллизационной воды и переходит в полуводный (полугидрат) сульфат кальция.

Существует так же и гипсовая повязка, широко применяющаяся для лечения в травматологии, ортопедии и хирургии. Эта повязка хорошо моделируется, обеспечивает надежную фиксацию, плотно и равномерно прилегает к телу, быстро твердеет, просто снимается и может быть наложена в любых условиях.

4. Марки гипса по производителям

Ортопедический гипс:

1) Мягкий, используется для получения оттисков (окклюзионных оттисков).

2) Обычный, используется для наложения гипсовых повязок в общей хирургии («медицинский гипс»), например Галипластер (фирма «Галеника», Югославия), в состав которого входит - полугидрат сульфата кальция.

3) Твердый, используется для изготовления диагностических и рабочих моделей челюстей в технологии съемных зубных протезов, например, Пластон-L (фирма «ДжиСи», Япония), Гипсогал (фирма «Галеника», Югославия), в состав которого входит - полугидрат сульфата кальция.

4) Сверхтвердый, используется для получения разборных моделей челюстей, например, Фуджикор - ЕР (фирма «ДжиСи», Япония), Галигранит (фирма «Галеника», Югославия), в состав которого входит - полугидрат сульфата кальция.

5) Особотвердый, с добавлением синтетических компонентов. Данный вид гипса обладает увеличенной поверхностной прочностью. Для замешивания требуется высокая точность соотношения порошка и воды.

Строительный гипс:

Гипс Г6 БIII формовочный

Гипс Г5 Б II строительный

Гипс Г5 БIII формовочный

Гипс Г7-Г6 АI строительный

Гипс Г5 БII строительный

Гипс Г5 БIII тонкий помол.

5. Конкурентные строительные материалы

материал св.	прочность	хрупкость	твердость	Стоимость (мешок) руб.

гипс строительный медицинский

Список литературы

1. Елизаров Ю.Д., Шепелев А.Ф. Материаловедение для экономистов. Учебник. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2006 г.

2. Арзамасов Б.Н., Макарова В.И., Мухин Г.Г. Материаловедение: Учебник. - 3 - е изд. М.: Изд - во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004 г, 648с.

3. Карпман, В.М. Матюнин М.: Высшая школа, 2009 г, 638с.

4. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов М.: Изд-во МИСИС, 2006 г, 416с.

5. Барташевич А.А. Материаловедение. - Ростов н/Д: Феникс, 2008.

6. Заплатин В.Н. Справочное пособие по материаловедению. Учеб. пособие для ВПО. - М.: Академия, 2007.

7. Материаловедение: Учебник для ВУЗов. / Под ред. Арзамасова Б.Н. - М.: МГТУ им. Баумана, 2008. 3 - е изд.

8. Материаловедение: Учебник для СПО. / Адаскин А.М. и др. Под ред. Соломенцева Ю.М. - М.: Высш. шк., 2006.

9. Барташевич А.А. Материаловедение. - Ростов н/Д: Феникс, 2008.

10. Основы материаловедения (металлообработка) Заплатин В.Н. - М.: Академия, 2008.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Гипс как типичный осадочный минерал. Месторождения в России. Физические и технические свойства гипса. Сухие строительные смеси. Декоративные элементы и лепнина: панно, плитка, розетка, фриз, карниз. Назначение скульптурного и медицинского гипса.

презентация , добавлен 08.12.2016

Исторические сведения о гипсе. Основные свойства изучаемого строительного материала, способы повышения его водостойкости и прочности. Применение гипса в городском хозяйстве и других сферах, характеристика его конкурентов и сравнение с пенополиуретаном.

контрольная работа , добавлен 14.05.2013

Основные свойства строительных смесей и материалов. Понятие структуры и текстуры строения материала. Акустические свойства строительных материалов: звукопоглощение и звукоизоляция. Оценка строительно-эксплуатационных свойств акустических материалов.

контрольная работа , добавлен 29.06.2011

Сущность морозостойкости, методы её определения. Область применения пустотелых стеклянных блоков. Получение строительного гипса. Методы испытания бетона в конструкциях без его разрушения. Характеристика акустических изделий "акмигран" и "акминит".

контрольная работа , добавлен 02.11.2009

Характеристика гипсовых вяжущих материалов. Процесс схватывания и твердения гипса. Дробление гипсового камня. Обжиг сыпучего материала. Определение режима работы предприятия и материального баланса. Контроль производства и качества готовой продукции.

курсовая работа , добавлен 05.05.2015

Характеристика гипсовых вяжущих веществ. Разработка процесса производства полуводного гипса. Определение загрузки мощностей, выбор технологического оборудования, расчет общезаводских и цеховых складов. Обеспечение охраны труда и техника безопасности.

курсовая работа , добавлен 21.09.2014

Характеристика свойств строительных материалов. Минеральный состав магматических горных пород. Гипсовые вяжущие вещества, их свойства. Гниение и антисептирование древесины. Рулонные кровельные материалы. Технология получения цемента по "мокрому" способу.

контрольная работа , добавлен 25.07.2010

Свойства, состав, технология производства базальта. Устройство для выработки непрерывного волокна из термопластичного материала. Описание и формула изобретения, характеристика продукции. Виды строительных материалов. Применение базальта в строительстве.

реферат , добавлен 20.09.2013

Разработка проекта завода по производству гипса. Технико-экономическое обоснование места строительства. Выбор эффективных видов продукции и сырьевых материалов. Технологическая схема и обоснование оборудования. Проектирование генерального плана завода.

курсовая работа , добавлен 17.07.2011

Анализ критериев долговечности - эксплуатационных свойств дорожных строительных материалов. Методы изготовления портландцемента - гидравлического вяжущего вещества, получаемого тонким измельчением портландцементного клинкера и небольшого количества гипса.

Как поделочный материал гипс популярен с древности у разных народов. Из гипсового камня вырезают ажурные вазочки, фигурки, пепельницы и др. В России наибольшего расцвета искусство изготовления из гипса лепных украшений совпало со строительством Петербурга. Архитектурные сооружения северной столицы богато украшались лепным декором, который старые мастера выполняли с большим вкусом и пониманием свойств материала.

Гипс, или водный сульфат кальция, относится к минералам. В чистом виде бесцветен и прозрачен, а при наличии примесей имеет серую, желтоватую, розовую, бурую и другие окраски. Осаждается из водных растворов, богатых сульфатными солями, при усыхании морских лагун, соленых озер.
Гипсовые материалы получают путем термической обработки и измельчения природного гипсового камня и некоторых гипсосодержащих промышленных отходов.
По условиям термической обработки гипсовые вяжущие материалы делятся на две группы: низкообжиговые и высокообжиговые. К низкообжиговым относятся строительный, формовочный, высокопрочный гипсы и гипсоцементно-пуццолановое вяжущее; к высокообжиговым - ангидритовый цемент и эстрихгипс.
В зависимости от сроков схватывания и твердения гипсовые вяжущие подразделяются на: А - быстротвердеющие (2-15 мин), Б - нормальнотвердеющие (6-30 мин), В - медленнотвердеющие (20 мин и более).
По степени помола различают вяжущие грубого (I), среднего (II) и тонкого (III) помола.
Например, маркировка гипсового вяжущего Г-7-А-II означает: Г - гипсовое вяжущее, 7 - предел прочности при сжатии (в МПа), А - быстрое твердеющее, II - среднего помола.
Порошок гипсового вяжущего, затворенный водой (50-70% от массы гипса), образует пластичное тесто, которое быстро схватывается и твердеет. Получается гипсовый камень, прочность которого по мере высушивания повышается. Важно помнить, что гипс при твердении увеличиваетс в объеме на 0,3-1%, и учитывать это при изготовлении изделий отливкой в формы.
Изделия из гипса обладают высокой гигроскопичностью, поэтому они должны содержаться при относительной влажности воздуха не более 60%.
В отличие от других вяжущих гипсовые можно применять без наполнителей, не боясь трещин, так как они не дают усадки, а, наоборот увеличиваются в объеме. При необходимости наполнителем могут быть опилки, стружки, костра, шлаки, керамзит, шлаковая пемза.
Гипсовые растворы и тесто должны применятся до начала кристаллизации, потому что при длительном перемешивании и утрамбовывании они теряют вяжущие свойства. Процесс схватывания можно замедлить или ускорить соответствующими добавками.
Для замедления схватывания применяют добавки, повышающие пластичность смеси: 5-10%-ный раствор столярного клея, 2-3%-ный раствор буры, 5-6%-ный раствор сахара, 3-4% глицерин в виде водной эмульсии, 5%-ный раствор этилового спирта. Хорошим и дешевым заменителем является специально приготовленный мездровый клей. Его дробят на мелкие кусочки и заливают холодной водой (лучше прокипяченой) в соотношении 1:5 (по массе). Через 12 часов в размоченный клей добавляют 1 часть известкового теста и кипятят на водяной бане при помешивании до готовности. Если на 100 частей гипса добавить 1 часть приготовленного состава, то срок схватывания гипса продлится до 40-60 мин. Следует помнить, что замедлители понижают прочность гипсовых изделий.

Для ускорения схватывания вяжущего в него добавляют 3-4%-ный раствор поваренной соли (или сульфата натрия, сульфата калия) или размолотый затвердевший гипс в небольших количествах.

Как повысить водостойкость и прочность гипса.
1. Затворить гипс водой с добавлением буры и клея (на 1 л воды - 80 г буры и 20 - 30 г клея).
2. При замешивании гипса на каждые 100 частей воды добавить 2 части желатина и 1 часть квасцов.
3. При замешивании гипса ввести 50% кремниевой кислоты. После формовки высушить отливку, прогреть ее до 80°C и пропитать хлористым барием или хлористым кальцием (окунанием).
4. Просушить гипсовое изделие и пропитать его насыщенным раствором буры. Затем дважды покрыть горячим раствором хлористого бария. После сушки промыть изделие горячим мыльным раствором, чтобы смыть растворимые соли.
5. Подержать изделие при температуре 125°C до обезвоживания, затем погрузить его в раствор едокого бария и обработать раствором щавелевой кислоты.
6. Ввести в сухой гипс кремнийорнаническое соединение, например, метилсиликонат натрия (0,5% от массы гипса).

Для получения цветных гипсов рекомендуется применять минеральные щелочеустойчивые пигменты: охру, мумию, желтыый сурик, английскую красную известь, гашеную раствором медного купороса, - для желтого и красного цветов; окись хрома и нерастворимый в воде пигмент Б - для зеленой окраски; ультрамарин и кобальт, дающие синий цвет; умбру и известь, гашеную раствором медного купороса, - для получения коричневого цвета; перекись марганца, графит, жженую кость - для черного цвета. Пигменты (до 10% по массе) вводят в сухой гипс.
Гипс можно использовать дважды. Для этого отлитый, застывший гипс обезвоживают при температуре 120-160°C и измельчают. Такой гипс приобретает способность схватываться, но при этом несколько снижается его прочность.

Гипс – минерал из группы сульфатов: гидратированный сульфат кальция. Также одноименная горная порода, состоящая преимущественно из этого минерала. Название минерала имеет греческие корни и употреблялось для обозначения обожженных гипсовых изделий. Химическая формула: CaSO 4 2H 2 O.

Блеск стеклянный, перламутровый, шелковистый или матовый. Твердость 1,5-2. Удельный вес 2,2-2,4 г/см 3 . Бесцветный, белый, сероватый, желтоватый, розовый, красный, синий. Черта белая. Спайность у листоватых разностей весьма совершенная. Сплошной зернистый, плотный, землистый, листоватый, волокнистый, также отдельные кристаллы, двойники, напоминающие ласточкин хвост, друзы (напоминают по внешнему виду поверхность головного мозга или розу). Сингония моноклинная. Кристаллы вросшие. Листочки гибкие, но не упругие.

Отличительные признаки . Имеет неметаллический блеск, небольшую твердость (гипс мягкий), белую черту, небольшую плотность, не жирен на ощупь. Можно спутать с ангидритом. Отличается по твердости. У ангидрита твердость средняя.

Химические свойства . При нагревании до 107⁰С переходит в CaSO 4 1/2 H 2 O, который при смачивании водой затвердевает («схватывается»). Растворяется в соляной кислоте.

Разновидности:

С еленит – параллельно-игольчатый. Блеск шелковистый.
Марьино стекло – толстолистоватый прозрачный гипс.
Алебастр – мелкозернистый различно окрашенный гипс.

Гипс роза пустыни Селенит Марьино стекло Алебастр

Происхождение

Гипс образуется на поверхности Земли (представляет лагунный и озерный химический осадок) или путем гидратации ангидрита осадочного происхождения под действием холодных подземных вод (вадозные воды).

Спутники . В осадочных породах: каменная соль, ангидрит, сера, кальцит.

Применение гипса

Гипс применяется в архитектурном и скульптурном деле, в бумажной промышленности, в медицине, в качестве удобрения в сельском хозяйстве, в производстве серной кислоты, цемента, эмалей, глазурей и красок. Марьино стекло используется в оптической промышленности. Благодаря отличной шумоизоляции и способности быстро схватываться алебастр часто используется при строительстве во время отделочных работ.

Селенит – поделочный камень. Селенит и гипс используются для изготовления декоративной настольной скульптуры малых форм (статуэтки, коробочки, вазочки и др.). Из гипса изготавливают строительные детали: карнизы, плиты, блоки, барельефы.

Из гипса и ангидрита получают серу: при накаливании CaSO 4 переходит в сульфид кальция CaS, который при контакте с водой образует сероводород. При сжигании H 2 S при малом количестве кислорода образуется сера и вода.

Месторождения

Месторождения гипса находятся на западном склоне Урала, в Поволжье, Донбассе (Артемовское), Прикамье, Фергане (Шорсу), близ Мурома на р. Оке, в Тульской, Рязанской, Калужской, Архангельской, Нижегородской областях, в Крыму, Карелии и в Татарстане. Месторождения селенита находятся близ Кунгурской ледяной пещеры. Широко распространен и в других странах: США, Иране, Канаде, Испании.