Гипсови и анхидритни свързващи вещества
Гипсовите свързващи вещества са материали, състоящи се от полуводен гипс CaSO4 x0.5H2O. Получават се чрез термична обработка на гипсов дихидрат CaSO4 x2H2O при температура 140–180 o C.
Анхидритните свързващи вещества се получават чрез изпичане при температура 600–950 o C на двуводен гипс CaSO4 x2H2O или анхидрит CaSO4. Могат да се произвеждат по безизпичащ метод - чрез смилане на естествен анхидрит с втвърдяващи активатори.
На базата на гипсови свързващи вещества се произвеждат смесени свързващи вещества - гипсоциментово-пуцоланови и гипсово-шлакоциментови.
Суровини за гипсови и анхидритни свързващи вещества. Гипсовите и анхидритни свързващи вещества се получават от естествени суровини и отпадъци от химическата промишленост.
От естествени суровини се използват скали от седиментен произход: естествен гипс, глинен гипс и естествен анхидрит.
Естественият гипссе състои от кристали на калциев сулфат дихидрат CaSO x2H2O. Това е гипсов шпат, кристален, прозрачен, фино влакнест и гранулиран гипс. Най-чистият сорт гранулиран гипс се нарича алабастър. Естественият гипс съдържа от 1 до 25% примеси от варовик, доломит, пясък, глина и др.
Глина-гипссе състои от 30–60% гипсов дихидрат и глинени примеси.
Природен анхидритCaSO4 е кристална скала. Той е по-рядък от гипса и е неговият основен слой. Под действието на водата постепенно се превръща в дихидратен гипс. Следователно естественият анхидрит обикновено съдържа до 10% гипсов дихидрат.
От отпадъците на химическата промишленост за производството на гипсови и анхидритни свързващи вещества се използват фосфогипс, борогипс, флуорогипс и др.
Фосфогипсът се получава чрез преработка на фосфати във фосфорна киселина и фосфатни торове, борогипс - чрез производствоборна киселина, флуорогипс - при производството на флуороводородна киселина от флуорошпат.
Групата на гипсовите свързващи вещества включва строителен, формовъчен, медицински и високоякостен (технически) гипс. За строителството се произвежда строителен и високоякостен гипс.
Строителният гипссе получава чрез термична обработка на гипсов дихидрат при температура от около 150 o C, докато се превърне в полуводна модификация на гипс. В този случай дехидратацията настъпва съгласно реакцията CaSO4 x2H2O ®bCaSO4 x0.5H2O + + 1.5H2O + DH с поглъщане на топлина. Теоретично на 1 kg естествен гипс се изразходват 582,1 kJ топлина.
Производството на строителен гипс се състои от раздробяване, смилане и термична обработка на гипсова скала. Смилането може да се извърши по-рано, по-късно или едновременно с термичната обработка.
Дехидратацията на гипсовия камък се извършва в котли, шахтови, пръстеновидни и ротационни пещи. Най-широко използваните гипсови котли. Те представляват стоманен цилиндър със сгъваемо дъно, облицован с тухлена зидария. В него са положени противопожарни тръби. Има специален миксер за смесване на гипс.
Гипсовият прах се зарежда в котела и обикновено се вари при температура 140–150 o C в продължение на 90–120 минути при непрекъснато разбъркване. За да се ускори процеса на готвене, може да се добави 0,1% сол. Полученият полухидрат се съхранява в изтощен бункер и след това се поставя в силози.
Високоякостен (технически) гипс- модификациите на CaSO4 x2H2O се получават чрез пропарване в автоклави или кипене в течна среда.
Съгласно първия метод гипсовият камък под формата на парчета с размери 10–40 mm се поставя в автоклав, в който се подава пара при налягане 0,13 MPa и температура 124 o C. Времето за парене е 5 часа.автоклавът се намалява до атмосферно налягане и се подават димни газове. Сушенето на гипсовия камък продължава 3–5 часа при температура 120–140 o C, след което се смила в топкови мелници.
Съгласно втория метод, топлинната обработка на прах от гипсов дихидрат се извършва в разтвор на калциев хлорид или магнезиев хлорид при температура 105–115 o C. Времето за готвене продължава 5–7 часа.
Свойства на гипсовите свързващи вещества. Истинската плътност на строителния гипс е 2,6–2,75 g/cm 3 . Насипна плътност в насипно състояние - 800-1100 kg / m 3, уплътнена - 1250-1450 kg / m 3.
Необходимото количество вода(стандартна консистенция) на гипсовото тесто е 50-70% от теглото на гипса. Гипсът изисква само 18,6% вода, за да се хидратира. Излишната вода се изпарява и образува пори. Следователно, колкото по-малко вода отива за смесване, толкова по-висока е якостта на гипсовия камък. Количеството вода може да бъде намалено чрез въвеждане на вар, технически лигносулфонати (LST), глюкоза, меласа или декстрин.
Споредвреме на втвърдяванегипсът се разделя на бързо втвърдяващ се, с начало на втвърдяване не по-рано от 6 и не по-късно от 30 минути, и бавно втвърдяващ се - не по-рано от 20 минути и с нестандартизиран край на втвърдяването.
Времето за втвърдяване на гипса се регулира чрез въвеждането на добавки. За забавяне се използва LST, кератинов забавител, воден разтвор на лепило за дърво в количество 0,1% от теглото на гипса. За ускоряване се въвеждат смлян гипсов камък, готварска сол, натриев сулфат в количество от 0,2 до 3%.
Споредфиност на смиланегипсът се разделя на грубо смилане с остатък върху сито № 02 не повече от 23%, средно - не повече от 14% и фино - не повече от 2%. По-финото смилане увеличава скоростта на хидратация и увеличава нуждата от вода.
Споредякостгипсът се разделя на класове G-2, G-3, G-4, G-5, G-6, G-7, G-10, G-13, G-16, G-22,G–25, определен чрез изпитване на образци с размери 40x40x160 mm 2 часа след началото на смесването за огъване и компресия. Якостта на строителния гипс при натиск е 4-6 MPa, висока якост - от 15 до 40 MPa или повече. Силата на изсушените проби се увеличава 2–2,5 пъти.
Силата на гипса може да се увеличи чрез намаляване на потреблението му на вода, чрез стареене чрез овлажняване на гипса с пара, чрез въвеждане на 0,1% калциев хлорид по време на процеса на готвене.
Недостатъкът на гипса е неговата ниска водоустойчивост (коефициентът на омекване е 0,3–0,5). Може да се увеличи чрез въвеждане на портланд цимент с активни минерални добавки или гранулирана доменна шлака.
По време на свързването и втвърдяването полуводният гипс увеличава обема си с 0,5–1%. В повечето случаи това е положителна черта. Разширяването може да се намали чрез добавяне на до 1% негасена вар или забавители на свързването. Впоследствие, при изсушаване, гипсовите продукти се свиват с около 0,05–0,1%, което може да причини пукнатини.
Когато се използват във въздуха, гипсовите продукти от b и a - полуводен гипс са издръжливи. При продължително излагане на вода те се унищожават. Плътните продукти от гипс могат да издържат на 15-20 цикъла на замразяване и размразяване.
Огнеустойчивостта на гипсовите продукти е висока. Разрушават се след 6-8 часа нагряване.
Стоманената армировка в продуктите от гипс е подложена на корозия. Тя трябва да бъде защитена с циментово-битумни или цименто-полистиролови покрития.
Когато гипсът взаимодейства с вода, настройката и втвърдяването се извършват по схемата: CaSO4 x0,5H2O + 1,5H2O = CaSO4 x2H2O, с образуването на гипсов дихидрат.
В резултат на химически и физични трансформации пластичната маса започва да се сгъстява, кондензира, превръщайки се в твърдо тяло. Хидратацията приключва 20–40 минути след товазакриване. По това време се достига максималната якост на гипсовия камък във влажно състояние.
Строителният гипс се използва за производство на преградни плочи и панели, обшивни листове (суха мазилка), архитектурни продукти, стенни камъни, за варо-гипсови замазки, клетъчни продукти.
Техническият гипс с висока якост, като по-скъпо свързващо вещество, се използва като компонент за производството на гипсо-циментово-пуцоланови и гипсово-варо-шлакови свързващи вещества.
Свързващи вещества с висока степен на нагряване (анхидрит). Свързващи вещества с висока степен на нагряване (анхидрит) включват: свързващо вещество с висока температура (анхидритен цимент), гипс с висока степен на нагряване и довършителен анхидритен цимент.
Анхидритно свързващо вещество (анхидритен цимент)се получава чрез изпичане на гипсов дихидрат в шахтови пещи, последвано от смилането му на прах. При температура 600–700 o C се образува CaSO4 анхидрит, който няма стягащи свойства. Втвърдяването му се активира от сулфати N2SO4, K2SO4, NaHSO4, Al2 (SO4) 3, материали с алкална реакция - вар, основна гранулирана шлака от доменни пещи. Те се въвеждат при смилане от 1 до 8%.
Вместо изкуствен анхидрит може да се използва естествен анхидрит. Анхидритният цимент има истинска плътност от 2,8-2,9 g / cm 3, насипна плътност в свободно излято състояние 850-1100 kg / m 3, в уплътнено състояние - 1200-1500 kg / m 3, потребност от вода - 30-35%. Началото на настройката на този цимент трябва да настъпи не по-рано от 30 минути, краят - не по-късно от 8 часа.По сила той се разделя на степени 50, 100, 150 и 200. Издържа 15 цикъла на замразяване и размразяване.
Анхидритният цимент се използва за мазилки и зидарски разтвори, настилки и за производство на изкуствен мрамор.
Силно изпечен гипс(Estrich gypsum) се получава чрез изпичанегипс или естествен анхидрит при температура 800–1000 o C в шахтови или ротационни пещи. След това се смила на прах. Това свързващо вещество има средна плътност в насипно състояние от 900-1000 kg / m 3, в уплътнено състояние - 1300-1700 kg / m 3, потребност от вода - 30-35%. Началото на настройката му трябва да настъпи не по-рано от 2 часа, краят на настройката не е стандартизиран. По отношение на якостта на натиск силно изпеченият гипс се разделя на класове 100, 150 и 200. Използва се за зидария и мазилки, за подови настилки и за производство на изделия от изкуствен мрамор.
Финишният анхидритен циментсе получава чрез единично или двойно изпичане на гипсов камък с ниско съдържание на желязо с втвърдяващи активатори. Качеството на цимента се подобрява чрез изпичане два пъти: първо при температура 180–200 o C, след това, след импрегниране с калиева стипца, отново при температура 650–700 o C. Този цимент има потребност от вода 37–43%, началото на настройката е до 1–2 часа, краят е не по-късно от 2–5 часа, якостта на опън на възраст от 28 дни е 25–35 MPa , цветът е бял.
Нанесете довършителен анхидритен цимент за производство на довършителни разтвори, изкуствен мрамор, архитектурни и строителни продукти.