Твердение строительного гипса. Взаимодействие гипса и цемента


Взаимодействие - гипс - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Взаимодействие - гипс

Cтраница 1

Взаимодействие гипса с битумами приводит к образованию самородной серы. Некоторые месторождения серы, вероятно, имеют такое происхождение.  [1]

Жидкостной способ основан на взаимодействии гипса с раствором углекислого аммония. На одном из крупных зарубежных заводов для получения сульфата аммония жидкостным способом в качестве исходного сырья применяется природный гипс и 32 - 33 / 6-ный раствор карбоната аммония.  [2]

Жидкостной способ основан на взаимодействии гипса с раствором карбоната аммония. На одном из крупных зарубежных заводов для получения сульфата аммония жидкостным способом в качестве исходного сырья применяется природный гипс и 32 - 33 % - ный раствор карбоната аммония.  [3]

В патентах Англии и ФРГ [59] взаимодействие гипса и хлорида калия проводится в водно-аммиачной среде при нормальной температуре и давлении 0 3 МПа. Температура ниже 5 С позволяет осуществлять процесс конверсии при меньших концентрациях аммиака и атмосферном давления.  [5]

Замедляющее действие гипса на схватывание цемента объясняется взаимодействием гипса с активным алюминатом кальция. При гидратации С3А образуются гидроалюминаты кальция 4СаО - А12О3 - 13Н2О - и ЗСаО-А12О3-6Н2О, которые вызывают быстрое схватывание цемента.  [6]

Замедляющее действие гипса на схватывание цемента объясняется взаимодействием гипса с активным алюминатом кальция.  [7]

Энергия Гиббса реакций образования гидросульфоалюминатов кальция при взаимодействии гипса с высокоосновными гидроалюминатами кальция ( C4AHi3) имеет положительное значение, что свидетельствует о малой вероятности протекания этих реакций.  [8]

Гипсование следует сопровождать мероприятиями, способствующими вымыванию образующегося в результате взаимодействия гипса с почвой сульфата натрия ( глубокая вспашка, орошение, снегозадержание и др.), внесением органических удобрений, возделыванием многолетних ( лучше бобовых) трав, посевом растений на зеленое удобрение.  [9]

В промышленности сульфат а ммония может быть получен нейтрализацией серной кислоты аммиаком коксового газа или синтетическим аммиаком, при взаимодействии гипса с карбонатом аммония и путем переработки растноров, содержащих сульфат аммония и получаемых в качестве побочного продукта при производстве капроликтима.  [10]

Сульфат аммония, сернокислый аммоний, [ NHJ2SO4 получают в настоящее время в Германии, помимо прямого насыщения серной кислоты газообразным аммиаком, прежде всего по способу I.G. Farbenindustrie ( способ гипс - сульфат аммония), основанному на взаимодействии гипса с карбонатом аммония.  [11]

Сульфат аммония, сернокислый аммоний, [ Nh5 ] 2S04 получают в настоящее время в Германии, помимо прямого насыщения серной кислоты газообразным аммиаком, прежде всего по способу I.G. Farbenindustrie ( способ гипс-сульфат аммония), основанному на взаимодействии гипса с карбонатом аммония.  [12]

Из зарубежных ингибиторов следует отметить Сульфур петролайт - SP - lBl, SP - 191K, SP-203; Корексит-7647, деквест-2015, виско-4300, деквест-2054. В частности, в зарубежной практике для удаления плотных гипсовых осадков применяются хелатные соединения. Взаимодействие гипса с такими соединениями, имеющими незамещенные связи, основано на разрушении гипса за счет образования устойчивых комплексов с ионами кальция и хелатов. В промысловых условиях применяются растворы этилендиаминтетрауксусной кислоты ( ЭДТА) и ее солей, например, двунатриевая соль ЭДТА.  [13]

При твердении известково-глинитного вяжущего возникают гидросиликаты и гидроалюминаты, так же как и у известково-пуццолановых вяжущих. Однако в этом случае возможно образование гидрогеленита 2СаО - А12Оз - 8Ю2 - 8Н2О, а при повышенных температурах - и гидрогранатов. Взаимодействие гипса, извести и глинозема вызывает образование гидросульфоа люмината кальция.  [14]

Na эквивалентен 86 08 мг CaS04 - 2h30; умножив эту величину на 10, получим необходимое количество гипса на 1 кг почвы; от него переходят к весу пахотного слоя на 1 га. Гипсование должно сопровождаться комплексом других агрономических мероприятий: промывкой почв для удаления сульфата натрия, образующегося в результате взаимодействия гипса с почвенными частицами, содержащими поглощенный натрий; внесением повышенных количеств органических удобрений и посевом растений на зеленое удобрение, что усиливает биологические процессы в почве, улучшает ее физические свойства и питательный режим; возделывание многолетних бобовых трав ( например, донника), улучшающих структуру почвы, ее водопроницаемость и обогащающих почву азотом. По результатам определения суммы К и Na составляют картограмму доз гипса.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

2.4. Твердение гипсовых вяжущих

Как и любое вяжущее вещество, гипс при смешивании с водой образует пластичное тесто, превращающееся вследствие ряда физических и химических процессов в камневидное тело. Эти изменения протекают постепенно и непрерывно, однако условно можно выделить следующие этапы: 1) период текучести до начала схватывания, когда масса обладает высокой подвижностью; 2) период схватывания, когда масса утрачивает подвижность, оставаясь еще достаточно пластичной, способной деформироваться под давлением внешних воздействий; 3) конец схватывания — момент, соответствующий превращению массы в камневидное тело, после которого повреждение материала приводит к потере прочности.

С химической точки зрения, твердение низкообжиговых гипсовых вяжущих (на основе α- и -модификации) происходит в результате растворения полуводного сернокислого кальция (полугидрата), появления насыщенного по отношению к полугидрату раствора, в котором протекает реакция гидратации с образованием двуводного сернокислого кальция:

CaSO4 · 0,5h3O + 1,5h3O = CaSO4 · 2h3O.

Существует три основные теории, объясняющих механизм твердения минеральных вяжущих, в том числе и гипсовых: Ле-Шателье, Михаэлиса, Байкова. Наиболее часто твердение полуводного гипса описывают кристаллизационной теорией Ле-Шателье. Согласно этой теории полуводный гипс, обладая достаточно высокой растворимостью в воде (8 г/л), присоединяет воду в растворе и превращается в двуводный гипс, который имеет меньшую растворимость (2 г/л) и выпадает в виде осадка из раствора. При этом раствор по отношению к полуводному гипсу вновь становится ненасыщенным, что вызывает растворение новых порций гипса. По мере увеличения количества кристаллов новой фазы они срастаются между собой, образуя кристаллический «сросток», являющийся основой твердеющей системы.

Академик А. А. Байков сформулировал классическую теорию твердения минеральных вяжущих, в том числе гипсовых вяжущих. Он разделил процесс твердения на три периода: 1) образование раствора, насыщенного по отношению к продуктам гидратации; 2) схватывание (период коллоидации), когда образующиеся продукты не могут растворяться в насыщенной жидкой фазе и выделяются в виде тонкодисперсных коллоидных частиц, минуя растворение. Масса теряет пластичность, но не приобретает пока прочности, так как между гидратными частицами отсутствует сцепление; 3) твердение (период кристаллизации), в течение которого происходит перекристаллизация коллоидных частиц в большие кристаллы и образование сростка. Эта теория в принципе признается большинством исследователей, хотя в механизм протекания отдельных этапов твердения внесен ряд уточнений.

Гидратация полуводного гипса — процесс экзотермический, сопровождающийся выделением теплоты (133 кДж на 1 кг полуводного гипса). Количество выделяющейся при твердении теплоты зависит от условий обжига, тонкости помола, состава и условий твердения массы.

2.5. Свойства гипсовых вяжущих и их применение

Гипсовые вяжущие различают по тонкости помола. Существуют следующие индексы помола: I – грубый; II – средний; III – тонкий. С увеличением тонкости помола качественные показатели гипсовых вяжущих улучшаются.

Водопотребность– это количество воды затворения, которое необходимо для получения теста нормальной густоты. Водопотребность определяется по радиусу расплыва лепешки. Для реакции гидратации требуется лишь 18,6 % воды. Остальная вода, испаряясь, оставляет поры, поэтому снижается прочность затвердевшего материала. Гипсовые вяжущие, состоящие из β-модификации полуводного гипса, имеют высокую водопотребность (обычно 50-70 %). Водопотребность гипсовых вяжущих, состоящих из α-модификации полуводного гипса, значительно меньше–35-45 %. Поскольку α-модификация (высокопрочный гипс) требует меньше воды для затворения, чем β-модификация (строительный гипс), то пористость затвердевшего материала в первом случае меньше, а прочность больше, чем во втором. В остальном свойства этих вяжущих практически одинаковы.

Сроки схватывания. Различают три вида гипсовых вяжущих по срокам схватывания: А – быстротвердеющий – не ранее 2 и не позднее 15 мин; Б – нормальнотвердеющий – не ранее 6 и не позднее 30 мин; В – медленнотвердеющий – не ранее 20 мин, конец схватывания не нормируется. Быстрое схватывание гипсовых вяжущих является во многих случаях положительным их свойством, позволяющим быстро извлекать изделия из форм. Однако нередко быстрое схватывание нежелательно. Для регулирования сроков схватывания (ускорения и замедления) в гипсовые вяжущие при затворении вводят различные добавки. В частности замедлителями схватывания являются добавки ПАВ (поверхностно-активных веществ).

Прочность. Определяется испытанием изготовленных из гипсового теста нормальной густоты образцов-балочек размером 4416 см в возрасте 2-х часов на изгиб, а их половинок – на сжатие. В зависимости от предела прочности при сжатии и изгибе определяют марку гипсовых вяжущих: Г2, Г3, Г4, Г5, Г6, Г7, Г10, Г13, Г16, Г19, Г22, Г25 (цифра в обозначении марки показывает минимальную прочность на сжатие в МПа). При высыхании гипсовые изделия повышают прочность примерно в 2 раза.

При увлажнении прочность затвердевшего гипса и изделий из него снижается. Изделия из гипса не водостойки (коэффициент размягчения гипса колеблется в пределах 0,3-0,45 и зависит главным образом от его средней плотности). Водостойкость повышается: 1) применением интенсивных способов уплотнения жестких гипсобетонных смесей при формовании; 2) нанесением покровных пленок или пропитыванием изделий уплотняющими или гидрофобными веществами; 3) применением смешанных гипсовых вяжущих, которые являются более водостойкими (например, гипсоцементнопуццолановые вяжущие –ГЦПВ).

Гипсовые вяжущие применяют для получения гипсокартонных и гипсоволокнистых листов, а также облицовочных изделий, вентиляционных коробов, плит для перегородок и т.п., используемых в конструкциях зданий и сооружений при относительной влажности воздуха не более 60 %; при условии повышения водостойкости – для элементов наружных стен малоэтажных зданий. Гипсовые изделия отличаются низкой себестоимостью и сравнительно высокой рентабельностью. Однако при эксплуатации гипсовых изделий нужно учитывать и некоторые их недостатки: пониженную водостойкость, а также то, что они могут использоваться только в помещениях с относительной влажностью не более 50-70 %. Для повышения влаго- и водостойкости гипсовых изделий их покрывают водонепроницаемыми защитными красками или пастами, а также добавляют к гипсу молотый доменный гранулированный шлак или пуццолановый портландцемент. К отрицательным качествам гипсовых бетонов относят также их пониженное сцепление с заполнителем и арматурой и недостаточную сохранность стальной арматуры в гипсобетоне.

Наибольшее применение в строительстве получили гипсокартонные листы, используемые для сухой штукатурки, а также плиты, блоки и панели.

studfiles.net

Твердение строительного гипса.

Вяжущие вещества при затворении водой образуют пластичную массу, которая впоследствии превращается в твердое тело. Превращение это происходит не сразу, а постепенно. Сначала подвижная пластичная масса уплотняется и густеет, что является началом схватывания (для полуводного гипса первый период после затворения водой характеризуется в ряде случаев текучестью массы). В дальнейшем схватывающаяся масса все больше уплотняется, окончательно теряет пластичность и постепенно превращается в твердое тело, не имеющее, однако, сначала заметной прочности. Этот момент соответствует концу схватывания.

Схватывание является начальной стадией твердения, в результате которого полужидкая пластичная масса затворенного водой вяжущего вещества превращается в твердое тело.

По окончании схватывания происходят дальнейшие химические и физические преобразования, сопровождающиеся продолжающимися уплотнением и нарастанием механической прочности, что и характеризует собой процесс твердения вяжущих веществ.

Способность вяжущих веществ давать с водой пластичное тесто придает изготовленным из них растворам и бетонам удобообрабатываемость, благодаря которой они заполняют все детали формы и опалубки.

При твердении строительного гипса происходит гидратация полуводного гипса с превращением его в двуводный по уравнению:

CaSO4*0,5h3O+1,5h3O = CaSO4*2h3O.

Следовательно, при твердении идет процесс, противоположный тому, что происходит при обжиге.

По Ле Шателье, полуводный гипс при затворении водой растворяется в ней до образования насыщенного им раствора. Растворимость полуводного гипса составляет около 7 г на 1 л воды, считая на CaSO4. Полугидрат в растворе вследствие гидратации переходит в двугидрат, растворимость которого составляет 2 г CaSO4 на 1 л воды. Раствор, насыщенный по отношению к полуводному гипсу, пересыщен по отношению к образующемуся двуводному гипсу, поэтому последний будет выделяться из раствора в виде кристаллов. В результате этого раствор становится беднее сернокислым кальцием. Это дает возможность раствориться в нем новой порции полуводного гипса до образования насыщенного раствора, из которого будут снова выделяться кристаллы двуводного гипса. Этот процесс продолжается до полной гидратации и кристаллизации всего полуводного гипса.

А. А. Байков указывает, что при твердении полуводного гипса, кроме процессов растворения и кристаллизации, имеет значение процесс коллоидации. Когда раствор станет насыщенным по отношению к полугидрату, действие воды на полугидрат вследствие большого их химического сродства продолжается на поверхности (топохимически). Образующийся при этом двуводный гипс не может переходить в раствор, так как последний является по отношению к нему пересыщенным. Поэтому он будет выделяться в коллоидально-дисперсном состоянии, которое обусловливает пластичность затворенного водой вяжущего вещества. Выделившийся в коллоидальном состоянии двугидрат с течением времени переходит в кристаллическую форму, причем потеря пластичности вызывается образованием большого числа кристаллов и трением, возникающим при их соприкосновении.

Процесс твердения строительного гипса можно, по А. А. Байкову, разделить на три периода: первый - растворение и образование насыщенного раствора, второй - образование коллоидальной массы в виде геля, третий - кристаллизация с превращением геля в кристаллический сросток. Указанные периоды не следуют один за другим в строгой последовательности, а налагаются один на другой так, что, например, при не закончившихся во всей массе материала процессах коллоидообразования, характерных для второго периода, могут в известных частях твердеющей массы идти уже процессы кристаллизации, характерные для третьего периода.

П. А. Ребиндер и Е. Е. Сегалова считают, что при твердении происходит растворение в воде первичной твердой дисперсной фазы вяжущего вещества с образованием раствора, пересыщенного по отношению к кристаллам новообразований, которые выкристаллизовываются из этого раствора с образованием пространственной структуры твердения, т. е. затвердевшего искусственного камня. Промежуточной стадией является переход ионов из решетки вяжущего в водную среду и гидратация их в этой среде. Связывание растворенных компонентов в новообразования приводит к дальнейшему растворению частиц исходного вяжущего.

Развитие структуры твердения при выкристаллизовывании новообразований протекает, по П. А. Ребиндеру и Е. Е. Сегаловой, в два этапа. В течение первого формируется каркас кристаллизационной структуры с возникновением контактов срастания между кристалликами новообразований. В течение второго этапа ранее возникший каркас обрастает, т.е. растут составляющие его кристаллики. Такое обрастание приводит к повышению прочности, но при известных условиях может явиться и причина появления внутренних напряжений, вызывающих понижение прочности. Наибольшая конечная прочность обуславливается возникновением кристалликов новообразований достаточной величины при минимальных напряжениях, сопровождающих формирование и развитие кристаллизационной структуры.

Независимо от того, идет ли процесс через раствор или в твердой фазе при взаимодействии строительного гипса и других вяжущих с водой, несомненно, возникает коллоидная система. Новообразования представлены частицами коллоидных размеров, которые образуют коллоидную структуру, обладающую всеми свойствами, присущими коллоидным системам и значительно влияющими на процесс твердения.

Рост прочности связан с кристаллизацией новообразований и ростом мелких кристаллов. Перекристаллизация же, протекающая в уже сформировавшемся сростке, может снизить прочность.

В зависимости от требуемой удобообрабатываемости воду для затворения строительного гипса добавляют в количестве, значительно превышающем необходимое для образования двугидрата. После превращения полуводного гипса в двуводный излишняя вода обволакивает кристаллы двуводного гипса, разделяя их. Для увеличения механической прочности необходимо последующее за гидратацией сращивание кристаллов двуводного гипса, которое происходит при испарении воды вследствие высыхания твердеющей массы. При высыхании за счет гипса, растворенного в испарившейся воде, происходят рост и сращивание между собой множества игольчатых кристаллов двугидрата. После полного высушивания твердение гипса заканчивается и дальнейшего нарастания прочности не происходит.

Происходящее при высыхании твердеющей массы нарастание прочности можно ускорить путем сушки твердеющего гипса, причем прочность высушенных до постоянного веса изделий соответствует примерно прочности, достигаемой в обычных условиях к 7-28 суткам. Температура сушки не должна превышать 65 С во избежание обратной дегидратации двуводного гипса.

Твердение полуводного гипса сопровождается выделением тепла в количестве 27 ккал на 1 кг полуводного гипса. При этом сравнительно ненамного повышается температура. Она достигает 40-50 С только при изготовлении крупных изделий без добавки песка.

Строительный гипс является быстросхватывающимся и быстротвердеющим вяжущим веществом. Обычно он схватывается через 5-15 мин. Это вызывает ряд неудобств, так как затворенный гипс нужно применить в дело до начала схватывания. При нарушении процесса схватывания будут разрушаться уже образовавшиеся кристаллические сростки и значительно снижаться прочность. Поэтому приходится либо затворять гипс малыми порциями, чтобы использовать его до начала схватывания, либо добавлять к гипсу различные вещества, замедляющие сроки схватывания. К таким веществам относятся: кepaтиновый замедлитель, замедлитель БС, не активированный и  активированный известью костный и мездровый клей, сульфитно-спиртовая барда, бура, казеин и ряд других веществ.

При заводском изготовлении гипсовых строительных деталей и твердении их на холоду требуется ускорять схватывание строительного гипса. Для этого к нему добавляют двуводный гипс, поваренную соль, сернокислый калий и натрий, серную кислоту, щелочи; кремнефтористый натрий, фтористый натрий и ряд других веществ. Чаще всего применяют добавку двуводного гипса, поваренной соли или смеси их друг с другом (около 1% гипса и около 0,5% соли). При добавке двуводного гипса следует учитывать, что как ускоритель схватывания более эффективен так называемый вторичный двугидрат в виде молотого боя затвердевших гипсовых изделий.

Замедлители схватывания уменьшают скорость растворения или растворимость полуводного гипса и следовательно понижают степень его пресыщения, вызывающую кристаллизацию. В частности, действие клея объясняется тем, что он образует коллоидный раствор, уменьшающий скорость растворения полугидрата и задерживающий процесс кристаллизации двуводного гипса. Органические вещества, дающие коллоидные растворы оказывают на скорость схватывания гипса такое же влияние.

Ускорители схватывания действуют в ином направлении. Одни из них повышают растворимость полуводного гипса, другие (например, двуводный гипс) образуют центры кристаллизации, ускоряющие процесс схватывания. Повышение температуры ускоряет схватывание строительного гипса. Однако после определенного предела (40 - 60 С) схватывание его начинает замедляться, а при температуре свыше 100 0С, при которой упругость диссоциации паров воды двугидрата достигает упругости паров кипящей воды или превышает ее, схватывание практически прекращается, так как полуводный гипс уже не может переходить в двуводный.

Сегодня у нас в продаже: Гипс строительный Г 5. Гипсовое вяжущие Г-5 для изготовления строительных смесей, цена за тонну с учетом доставки по г. Москва.

См. далее по теме: Свойства строительного гипса и его применение в строительстве; Сырьевые материалы строительного гипса; Нагревание строительного гипса; Производство строительного гипса; Твердение строительного гипса.

www.voscem.ru

Химия строительных материалов | Гипсовые вяжущие вещества

Рассмотрение воздушных вяжущих начнем с гипсовых вяжущих веществ.

Исходным сырьем для получения гипсовых вяжущих может быть:

– природный гипс CaSO4 · 2Н2О;

– ангидрит CaSO4;

– фосфогипс – промышленные отходы производства фосфорной кислоты, содержащие CaSO4 · 2h3O (ежегодно в виде отхода выбрасывают свыше 12 млн т фосфогипса, имеющиеся запасы составляют – 100 млн т) и отходы производства фосфорных удобрений;

– искусственный гипсовый материал, который получают из дымовых газов теплоэлектростанций путем нейтрализации щелочными растворами или твердыми щелочами (содержит 90% CaSO4 · 2Н2О).

Рассмотрим процессы получения гипсовых вяжущих. При нагревании двуводного гипса до 120-170 °С (при атмосферном давлении) протекает реакция дегидратации:

В данных условиях получается β-модификация CaSO4 · 0,5Н2О – строительный гипс. Из двуводного гипса, устойчивого к действию воды, получается продукт (полуводный гипс), обладающий большей внутренней энергией и способный взаимодействовать с водой (за счет изменений, которые произошли в кристаллической решетке двуводного гипса).

Механизм и кинетика процесса дегидратации двуводного гипса изменяются в зависимости от технологических условий его проведения. Если реакция дегидратации протекает в закрытых аппаратах при повышенном давлении, когда среда насыщена водяными парами, вода выделяется из гипса в капельно-жидком состоянии и получается α-модификация CaSO4 · 0,5Н2О(высокопрочный "медицинский" гипс):

Удельная поверхность частичек у β-модификации в 2,5-5 раз выше, чем у α-модификации, следовательно, выше водопотребность, но прочность отверждённого (после гидратации) продукта ниже. Прочность на сжатие гидратированного продукта α-модификации CaSO4 · 0,5Н2Оможет достигать 60-70 МПа.

Путем обжига гипсового камня при высокой температуре (600 – 800°С) получают ангидритовое вяжущее:

.

Данное вяжущее можно получить и из природного ангидрита измельчением с добавлением активаторов твердения.

При температуре 900-1000°С обжигом в восстановительной среде получают эстрих-гипс (кальцинированный гипс). Большая часть ангидрита CaSO4 при этом не изменяется, а меньшая (10-20%) переходит в оксид кальция (на поверхности CaSO4)

2.2.2. Воздушная известь

Сырьем для получения воздушной извести является мел, известняк, доломит (СаСО3 · MgCO3), с содержанием глинистых примесей не более 6%, отходы мраморной промышленности. Известняк состоит в основном из карбоната кальция СаСО3. Обжиг известняка проводят при 900-1200°С по реакции:

При обжиге масса уменьшается почти в 2 раза, так как М(СаСО3) = 100 г/моль, М(СаО) = 56 г/моль. Поэтому продукт обжига имеет пористую структуру, обладает большим избытком энергии и активно взаимодействует с водой.

Гашение воздушной извести протекает по реакции:

Переход оксида кальция в гидроксид сопровождается структурными изменениями. Происходит образование тонкодисперсного продукта (объем гидратированной извести больше, чем негашеной), что связано, прежде всего, с высокой экзотермичностью процесса.

Для получения извести-пушонки необходимо 60-80% Н2О от массы извести. Известковое тесто в виде водной суспензии содержит 50% частиц Са(ОН)2. Известковое молоко (взвесь Са(ОН)2 в воде) имеет вид жидкости и плотность 1300 кг/м3.

В строительстве воздушная известь применяется в виде пушонки, смешиваемой с песком и водой, либо в виде известкового теста, в которое вводится песок. И в том, и в другом случае получается известковый строительный раствор.

Известковый строительный раствор на воздухе постепенно твердеет за счет:

– высыхания раствора и кристаллизации Са(ОН)2;

– карбонизации (под действием углекислого газа)

Добавление песка необходимо для уменьшения усадки, удешевления смеси и улучшения твердения извести (облегчает доступ СО2 внутрь связующего).

3ys.ru


Смотрите также