Теория твердения полуводного гипса

Производство высокопрочного гипса

Высокопрочный гипс состоит в основном из α-полугидрата. Его получают, когда вода выделяется из кристаллической решетки двугидрата в капельно-жидком состоянии. Такие условия создаются либо при дегидратации в автоклавах, либо при варке в жидких средах.

Автоклавная технология такова:

· Загрузка гипсового камня в виде кусков или щебня в автоклав

· Повышение давления (от 1,3 (0,13 МПа) до 7 ат) и нагрев материала в автоклаве (до 124-174 ⁰С)

· Пропарка под давлением

· Сушка полугидрата при температуре не ниже 90 ⁰С

Получение высокопрочного гипса в жидких средах:

Преимущества способа – в жидкой среде можно изменять температуру, давление, выбирать реагенты - активизаторы, их концентрацию и др. Все реакции в жидкой среде идут полнее. Лучше теплопередача. Процесс можно осуществлять непрерывно. Процесс дегидратации в жидкой среде идет несколько минут (в автоклаве несколько часов)

Недостатки способа – конечный продукт представляет собой жидкую массу с температурой 90-100 ⁰С. Если массу сразу не использовать для производства изделий, то требуется сушка массы.

Варка гипса по этому способу осуществляется в растворах солей (хлористый кальций), температура кипения которых 105-110 ⁰С. Возможна варка в растворах ПАВ, под давлением и при температуре 130 ⁰С.

Формовочный гипс предназначен для изготовления форм в фарфорово-фаянсовой, машиностроительной, металлургической и др. отраслях.

Медицинский гипс имеет короткие сроки схватывания, повышенную белизну и не содержит растворимых примесей.

Твердение вяжущего заключается в постепенном превращении пластичного теста в камнеподобную массу. Процесс твердения сопровождается радом химических и физико-химических превращений.

Началом твердения является схватывание. В процессе схватывания пластичная масса начинает уплотняться, густеть – это начало схватывания. Затем масса окончательно теряет подвижность, но не обладает существенной прочностью – это конец схватывания. Дальнейшие химические и физико-химические превращения ведут к постепенному нарастанию прочности, то есть твердению.

С химической точки зрения твердение полуводного гипса представляет собой реакцию его гидратации:

CaSO₄*0,5H₂O + 1,5 H₂O = CaSO₄*2H₂O + Q

С физико–химической точки зрения теория твердения такова: При совмещении полугидрата с водой начинается растворение его. Далее начинается кристаллизация новообразований из насыщенного раствора. При этом возникают зародыши новой фазы, а затем происходит их рост. Однако возникновение зародышей и их рост еще не предопределяет прочности. Определяющим в получении прочности является возникновение пространственной структуры твердения, т.е. срастание отдельных кристаллов в сплошной каркас.

Изменять условия срастания можно введением в водную суспензию гипса различных добавок-модификаторов.