Гипс - минерал, описание, свойства, месторождения и фото. Камень Гипс
Для многих народов гипс был кормильцем. Но ведь и целые города строились из гипса! Выпиленные из кристаллического гипса блоки пошли на возведение стен города Рисафа (Сирия). Белый камень ослепительно сияет на жарком солнце даже сегодня, когда от города остались лишь живописные руины...
Скульпторы всего мира не могли бы работать, если на свете не было легкого, недорого и удобного в деле материала по имени гипс. Ценят гипс и травматологи, и маляры-штукатуры, и производители бумаги.
Физические свойства гипса
Кристаллы толсто- и тонкотаблитчатые, иногда очень крупные. Агрегаты плотные, зернистые, листоватые, волокнистые (селенит). Цвет кристалла – белый, часто прозрачен, бывает серым и розовым от примесей. Черта белая. Блеск стеклянный, у волокнистых разностей гипса – шелковый. Твердость 2 по шкале Мооса. Плотность 2,3 г/см3.Химическая формула – Ca(SO4)2H2O.
Происхождение и месторождения
По происхождению гипсы различны. В одних месторождениях сосредоточен минерал, скопившийся как морской осадок, химически измененный во время высыхания рапных озер. В других местах гипс образовался в результате выветривания соединений и отложений самородной серы – в этом случае залежи полезного ископаемого часто загрязнены глинами и обломками горных пород.Месторождения гипса встречаются на всех континентах. Крупные российские разработки ведутся на Урале и Кавказе. Добывается гипс в горных районах Азии и Америки (США – чемпион гипсового производства), в предгорьях Альп.
Лечебные свойства гипса
Официальная медицина широко использует вяжущие свойства гипса. Гигроскопичность материала позволяет использовать его в качестве эффективного средства от потливости. Гипсово-масляная эмульсия применяется во врачебной косметологии в качестве вещества, восстанавливающего тургор кожи.Не так давно наука выяснила: кристаллическая структура гипса словно нарочно создана для удержания ионов тяжелых металлов. Литотерапевты откликнулись на открытие: сегодня все большее распространение получает влажное оборачивание в дробленый гипс. Кальций и сера буквально вытягивают вредные вещества из кожи и тем самым постепенно оздоравливают организм.
Рассматривание селенитового (селенит – волокнистая разновидность кристаллического гипса) шара помогает успокоению нервной системы с одновременной концентрацией внимания.
Магические свойства гипса
Главное магическое свойство гипса – способность к поглощению страстей. Именно поэтому владение гипсовыми украшениями рекомендовано людям нервным, вспыльчивым, горячим. Овны и Козероги, Львы и Стрельцы могут с успехом использовать гипсовые талисманы для оптимизации собственного поведения.Использовать гипсовые кристаллы в магических ритуалах сложно: камень умеет показать человеку суетность его затей, убогость целей, примитивность действий. Магически деструктивная роль гипса полезна для убежденных гордецов и самоуверенных недоучек, но может сослужить плохую службу человеку, не слишком уверенному в себе.
Использование гипсовых украшений
Помимо чисто практического использования, гипс может применяться в качестве отличного интерьерного украшения. Речь в данном случае идет не о гипсовой лепнине, частом архитектурном элементе помещений, а о кристаллических образованиях.«Розы пустыни» - так зовут сростки плавно искривленных гипсовых пластинок, действительно напоминающие цветы. Сходство особенно сильно, если размер природного агрегата не превышает размера цветка садовой розы, цвет пластинок бел до полупрозрачного, а сами «лепестки» тонки, как настоящие лепестки.
Подобные экземпляры сравнительно редки и потому дороги. Чаще же «розы пустыни» невзрачны, добываются местными собирателями сотнями, продаются на вес... Тем не менее, даже самая скромная гипсовая «роза» кремового оттенка может стать интерьерным объектом любования и источником позитивных эстетических впечатлений.
Кристаллы гипса в природе могут вырастать до исполинских размеров и при этом отличаться завидным оптическим качеством. Однако в огранку гипс попадает редко: кристаллические друзы минерала сами по себе очень разнообразны и весьма декоративны. Коллекцию гипсовых кристаллов можно собирать всю жизнь, но отобразить все формы природного разнообразия вряд ли удастся!
Гипс в искусстве
Бесцветные пластинчатые кристаллы гипса в русской языковой традиции именуются «марьиным стеклом». Название пришло из прошлого. В старину такой гипс (особенно экземпляры с перламутровым отливом) использовался для обрамления образов. Особенно часто прозрачный или радужно отливающий гипс шел на украшение икон Девы Марии. Отсюда и «марьино стекло».Найденный в позапрошлом веке на Урале волокнистый гипс сразу сделался предметом обожания у любителей элегантных безделушек. Минерал, словно светящийся внутренним светом, получил звучное имя «селенит» и сделался главным материалом для изготовления фигурок. Некоторые разновидности селенита, обладая эффектом астеризма, позволяют вырезать мистически мерцающие скульптурные миниатюры.
Ювелирные изделия из кристаллического гипса имеют скорее сувенирный характер. Недолговечность камня, чрезвычайно подверженного абразивному износу, не позволяет кабошонам и выточенным из гипсового монолита кольцам долго сохранять свою привлекательность.
Обезвоженный гипс, называемый ангидритом, по виду и свойствам напоминает мрамор. Популярные некогда кабинетные письменные приборы в течение двух веков резались в том числе и из ангидрита. Сегодня этот минерал идет на изготовление скульптурных украшений интерьера.
Ошибаются, однако, те покупатели статуэток из ангидрита, которые размещают приобретения в оранжереях, зимних садах, бассейновых и прочих влажных помещениях. В присутствии воды ангидрит впитывает влагу, постепенно (не обязательно пропорционально) увеличивается в размере и теряет декоративность.
Гипс - природный минерал из класса сульфатов. Из всех природных сульфатов в строительной индустрии имеет наибольшее значение. В природе находится в виде дигидрата - двуводный сульфат кальция CaSO 4 . 2H 2 O и в безводном состоянии - ангидрит CaSO 4 .
В основном гипс используют преимущественно как сырье для производства низко- и высокообжиговых гипсовых вяжущих и в качестве добавки, вводимой при помоле клинкера портландцемента и его разновидностей с целью регулирования сроков схватывания.
Другим направлением использования природного гипса является изготовление стеновых и перегородочных изделий, что обусловлено его низкой теплопроводностью: при 30°С 0,28-0,34 Вт/(м.K).
Природный двуводный гипс - горная порода осадочного происхождения, сложенная в основном из крупных и мелких кристаллов CaSO 4 . 2H 2 O. Сростки кристаллов гипса могут образовывать гипсовые розы . Плотные образования гипса называют гипсовым камнем .
Структурные различия
По внешнему виду и строению горной породы различают:
- кристаллический прозрачный гипс;
- пойкилитовый
или песчанистый гипс - кристаллы, переполненные песком.
Пойкилит (англ. Poikilite) - кристалл или зерно, в котором содержатся многочисленные включения других минералов, которые были захвачены во время роста индивида.
- гипсовый шпат - пластинчатый минерал с плоскими прозрачными кристаллами слоистой структуры, индивиды довольно крупных размеров, прозрачные (марьин глаз);
- селенит - параллельно-тонковолокнистый гипс, желтоватого цвета с шелковистым блеском
- зернистый гипс;
- алебастр
Различают кристаллическую, волокнистую, зернистую и песчанистую разности гипса.
Под разностью подразумевают совокупность минеральных индивидов одного минерального вида, различающиеся по морфологическим признакам. Например, разности гипса: "марьино стекло" - пластинчатый гипс, селенит - волокнистый гипс.
Гипс образует сплошные мраморовидные массы, жилковатые скопления, а также единичные кристаллы и друзы. Облик его кристаллов обычно пластинчатый, столбчатый и игольчатый.
Физические свойства гипса
Кристаллическая решетка двуводного гипса и ангидрита
В кристаллической решетке двуводного гипса каждый атом кальция окружен шестью комплексными группами, состоящими из четырех тетраэдров и двух молекул воды. Структура кристаллической решетки этого соединения слоистая. Слои образованы, с одной стороны, ионами Са 2 + и группами SO 4 -2 , а с другой - молекулами воды. Каждая молекула воды связана как с ионами Са 2+, так и с ближним сульфатным тетраэдром. Внутри слоя, содержащего ионы Са 2 + и SO 4 -2 имеются относительно прочные (ионные) связи, в то время как в направлении к слоям, содержащим молекулы воды, связь слоев значительно слабее. Поэтому при тепловой обработке двуводный гипс легко теряет воду (процесс дегидратации). На практике этот процесс можно проводить до различной степени его завершенности и в зависимости от этого получать гипсовые вяжущие различных модификаций с различными свойствами.
В кристаллической решетке ангидрита ионы серы располагаются в центрах тетраэдрических групп кислорода, а каждый ион кальция окружен восемью ионами. Большей частью ангидрит образует сплошные массы, но встречаются кубические, короткостолбчатые и другие кристаллы.
Нагревание гипса
Под паяльной трубкой гипс теряет воду, расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На кривых нагревания гипса наблюдаются три эффекта:
- при 80-90°С выделяется некоторое количество Н 2 0;
- при 140°С гипс переходит в полугидрат;
- при температуре 140-220°С происходит полное выделение воды;
- при температуре 400°С гипс оказывается намертво обожженным.
Растворимость гипса
Гипс обладает заметной растворимостью в воде (около 2 г/л при 20°С). Замечательной особенностью гипса является то, что растворимость его при повышении температуры достигает максимума при 37-38 °С, а затем довольно быстро падает.
Наибольшее снижение растворимости устанавливается при температурах свыше 107 °С вследствие образования "полугидрата" - CaSO 4 . 0,5H 2 O. Растворимость гипса увеличивается в присутствии некоторых электролитов (например, NaCl, (NH 4) 2 SO 4 и минеральных кислот).
Из раствора гипс кристаллизуется в виде характерных игольчатых кристаллов, белых или окрашенных примесями.
Гипс от греческого - штукатурка, легко определяется по следующим свойствам:
- низкая твердость;
- обильный возгон воды в закрытой трубке;
- в пламени спиртовки белеет (мутнеет) и рассыпается в порошок, плавится в белую эмаль, которая дает щелочную реакцию;
- относительно плохо растворяется в воде и кислотах.
Растворение ангидрита ⎼ это непосредственное взаимодействие воды и сульфата кальция, насыщение наступает, когда энергия гидратированного иона станет равна энергии иона в решетке. Обычно такое растворение сопровождается небольшим тепловыделением (не всегда и не для всех солей). Основным фактором влияния при этом является температура.
Процесс растворения солей зависит и от свойств растворителя (воды), его минерализации, состава и рН-среды. Так, растворимость гипса возрастает с увеличением от содержания в воде солей хлористого натрия и магния. В дистиллированной воде растворимость гипса составляет 2 г/л, а в высококонцентрированных растворах NaCl (100 г/л) или MgCl (200 г/л) растворимость гипса увеличивается соответственно до 6,5 и 10 г/л.
Гипс хорошо растворяется в щелочах и соляной кислоте. С ростом концентрации раствора щелочи от 0,1 н. до 1 н. растворимость гипса резко возрастает. Таким образом, в зависимости от минерализации и состава растворителя скорость растворения гипса может изменяться в широких пределах, что необходимо учитывать при его выщелачивании из породы.
CaSO 4 + NaCl = NaSO 4 + CaCl 2
CaSO 4 + MgCl = MgSO 4 + CaCl 2
Разновидность гипса
Селенит
Селенит - это волокнистая разность гипса, полупрозрачный минерал, прочнее алебастра. Мягкий, твёрдость 2 по шкале Мооса (легко царапается ногтем). В качестве включений может содержать глину, песок, редко - гематит, серу, органические примеси.
Имеет шелковистый блеск. После полировки благодаря параллельно расположенным волокнам имеет красивый переливчатый оптический эффект, аналогичный эффекту кошачьего глаза..
Цветовая гамма представлена розовыми, голубыми, желтыми и красновато-перламутровыми оттенками. Можно встретить и кристально-белый селенит.
Применяется как поделочный камень для изготовления бижутерии, фигурок, резных художественно-бытовых изделий. Легко шлифуется наждачной бумагой и хорошо полируется. Изделия из селенита легко затираются и теряют полировку из-за малой твёрдости и после эксплуатации требуют повторной обработки.
Алебастр
Название "alabastrites", появилось от названия города Алебастрон в Египте, где камень добывался. Алебастр высоко ценился и использовался для изготовления маленьких сосудов для парфюмерных изделий и ваз для мазей. Нарезанный тонкими листами, алебастр достаточно прозрачен поэтому использовался для "остекления" окон.
Сегодня алебастр это основное сырье для производства гипса - порошкообразного вяжущего материала, получаемого путём термической обработки природного двухводного гипса CaSO 4 . 2H 2 O при температуре от 100°C и выше.
Напомню, что алебастр - наиболее чистый тонкозернистый гипс, напоминающую по внешнему виду мрамор, белого цвета или светлоокрашенный.
Ангидрит
Ангидрит (от др.-греч. "лишённый воды") - безводный сульфат кальция. Ангидрит может быть белым, голубоватым, сероватым, реже красноватым.
При добавлении воды увеличивается в объёме примерно на 30 % и постепенно превращается в двуводный гипс.
Отложения ангидрита образуются в осадочных толщах главным образом в результате обезвоживания отложений гипса.
Ангидрит иногда используется как дешёвый декоративно-поделочный камень, по твёрдости занимающий промежуточное положение между яшмой, нефритом и агатом, с одной стороны, и мягким селенитом и кальцитом - с другой.
В наши дни применяется для производства безобжиговых и высокообжиговых гипсовых вяжущих веществ, а также в качестве добавки для производства цемента.
Название гипс происходит от греческого слова gipsos - гипс или мел. Гипс - один из самых распространенных в мире минералов. Другие названия минерала и его разновидностей: шелковистый шпат, уральский селенит, гипсовый шпат, девичье или марьино стекло.
Гипс является водным сульфатом кальция. Окраска минерала бывает белой, розоватой, желтовато-кремовой.
Месторождения . В Архангельской, Вологодской и Владимирской областях, по Западному Приуралью, в Башкирии (пермского возраста); в Иркутской области, на Северном Кавказе, в Дагестане и Средней Азии (юрского возраста), в США, Канаде, Италии, Германии и Франции.
Генетическая классификация - Сингония моноклинная.
По происхождению и нахождению в природе гипс тесно связан с ангидридом. Это типичный морской химический осадок. Среди осадочных пород образует пласты, часто ассоциируется с ангидритом, галитом, самородной серой, иногда нефтью, может образоваться при гидратации ангидрита.
Гипс также образуется в зоне выветривания сульфидов и самородной серы, при этом возникают плотные или рыхлые массы, обычно загрязненные глинистыми и другими примесями - так называемые гипсовые шляпы. Как и ангидрит, гипс встречается в продуктах гуморальной деятельности.
Применения . Гипс употребляется в сыром и обожженном виде. При нагревании до 120-140 градусов переходит в полугидрат CaSO4*0,5H2O (полуобожженный гипс или алебастр), при более высоких температурах получается обожженный гипс (строительный гипс).
Обожженный гипс применяется для лепных работ, в архитектуре, для штукатурки, в медицине, в цементной и бумажной промышленности. Сырой гипс используется при производстве портландцемента, для ваяния статуй и в качестве удобрения. Волокнистый гипс-селенит (особенно из района Кунгура на Урале) - широко применяется для поделок.
Физические свойства
а) Кристаллы толсто- и тонкотаблитчатые, иногда очень крупные; характерны двойники - ласточкин хвост,
б) Агрегаты плотные, зернистые, листоватые, волокнистые (селенит),
в) Цвет белый, часто прозрачен, также серый и розовый от примесей. Черта белая,
г) Блеск стеклянный, у волокнистых разностей шелковый,
д) Спайность весьма совершенная по (010). По спайности можно отщеплять тонкие листочки,
е) Твердость 2 по шкале Маоса, чертится ногтем,
ж) Плотность 2,3.
Химическая формула - Ca*2H2O.
Лечебные свойства
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.
Магические свойства
Гипс известен всем нам как матерная для копирования скульптур известных мастеров и как лечебное средство для сращивания переломов. Но только ли так можно использовать этот минерал? Оказывается, гипс является еще и лекарством от гордыни человеческой. Гипс строго следит за людьми, склонными к высокомерию и повышенному чувству собственной значимости, создавая на энергетическом уровне ситуации, когда гордец оказывается в безысходном положении, например при переломе конечностей. Это не значит, что камень способствует получению травмы - травмы мы получаем из-за собственной самонадеянности и беспечности (за исключением несчастных случаев). Гипс показывает неприглядность поведения человека самым нетрадиционным способом - он помогает излечиться от увечья, не требуя в награду ни благодарности, ни признательности.
Гипс пассивен. Он не стремится подчинить себе волю человека, подсказывает ему, как правильно поступить, не притягивает вожделенные успех, материальное благополучие, любовь и удачу.
В строительном деле гипс находится на втором месте после цементно-песчаных смесей. Неприхотливость материала, отличная экологичность и относительно несложная технология использования стали причиной массового использования строительного гипса для производства безопасных блоков, элементов отделки и даже предметов интерьера.
Производство гипсовой массы
Сырьем для производства гипса строительного назначения являются природные залежи гипсового камня в форме безводного ангидрида — сульфата кальция, его двухводной модификации CaSO 4 *Н 2 О, а также огромное количество промышленных отходов химического и металлургического сектора производства.
Технология производства гипса состоит из трех последовательных операций:
- Очистка, фракционирование и предварительный помол сырья;
- Термообработка при различной температуре, от 160 о С до 1000 о С;
- Окончательный домол термообработанной массы гипса до пылевидного состояния, подсушка и фасовка строительного материала в герметичную упаковку.
Общая технология производства гипса разделяет вяжущий гипсоматериал на две категории - быстро схватываемый, или полуводный материал, и медленно застывающий гипсовый камень. К первой группе относят строительный и высокопрочный формовочный гипсоматериал, ко второй — менее прочный ангидридовый цемент и высокообжиговый камень, именуемый по старинке эстрих-гипсом.
В процессе нагрева до 180 о С сырье — двухводный гипсокамень распадается на две модификации, после разделения на ситах высокопрочный α-гипс используется для изготовления гипсокамня, блоков и форм, β-модификация разделяется на несколько категорий, наиболее вязкая, с высокой прочностью на изгиб, применяется для строительных целей, остальное в качестве декоративного и вспомогательного материала.
Разновидности гипсового камня
Кроме химсостава, свойства и характеристики гипса в значительной степени зависят от структуры сырья. Например, кроме природного алебастрового камня, обладающего выраженной поликристаллической структурой, для производства используют волокнистую разновидность кальциевого ангидрида - селенит.
Все разновидности гипса, от строительного до декоративного или архитектурного, получают путем варьирования содержания селенита, алебастра, сырого гипсового камня, тонкомолотых отходов сульфата кальция, подвергнутых термообработке при различной температуре. После фракционирования сырца по степени помола гипс разделяют на три группы:
- А — быстротвердеющие или алебастровые материалы;
- Б и В - смеси с временем затвердевания до 15 мин;
- Г — строительные гипсовые материалы.
Чем мельче зерно, тем быстрее твердеет материал.
Строительный или высокомарочный гипс
Для проведения строительных работ применяют не самые прочные марки гипса, более важным считается равномерность застывания и относительно большое водопоглощение, обеспечивающее смесям высокую пластичность. Для производства строительных материалов из гипса, шпаклевок, гипсовых штукатурных смесей используют β-модификацию средней тонкости помола.
За счет специальных смачивающих и замедляющих схватывание добавок с гипсовым раствором можно работать практически, как с цементно-песчаной смесью. Благодаря этому уменьшается усадка гипса и риск возникновения трещин в строительном материале.
Высокопрочный гипсовый камень
Тонкомолотые α-модификации гипса сырца используются для изготовления готовых строительных элементов отделки, например, искусственного облицовочного камня, гипсокартонных листов, противопожарных перегородок и плит для укладки напольного покрытия.
Высокопрочные гипсовые смеси могут применяться для отделки стен каркасных зданий, потолочных перекрытий, деталей интерьера. На 100 кг термообработанной сырцовой массы приходится не более 20% высокопрочной фракции, поэтому материал получается достаточно дорогой и в чистом виде используется редко. Чаще всего высокопрочный строительный гипс является основой для изготовления огнестойкого или архитектурного материала.
Полимерный камень-гипс
Идея добавить в гипсовую массу полимерные добавки используется достаточно давно. Получают полимерный гипс двумя способами:
- Добавкой водорастворимых полимерных соединений, улучшающих текучесть гипса и смачивание зерна. Водорастворимый полимер, например, поливинилацетатная эмульсия или водный раствор карбоксицеллюлозы, увеличивают стойкость материала к ударам и знакопеременным нагрузкам;
- Насыщение поверхности готовой отливки из строительного гипса летучими полимерными композициями, чаще всего на основе полиуретана или полипропилена.
В обоих случаях тонкая пластина из строительного гипса получается достаточно упругой и одновременно легкой. Из полимергипса можно легко изготовить недорогую отделку, по фактуре и рисунку имитирующую дорогие породы древесины.
Целлакастовый гипсовый материал
Широкому применению гипсоматериала препятствует один из врожденных его недостатков - высокая хрупкость гипса. Это препятствует изготовлению тонких стяжек или оболочек из строительного гипса. Поэтому строительный материал насыщают специальным армирующим микроволокном, поверхность которого обработана полиуретаном.
В результате прочность строительного материала возрастает на 40-50%, а сопротивление к изгибающим нагрузкам на 150-200%. Целакастовый гипс широко используется в медицинских учреждениях для наложения фиксирующих повязок при переломах и тяжелых травмах конечностей.
Скульптурный или формовочный гипсоматериал
Обычный строительный гипс после небольшой модификации полимерными смолами и двухатомным спиртом превращается в массу, из которой можно изготовить модель, оттиск, барельеф любой сложности.
Формовочный материал из гипса нельзя разводить водой, как это обычно делается для строительного гипса. В комплекте к белому или бежево-серому порошку тонкого помола придается специальный растворитель на водно-спиртовой основе. Благодаря применению растворителя удается достичь практически нулевой усадки материала. Поэтому из скульптурного гипса нередко изготавливают сувенирную продукцию и слепки с предметов с мельчайшей резьбой или гравированием, например, при копировании редких монет, артефактов, старинных наград.
Акриловый гипсоблок
Строительный гипс достаточно просто превратить в домашний вариант самодельного фаянса. Достаточно выполнить замес с предварительной добавкой однокомпонентной акриловой смолы. В результате получается легкая и очень твердая отливка, которую можно обрабатывать резьбой, шлифовкой, сверлением. Например, сделать из строительного гипса декоративную лепнину или вазы под старинный фарфор.
В строительном деле смеси из акрила и гипса используются для изготовления облицовки стен из гипсоблоков и формирования черновой основы самовыравнивающихся наливных полов.
Полиуретановый гипсоматериал
Использование нетканых полиуретановых полотен и волокон со специально обработанной поверхностью позволило создать принципиально новый материал для изготовления иммобилизующих повязок, жгутов и накладок, фиксирующих конечности и части тела при тяжелых травмах.
В отличие от целлокастового гипса, полиуретановый гипсоматериал обладает высокой прочностью и достаточной гибкостью отливки, чтобы снизить дискомфорт от его использования. Полиуретановый материал получают из строительного с помощью специальной процедуры пересева молотой массы и выделения наиболее крупного зерна одного размера. В результате переработки черновой массы строительного гипса получается отливка с огромными порами, обеспечивающими свободный доступ воздуха к тканям тела.
Белый гипсовый камень
Строительный гипс служит сырьем для изготовления так называемых белых или стоматологических гипсоматериалов. Белый цвет получается за счет глубокой очистки исходного сырья, удаляются окислы серы, сульфаты тяжелых металлов, железа, органические примеси, обычно окрашивающие строительный гипс в серовато-бежевый цвет.
Из белого тонкомолотого камня изготавливают смеси для формования оттисков, необходимых для последующего протезирования или лечения. Белый камень отличается от строительного материала целым букетом дополнительных качеств:
- В составе гипсовой отливки не должно быть раздражающих или токсичных материалов;
- Отсутствие усадки формы из белого гипса;
- Минимальное водопоглощение;
- Быстрое схватывание гипсовой матрицы.
К сведению! Белый гипс, как правило, обеспечивает очень высокие характеристики оттиска, поэтому его нередко используют для изготовления литейных форм ювелирных изделий. В форму из строительного гипса льют детали весом размером не менее 3г.
Мелкозернистый гипс
Уменьшение размеров зерна строительного гипса способно существенно улучшить две основные его характеристики:
- Увеличивается прочность материала под воздействием изгибающих нагрузок;
- Выше гибкость отливок небольшой толщины.
Отливка на основе α-гипсового зерна тонкого помола способна показать прочность в 350-400 кг/см 2 . Единственное ограничение, с которым приходится считаться, - это высокая усадка, поэтому строительный гипс на основе мелкого зерна используют для ремонтных работ и изготовления высокопрочных покрытий.
К сведению! Из мелкозернистого гипса после вакуумирования и высокотемпературного отверждения смеси можно легко изготовить тонкий лист, по виду и свойствам практически идентичный упаковочному картону.
Жидкий гипсовый материал
Если вместо воды для замеса строительного гипса использовать спиртовые гликолевые растворы, то материал можно достаточно долго хранить в неизменном состоянии. Жидкий гипсовый материал применяется для выполнения ремонтных и термоизоляционных работ. После добавления водного раствора хлорида кальция и поваренной соли жидкий гипс можно закачивать под давлением в трещины стен или плит перекрытия. Для ремонта фундамента жидкость используют только в комплексе с полимерными смолами, например, полиуретанами.
Водостойкий гипсокамень
При всех своих достоинствах обычный строительный гипс остается достаточно чувствительным к воздействию влаги или конденсата. Влагостойкий материал ГКВЛ изготавливают с использованием термореактивных полимерных порошков, а иногда и просто тонкоизмельченного полистирола, добавляемых в сухой строительных гипс на этапе формования плиты.
После отверждения строительные плиты подвергают термообработке, и материал приобретает водостойкие качества.
Огнеупорный блок
Термостойкий или даже огнеупорный гипсоблок в промышленных масштабах изготавливают на основе обычного строительного гипса и огнестойких добавок. Подобный материал можно изготовить даже собственными руками по следующему рецепту:
- 30% веса высокомарочного строительного гипса и столько же воды;
- 15% молотой золы или шамотной пыли;
- 4% окиси алюминия, можно взять промытую тощую белую глину;
- По 2% негашеной извести и молотой двуокиси железа.
К сведению! Если необходим строительный гипс по классу Г1 пожаробезопасности, то сложный состав можно заменить тонкомолотым кварцевым песком, правда, нагрев выше 600оС такой гипсовый камень не выдержит.
Архитектурный
Чаще всего под строительным гипсом для архитектурных работ подразумевают модифицированный полиуретановыми волокнами или полистиролом обычный формовочный гипс. Это относительно мягкий материал, и из него можно без особых проблем сделать макет или отлить простейшие элементы лепнины.
Настоящий архитектурный гипс для строительных работ изготавливается на основе гипсового камня, подвергнутого обжигу при температуре 800-1000 о С. Получается очень твердый вязкий строительный гипс, плохо впитывающий воду. Если выдержать технологию приготовления замеса, получится гипсовая отливка с очень твердой и одновременно износостойкой поверхностью.
В отличие от полистирольного архитектурного гипса, из которого в настоящее время мастера любят собирать отделку в стиле XVII века, настоящая лепнина для наружных стен отливалась из высокообжигового строительного гипса. Разница впечатляет. Полистирольный камень стоит от силы 10 лет, старый каленый гипс в условиях климата Санкт-Петербурга выдержал без малого две сотни лет.
Марки гипсовых смесей
В процессе производства термообработанную массу после помола фракционируют по плотности и размеру частиц. В соответствии с ГОСТом № 125-79 материал делят на четыре группы или двенадцать марок.
К первой относят рядовые гипсовые материалы Г2-Г7, прочностью 20-70 кг/см 2 , вторая группа — малоусадочные смеси Г10, Г13-16. Третья группа — высокопрочные Г22-25, к четвертой относят гипсовые смеси со специальными свойствами, например, огнестойкие или высокопористые блоки и камни.
Свойства строительного гипса
Обычный гипсовый блок, используемый для строительных целей, представляет собой высокопористую массу, объем воздушных каналов может достигать 50-55%. Плотность камня из строительного гипса составляет 2,6-2,75г/см 3 , для насыпной массы 900-1000 кг/м 3 в прессованном, но неотвержденном состоянии, строительная смесь может уплотняться до 1400 кг/м 3 .
Сухой твердый гипсокамень легко выдерживает нагрев до 450-500 о С, через 100-120 мин после начала теплового воздействия поверхность начинает отслаиваться до постепенного разрушения. Теплопроводность гипсоблока составляет 0.259 ккал/м град/час при комнатной температуре.
Степень помола
Полученный в процессе обработки перегретым паром под давлением 1,5-2,5Ат строительный гипс сырец условно разделяют на три сорта
- Первый сорт материала соответствует фракции, оставляющей на сите с плотностью отверстий 918 ед. на см 2 не более 15% начального объема. Это наиболее активная и прочная фракция строительного гипса;
- Ко второму сорту относят более вязкие массы с остаточной влагой не более 0.1% массы, после прохождения ситового теста на сетке должно оставаться не более 25%;
- Третий сорт , строительный гипс особо тонкого помола, оставляет на сите не более 2% массы.
Понятно, что чем мельче зерно кальциевого ангидрида, тем быстрее происходит водопоглощение и больше гидравлических связей образуется между отдельными зернами строительного гипса, тем прочнее и тверже поучается гипсовый камень.
Прочность на сжатие и изгиб
Предел прочности для строительного гипса первой категории определяется, как 55 кг/см 2 . Вторая категория после завершения процесса затвердевания должна выдерживать статическую нагрузку на уровне 40 кг/см 2 . Примерно через четыре часа затвердевший строительный камень после подсушивания должен выдерживать до 200 кг/см 2 .
Прочность на изгиб для высушенного камня составляет 30% от статического сжатия для неармированного материала и 65% для армированной массы. Увеличение влажности камня всего на15% может снизить прочность на 40-60%.
Нормальная густота, водопотребность или водогипсовое отношение
Количество воды, требуемое для образования внутренних связей между зернами, зависит от химического состава. Для α-гипса на основе полугидрата требуется 35-38% воды от веса строительного гипсокамня, для более слабого вязкого β-полугидрата, из которого производится основная часть строительного гипсоматериала, необходимо 50-60% водного растворителя.
Густота гипсовой смеси на первых минутах соответствует обойному клею, через 10 мин. это уже густая сметана, и еще через 5 мин. — вязкая, крошащаяся масса. Введением добавок на основе СЖК, квасцовых гелей или даже извести густоту можно стабилизировать, а общее водопотребление строительного материала снизить на 10%.
Армирование гипсовых плит и блоков
Несмотря на внутреннюю однородность застывшей гипсовой массы, прочность блоков и плит на изгиб считается недостаточной. Особенно сложно работать с тонкими плитами и листами. Зачастую падение строительной гипсовой облицовки со стены на пол означает разрушение и накол материала.
Строительные гипсовые блоки армируются полиэфирным рубленым волокном, тонколистовые панели укрепляются введением стекловолокна и распушенной целлюлозы.
Гипс как вяжущий материал
Сухая гипсовая смесь обладает высокой водопоглощающей способностью, например, полугидратный α-гипс обладает поверхностью до 6000 см 2 /г, а более слабая β-модификация - в два раза больше. Небольшое количество гипсовой смеси 3-5%, добавленной в известковый или цементный раствор, может увеличить вязкость на 15%.
Относительно простой и эффективный способ коррекции вязкости любого строительного раствора, но стоит учитывать, что процесс водопоглощения развивается в прогрессии, поэтому остаточная вязкость смеси будет сформирована не ранее чем через 15 минут после добавки материала.
Схватывание гипса
Высокомарочный гипс обладает высокой скоростью затвердевания, на практике для свежеобожженного строительного материала первой категории процесс схватывания должен начаться уже через 4 минуты после разбавления водой. Для гипсового материала второй категории процесс отверждения по стандарту должен начинаться не ранее чем через 6 минут. Понятно, что из-за поглощения водяных паров воздуха гипс, даже будучи тщательно упакованным в водонепроницаемую оболочку, теряет активность, поэтому нормативами на гипсовый материал предельное время начала твердения ограничено 30 минутами. Все, что более того, уже считается непригодным для использования. Общее время схватывания от начала замеса до перехода в твердое состояние не должно превышать 12 мин.
Время схватывания строительного гипса ограничено отрезком времени в 3 часа. Исключение составляет ангидридный цемент, для которого предельный срок схватывания установлен в 24 ч. Если строительный гипсоблок набирает маточную прочность уже через 3-4 ч, в зависимости от температуры и условий замеса, то для ангидридного гипсового кладочного раствора предельный срок установлен, как и для цементно-песчаных смесей, 28суток. Образец из затвердевшего ангидридного гипсового вяжущего должен выдерживать нагрузку на сжатие 50-150 кгсм2.
Твердение гипса
Процесс связывания воды и набора прочности строительным гипсом может сопровождаться расширением твердеющей массы. Чем больше в химсоставе ангидрида в растворимой форме, тем больше степень расширения. Например, полугидрат способен увеличить размер на 0,5%, а для β-модификации материал отливки увеличивается на все 0,8%.
Это приводит к самоупрочнению строительной массы, но не очень удобно, если нужно выдержать максимальную точность слепка, поэтому с эффектом борются с помощью добавок 1% извести или материалов Помазкова. В процессе высыхания строительный гипс дает усадку, поэтому каменные массы большой толщины всегда нагружены внутренними напряжениями.
Строительный гипс: применение
Высокая степень универсальности и очень простая технология приготовления стали причиной огромной популярности гипсового камня. Материал прекрасно обрабатывается, режется, сверлится, клеится. При этом в массе строительного камня практически не процессов старения и деградации, как у пластика или полимер-минеральных плит.
Гипсоблоки и гипсокартонные листы стали одним из наиболее востребованных вариантов облицовки стен в жилых помещениях. Во-первых, высокая пористость гипса дает возможность регулировать влажность естественным образом. Во-вторых, строительный гипс обладает хорошей звукоизоляцией и низкой теплопроводностью.
Материал легко красится и штукатурится, при необходимости с помощью восковой мастики стены можно сделать влагонепроницаемыми для воды и конденсата, но относительно прозрачными для водяного пара.
Приготовление смеси
Процесс приготовления гипсового раствора начинается с просеивания сухой смеси через сито, лучше всего использовать ДК0355, это примерно 400 отверстий на квадратном сантиметре. Далее необходимое количество воды подогревают до 40 о С и выливают в емкость миксера. Гипс добавляют малыми порциями в воду, и тут же мастерком разбивают тонкую пленку, образовавшуюся на водной поверхности.
В теории прочность отливки строительного гипсоблока зависит от консистенции замеса. Чем гуще раствор, тем меньше размер пор и кристаллов ангидрида. При избытке воды кристаллы быстро увеличиваются в размерах, что приводит к интенсивному порообразованию.
Хранение материала
Единственный надежный способ качественно хранить сухой гипсовый материал — это использовать стеклянные банки с запаянной крышкой. Сухой прокаленный гипс можно применять для осушения емкостей или пола, но для восстановления начальных качеств материал необходимо раскислить водным раствором серной кислоты, удалить прокаливанием воду и повторно смолоть в пыль до размеров зерна 0,01-0,003мм. Промышленная полиэтиленовая упаковка обеспечивает надежное хранение сухой смеси только в течение первых двух месяцев. Сухие штукатурки на основе гипсового материала в бумажных мешках после вскрытия должны быть использованы в течение 3-х дней.
Заменитель гипса
Единственным материалом, способным заменить строительный гипс, принято считать алебастр, как в чистом виде, так и с добавками извести или полимерных эмульсий. Сухую известь в количестве до 1% нужно вносить на этапе подготовки строительной смеси к замесу. Материал интенсивно растирают на металлической или каменной поверхности, чтобы замес получился максимально однородным. Если необходимо приготовить литейную форму, то в алебастр может добавляться белая глина и чешуйчатый графит из расчета 2% и 1% соответственно.
Чем отличается гипс от алебастра
Оба материала являются продуктом обжига природного серного ангидрида, но из-за большого количества примесей оксида железа и оксида алюминия материал алебастра получается с небольшим рыжеватым оттенком. В отличие от гипса, алебастр схватывается за 3-5 мин, поэтому любые отливки из алебастрового камня обладают высокой твердостью поверхности. Алебастр хуже воспринимает механические нагрузки и дает высокую степень расширения с последующей усадкой.
Если вы задались вопросом о том, что такое гипс, то должны знать, что он представляет собой минерал, относящийся к классу сульфатов. Известны две разновидности этого материала, одна из которых называется волокнистой, а другая - зернистой. Последняя является алебастром.
Общая информация
Гипс имеет шелковистый или стеклянный блеск, первый из которых свойственен волокнистой разновидности. Спайность совершенная в одном направлении. Материал расщепляется на тонкие пластины. Цвет может быть:
- красноватым;
- серым;
- белым;
- бурым;
- желтоватым.
Волокнистые разновидности дают занозистый излом. Плотность материала составляет 2,3 г/см 3 . Формула гипса выглядит следующим образом: CaSO4·2H2O. По текстуре материал массивный.
Свойства и разновидности
Удельный вес материала может достигать 2,4 г/см 3 . Гипс довольно плотный, может быть зернистым и листоватым, а также волокнистым. Отдельные его двойники напоминают Иногда его путают с ангидридом, который имеет среднюю твердость.
Когда вы будете изучать вопрос о том, что такое гипс, то узнаете, что при нагревании материал переходит в CaSO4.1/2.H2O. Предел по температуре составляет 107 °C. При смачивании водой затвердевает и схватывается, а в соляной кислоте растворяется.
На сегодняшний день известны 3 разновидности, среди них:
- селенит;
- "марьино стекло";
- алебастр.
Первый является параллельно игольчатым и обладает шелковистым блеском. Прозрачный толстолистовой - это "марьино стекло". Окрашенным мелкозернистым может быть алебастр.
Применение
Селенит, который является волокнистым, применяется для недорогих ювелирных изделий. А вот в основу крупных ложится алебастр, который используется издревле. Сырье вытачивается. В итоге удается получить еще и предметы интерьера, среди которых:
- чернильницы;
- столешницы;
- вазы.
Если вас заинтересовал вопрос о том, что такое гипс, то вы должны знать: материал используется и в сыром виде в качестве удобрения, а также для получения глазури, эмали и краски в промышленности и целлюлозно-бумажной отрасли.
Обожженный материал используется для слепков и отливок. Это могут быть карнизы и барельефы. В медицине и строительстве материал выступает в качестве вяжущего. Более плотные разновидности выполняют функции поделочного материала.
Дополнительно о применении
Гипс является ценным камнем и широко используется в строительстве. Тысячелетия назад было замечено, что в молотом виде он помогает бороться с засолением грунта. Добывался этот минерал в карстовых пещерах. С древности и по сей день для повышения урожайности сельскохозяйственных культур гипс вносят в почву.
Для многих народов он был кормильцем. Целые города возводились из гипса. Из него выпиливались кристаллические блоки, которые шли на возведение стен. Белый камень ослепительно сияет на солнце. В этом можно убедиться и сегодня, когда от старинных городов остались лишь руины.
Во всем мире скульпторы не обходятся без этого минерала. Он стоит недорого, весит мало и удобен в обработке. Ценится малярами-штукатурами, травматологами и производителями бумаги.
Происхождение
Если вы пытаетесь понять, что такое гипс, то вы должны ознакомиться еще и с его происхождением. Этот минерал имеет несколько видов, способ образования которых отличается. В одних месторождениях добывается минерал, который сосредотачивался там в процессе скапливания морского осадка. В других случаях гипс образовывался при высыхании разных озер. Минерал мог возникнуть при отложении самородной серы и при выветривании ее соединений. Залежи в этом случае могут быть загрязнены обломками горных пород и глинами.
Месторождения
Ознакомившись с описанием гипса, вы должны узнать еще и об основных месторождениях, которые встречаются на всех континентах. Российские разработки ведутся, в основном, на территориях Кавказа и Урала. Добывается минерал в горных районах Америки и Азии. Соединенные штаты являются чемпионом гипсового производства. Существуют месторождения еще и в предгорьях Альп.
Технические характеристики
Описываемый минерал обладает довольно плотной мелкозернистой структурой. В рыхлом насыпном виде плотность может изменяться от 850 до 1150 кг/см 3 . В уплотненным виде этот параметр достигает 1455 кг/см 3 . Знакомясь с описанием гипса, вы обратите внимание на одно из его преимуществ, которое выражено в быстром твердении и схватываемости. На четвертой минуте после замешивания раствора начинается первая стадия высыхания, а уже через полчаса материал застывает.
Готовый гипсовый раствор требует немедленного расходования. Для замедления схватывания к ингредиентам добавляется водорастворимый Среди свойств гипса следует выделить температуру плавления. Материал можно нагревать до 700 °C без разрушения. Изделия из гипса довольно огнестойкие. Они начинают разрушаться лишь через 6 часов после воздействия высокой температуры.
Прочность гипса тоже часто учитывается. При сжатии этот параметр может варьироваться от 4 до 6 МПа. Если речь идет о высокопрочном материале, то он достигает 40 МПа и даже может превысить это значение. У хорошо высушенных образцов прочность в 3 раза выше. Минерал соответствует государственным стандартам 125-79. Он обладает теплопроводностью, которая равна 0,259 ккал/м*град/час. Интервал температур при этом равен пределу от 15 до 45 °C.
Белый гипс растворяется в воде в небольших количествах:
- При 0 °C в одном литре могут раствориться 2,256 г.
- Если температура повышается до 15 °C, растворимость увеличивается до 2,534 г.
- Это значение возрастает до 2,684 г при 35 °C.
Если происходит дальнейшее нагревание, то растворимость снижается.
Описание, область применения и свойства строительного гипса
Если проводить сравнение гипса с другими вяжущими материалами, то первый обладает более широкой областью использования. С его помощью можно экономить на других компонентах. Строительная разновидность используется при изготовлении гипсовых деталей, при проведении штукатурных работ и формировании перегородочных плит.
Работать с гипсовым раствором необходимо очень быстро. Время начала полимеризации может составить от 8 до 25 минут после затворения раствора. Конечное значение зависит от разновидности. В момент начала твердения минерал набирает около 40 % конечные прочности. При этом процессе белый гипс не покрывается трещинами, поэтому можно отказаться от различных заполнителей при замешивании раствора с известковым составом. Строительная разновидность снижает трудоемкость и затраты на проведение работ.
Область использования и свойства высокопрочного и полимерного гипсов
По химическому составу высокопрочная разновидность схожа со строительной. Однако у последней более мелкие кристаллы. Высокопрочный обладает крупнофракционными частицами, поэтому имеет меньшую пористостью и высокую прочность. Этот материал получается при термической обработке в условиях герметичности.
Областью использования является изготовление строительных смесей и возведения несгораемых перегородок. Из высокопрочного минерала изготавливают формы для производства фаянсовых и фарфоровых изделий. Полимерный вид еще называется синтетическим и больше знаком ортопедам-травматологам. На его основе изготавливаются для наложения повязок при переломах. Но область применения гипса не является единственным преимуществом, среди прочих следует выделить:
- легкую накладываемость;
- устойчивость к влаге;
- меньший вес по сравнению с обычными гипсовыми повязками.
В заключение
Формула гипса должна быть вам известна, если вы заинтересовались этим минералом. Важно поинтересоваться еще и другими свойствами, а также разновидностями. Среди прочих следует выделить формовочную, скульптурную и целлакастовую.
Последняя используется для изготовления бинтов, а структура позволяет растягивать материал во всех направлениях. Наиболее высокопрочным является скульптурный гипс, в котором не содержатся примеси. Среди свойств гипса белого цвета можно выделить его безупречную белизну.