Химический состав гипса: Гипс. Описание, свойства, происхождение и применение минерала

Гипс

Введение

Материалы на основе гипса имеют различное назначение в стоматологической практике. К ним относятся:

• Модели и штампики;

• Оттискные материалы;

• Литейные формы;

• Огнеупорные формовочные материалы; 

Модель — это точная копия твердых и мягких тканей полости рта пациента; модель отливают по оттиску анатомических поверхностей полости рта, и впоследствии ее используют для изготовления частичных и полных зубных протезов. Литейную форму применяют для изготовления зубного протеза из металлических сплавов.

Штампики — это копии или модели отдельных зубов, которые необходимы при изготовлении коронок и мостовидных зубных протезов.

Огнеупорный формовочный материал для изготовления литых металлических зубных протезов — это материал устойчивый к воздействию высоких температур, в котором гипс служит связующим веществом или связкой; такой материал применяется для форм при изготовлении протезов из некоторых литейных сплавов на основе золота.

Химический состав гипса

Состав

Гипс — дигидрат сульфата кальция CaS04 — 2Н20.

При прокаливании или обжиге этого вещества, т.е. нагревании до температур, достаточных для удаления некоторого количества воды, оно превращается в полугидрат сульфата кальция (CaS04)2 — Н20, а при более высоких температурах образуется ангидрит по следующей схеме:

Получение полугидрата сульфата кальция может осуществляться тремя способами, позволяющими получать разновидности гипса различного назначения. К этим разновидностям относятся: обожженный или обычный медицинский гипс, модельный гипс и супергипс; следует отметить, что эти три вида материала имеют одинаковый химический состав и отличаются только по форме и структуре.

Обожженный гипс (обычный медицинский гипс)

Дигидрат сульфата кальция нагревается в открытом варочном котле. Вода удаляется, и дигидрат превращается в полугидрат сульфата кальция, называемый также обожженным сульфатом кальция или ГЗ-полугидратом. Полученный материал состоит из больших пористых частиц неправильной формы, которые не способны к значительному уплотнению. Порошок такого гипса необходимо смешивать с большим количеством воды для того, чтобы эту смесь можно было применять в стоматологической практике, так как рыхлый пористый материал поглощает значительное количество воды. Обычное соотношение для смешивания — 50 мл воды на 100 г порошка.

Модельный гипс

При нагревании дигидрата сульфата кальция в автоклаве получаемый полугидрат состоит из небольших частиц правильной формы, которые почти не имеют пор. Такой автоклавированный сульфат кальция называют а-полугидратом. Благодаря непористой и регулярной структуре частиц, этот вид гипса дает более плотную упаковку и требуется меньшее количество воды для смешивания. Соотношение при смешивании — на 20 мл воды 100 г порошка.

Супергипс

При производстве этой формы полугидрата сульфата кальция дигидрат подвергается кипячению в присутствии хлорида кальция и хлорида магния. Эти два хлорида действуют как дефлоккулянты, препятствуя образованию хлопьев в смеси и способствуя разделению частиц, т.к. в противном случае частицы имеют тенденцию к агломерации. Частицы получаемого полугидрата по сравнению с частицами автоклавированного гипса еще более плотные и гладкие. Супергипс смешивается в соотношении — на 100 г порошка 20 мл воды.

Применение

Обычный обожженный или медицинский гипс используется как материал общего применения, главным образом в качестве основания моделей и самих моделей, поскольку он дешевый и легко обрабатывается. Расширение при затвердевании (см. ниже) не имеет существенного значения при изготовлении таких изделий. Такой же гипс применяется в качестве оттискного материала, а также в составах огнеупорных формовочных материалов на гипсовом связующем, хотя для такого использования рабочее время и время затвердевания, а также расширение при затвердевании тщательно контролируется путем введения различных добавок.

Автоклавированный гипс применяют для изготовления моделей тканей полости рта, в то время как более прочный супергипс — для изготовления моделей отдельных зубов, называемых штампиками. На них моделируют различные виды восстановлений из воска, по которым затем получают литые металлические протезы.

Процесс затвердевания

При нагревании гидрата сульфата кальция для удаления некоторого количества воды образуется в значительной степени обезвоженное вещество. Как следствие этого, полугидрат сульфата кальция способен реагировать с водой и превращаться обратно в дигидрат сульфата кальция по реакции:

Полагают, что процесс затвердевания гипса происходит в следующей последовательности:

1. Некоторое количество полугидрата сульфата кальция растворяется в воде.

2. Растворенный полугидрат сульфата кальция вновь вступает в реакцию с водой и образует дигидрат сульфата кальция.

3. Растворимость дигидрата сульфата кальция очень низкая, поэтому образуется перенасыщенный раствор.

4. Такой перенасыщенный раствор нестабилен, и дигидрат сульфата кальция выпадает в осадок в виде нерастворимых кристаллов.

5. Когда кристаллы дигидрата сульфата кальция выпадают в осадок из раствора, следующее дополнительное количество полугидрата сульфата кальция опять растворяется, и этот процесс продолжается до тех пор, пока не растворится весь полугидрат. Рабочее время и время затвердевания

Материал необходимо смешивать и заливать в форму до окончания рабочего времени. Рабочее время для различных продуктов разное и выбирается в зависимости от конкретного применения.

Для оттискного гипса рабочее время составляет всего 2-3 минуты, в то время как для огнеупорных формовочных материалов на гипсовом связующем оно достигает 8 минут. Короткое рабочее время связано с коротким временем затвердевания, так как оба эти процесса зависят от скорости реакции. Следовательно, если обычно рабочее время для оттискного гипса находится в пределах 2-3 минут, то время затвердевания для огнеупорных гипсовых формовочных материалов может изменяться от 20 до 45 минут.

Материалы для изготовления моделей имеют такое же рабочее время, как и оттискной гипс, но время их затвердевания несколько дольше. Для оттискного гипса время твердения равно 5-ю минутам, тогда как для автоклавированного или модельного гипса оно может длиться до 20 минут.

Изменение манипуляционных свойств или рабочих характеристик гипса можно получать путем ввода различных добавок. Добавки, которые ускоряют процесс затвердевания, это порошок самого гипса — дигидрата сульфата кальция (<20%), сульфат калия и хлорид натрия (<20%). Эти вещества действуют как центры кристаллизации, вызывая рост кристаллов дигидрата сульфата кальция. Вещества, которые замедляют процесс затвердевания, это хлорид натрия (>20%), лимоннокислый калий и бура, которые препятствуют образованию кристаллов дигидрата. Эти добавки также влияют на размерные изменения при затвердевании, как будет упомянуто ниже.

Различные манипуляции при работе с системой порошок-жидкость также влияют на характеристики затвердевания. Можно изменить соотношение порошок-жидкость, и при добавлении большего количества воды время затвердевания увеличится, поскольку времени для получения насыщенного раствора потребуется больше, соответственно больше времени будет нужно для выпадения в осадок кристаллов дигидрата. Увеличение времени перемешивания смеси шпателем приводит к уменьшению времени затвердевания, поскольку при этом может возникнуть разрушение кристаллов по мере их формирования, следовательно, образуется больше центров кристаллизации.

Клиническое значение

Увеличение времени перемешивания гипса шпателем приводит к уменьшению времени затвердевания и увеличению расширения материала при затвердевании.

Повышение температуры оказывает минимальное действие, поскольку ускорение растворения полугидрата уравновешивается более высокой растворимостью дигидрата сульфата кальция в воде.

Основы стоматологического материаловедения


Ричард ван Нурт

Опубликовал Константин Моканов

Гипс камень изделия описание минерала

«Гипс» — имеет старое греческое происхождение и применялось для обозначения обожженного гипса или алебастра

Гипс является широко распространенным породообразующим минером осадочных пород.

Гипс. Роза (сросток пластинчатых кристаллов). Алжир, Сахара

Содержание

Формула гипса

Ca[SO₄] * 2H₂O

Химический состав

 CaO — 32,57 %, SO3 — 46,50 %, Н2О — 20,93 %. Обычно чист. В виде механических примесей устанавливаются: глинистое вещество, органические вещества (пахучий гипс), включения песчинок, иногда сульфидов и др.

Разновидности
1. Селенит — волокнистый гипс с шелковистым блеском. Применяется для обозначения полупрозрачного гипса, проявляющего своеобразные луноподобные светлые рефлексы.

Кристаллографическая характеристика

Сингония моноклинная

Класс призматический в. с. L2PC. Пр. гр. А2/п (C 6 2h). а0 = 10,47; b0 = 15,12; с0 = 6,28; β = 98°58′. Z = 4.
 

Кристаллическая структура

Согласно данным рентгенометрии, отчетливо выступает слоистая структура этого минерала. Два листа анионных групп [SO4]2–, тесно связанные с ионами Са2+, слагают двойные слои, ориентированные вдоль плоскости (010). Молекулы Н2О занимают места между указанными двойными слоями. Этим легко объясняется весьма совершенная спайность, столь характерная для гипса. Каждый ион кальция окружен шестью кислородными ионами, принадлежащими к группам SO4, и двумя молекулами воды. Каждая молекула воды связывает ион Са с одним ионом кислорода в том же двойном слое и с другим ионом кислорода в соседнем слое.

Главные формы: Облик кристаллов. Кристаллы, благодаря преимущественному развитию граней {010}, имеют таблитчатый, редко столбчатый или призматический облик. Из призм наиболее часто встречаются {110} и {111}, иногда {120} и др. Грани {110} и {010} часто обладают вертикальной штриховкой.

Друза кристаллов

Форма нахождения гипса в природе

Облик кристаллов. Образует толсто- и тонкотаблитчатые кристаллы

Часты двойники характерные по виду — так называемые «ласточкины хвосты».

Двойники срастания часты и бывают трех типов:

1. галльские контактные двойники по (100),
2. парижские контактные двойники по (101)
3. реже встречаются крестообразные двойники прорастания по (209). Отличить их друг от друга не всегда легко.

Два первые типа напоминают ласточкин хвост.
Галльские двойники характеризуются тем, что ребра призмы m{110} располагаются параллельно двойниковой плоскости, а ребра призмы l{111} образуют входящий угол, в то время как в парижских двойниках ребра призмы l{111} параллельны двойниковому шву.

Физические свойства гипса

Агрегаты. Встречается в виде плотных (алебастр), зернистых, землистых, листоватых и волокнистых агрегатов  (атласный шпат), искривленные кристаллы, конкреции и пылевидные массы.

В пустотах встречается в виде друз кристаллов.

В трещинах иногда наблюдаются асбестовидные параллельно-волокнистые массы гипса с шелковистым отливом и расположением волокон перпендикулярно к стенкам трещин. На Урале такой гипс называют селенитом. В тех случаях, когда гипс кристаллизуется в рыхлых песчаных массах, он в своей среде содержит множество захваченных песчинок, отчетливо заметных на плоскостях спайности крупных кристаллических индивидов (так называемый репетекский гипс).

Оптические

• Цвет гипса белый. Отдельные кристаллы часто водяно-прозрачны и бесцветны. Бывает окрашен также в серый, медово-желтый, красный, бурый и черный цвета (в зависимости от цвета захваченных при кристаллизации примесей).
• Черта белая. 
• Блеск стеклянный.
• Отлив на плоскостях спайности перламутровый; матовый, у волокнистых разностей — шелковистый.
• Прозрачный или просвечивает.
• Показатели преломления Ng = 1,530, Nm = 1,528 и Np = 1,520.Nm = b; (+ )2V = 58°, с : Ng = 52°. Сильная дисперсия г > и {001}.

Механические

• Твердость 2 (царапается ногтем). Весьма хрупок.
• Плотность 2,32.
• Спайность по {010} весьма совершенная, по {100},  соответствующая слоям из молекул Н2O;и {011} ясная; спайные выколки имеют ромбическую форму с углами 66 и 114°.
• Излом ступенчатый, зернистый, занозистый.
•  Плоскости скольжения {010}

Химические свойства

 Обладает заметной растворимостью в воде. Замечательной особенностью гипса является то обстоятельство, 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»— Ca[SO4] . 1/2 h3O.

В воде, подкисленной h3SO4, растворяется гораздо лучше, чем в чистой. Однако при концентрации h3SO4 свыше 75 г/л растворимость резко падает. В HCl растворим очень мало.

Роза пустыни (сросток пластинчатых кристаллов)

Диагностические признаки

Сходные минералы

Хорошо диагностируется по малой твердости (царапается ногтем) и весьма совершенной спайности. По спайности можно отщеплять тонкие листочки. Листочки гибкие. Похож на ангидрит, но более мягкий и в отличие от него царапается ногтем.

Для кристаллического гипса характерны весьма совершенная спайность по {010} и низкая твердость (царапается ногтем). Плотные мраморовидные агрегаты и волокнистые массы узнаются также по низкой твердости и отсутствию выделения пузырьков CO2 при смачивании HCl.

Сопутствующие минералы. Галит, ангидрит, сера, кальцит.

Происхождение и нахождение

Гипс в природных условиях образуется различными путями.

• В значительных массах он отлагается осадочным путем в озерных  морских соленосных отмирающих бассейнах. При этом гипс наряду с NaCl может выделяться лишь в начальных стадиях испарения, когда концентрация других растворенных солей еще невысока. При достижении некоторого определенного значения концентрации солей, в частности NaCl и особенно MgCl2, вместо гипса будут кристаллизоваться ангидрит  затем уже другие, более растворимые соли. Следовательно, гипс в этих бассейнах должен принадлежать к числу более ранних химических осадков. И действительно, во многих соляных месторождениях пласты гипса (а также ангидрита), переслаиваясь с пластами каменной соли, располагаются в нижних частях залежей и в ряде случаев подстилаются лишь химически осажденными известняками.
• Весьма значительные массы гипса возникают в результате гидратации ангидрита в осадочных отложениях под влиянием действия поверхностных вод в условиях пониженного внешнего давления (в среднем до глубины 100–150 м) по реакции: CaSO4 + 2h3O = CaSO4 . 2h3O

При этом происходят сильное увеличение объема (до 30 %) и в связи с этим, многочисленные и сложные местные нарушения в условиях залегания гипсоносных толщ. Таким путем возникло большинство крупных месторождений гипса на земном шаре. В пустотах среди сплошных гипсовых масс иногда встречаются гнезда крупнокристаллических, нередко прозрачных кристаллов («шпатоватый гипс»).

• В полупустынных и пустынных местностях гипс очень часто встречается в виде прожилков и желваков в коре выветривания самых различных по составу горных пород. Нередко образуется также на известняках под действием на них вод, обогащенных серной кислотой или растворенными сульфатами. Встречается, наконец, в зонах окисления сульфидных месторождений, но не в столь больших количествах, как этого можно было бы ожидать. Дело в том, что в подавляющем большинстве случаев в сульфидных рудах в том или ином количестве присутствуют пирит или пирротин, окисление которых (особенно первого) существенно увеличивает содержание серной кислоты в поверхностных водах. Подкисленные же серной кислотой воды значительно увеличивают растворимость гипса. Поэтому в ряде месторождений гипс более обычен в верхних частях зон первичных руд, где он в трещинах встречается вместе с другими сульфатами.
• Сравнительно редко гипс наблюдается как типичный гидротермальный минерал в сульфидных месторождениях, образовавшихся в условиях низких давлений и температур. В этих месторождениях он иногда наблюдается в виде крупных кристаллов в пустотах и содержит включения халькопирита, пирита, сфалерита и других минералов. Многократно устанавливались псевдоморфозы по гипсу кальцита, арагонита, малахита, кварца и других минералов, так же как и псевдоморфозы гипса по другим минералам.

Редким примером эндогенного (гидротермального) гипса могут служить прозрачные монокристальные массы, наросшие поверх щеток кристаллов цеолитов в полостях габброидов Талнахского месторождения (Норильская группа, Красноярский край).

Типичный морской химический осадок. По происхождению и нахождению в природе тесно связан с ангидритом. Может образовываться при дегидратации ангидрита. Образуется также в зоне выветривания сульфидов и самородной серы (так называемые гипсовые шляпы). Как и ангидрит, гипс иногда может быть гидротермального происхождения, встречаясь в продуктах фумарольной деятельности.

Месторождения

Осадочные месторождения гипса распространены по всему земному шару и приурочены к отложениям различного возраста. На перечислении их останавливаться не будем. Укажем лишь, что на территории России мощные гипсоносные толщи пермского возраста распространены по Западному Приуралью, в Башкирии и Татарии, Архангельской, Вологодской, Нижегородской и других областях. Многочисленные месторождения позднеюрского возраста устанавливаются на Северном Кавказе, в Дагестане, Туркмении, Таджикистане, Узбекистане и др.

Хорошо известны его месторождения в районе Джирдженти, Сицилия; в Парижском бассейне, Франция; в Северной Германии; в районе Кракова, Польша; в Зальцбурге, Австрия; в Чихуахуа, Мексика; в штатах Нью-Йорк и Мичиган, США; в провинциях Онтарио и Нью-Брансуик (Хилсборо), Канада, и других местах.

Селенит друза кристаллов

Практическое применение

Практическое значение гипса велико, особенно в строительном деле.

1. Модельный или лепной (полуобожженный) гипс применяется для получения отливок, гипсовых слепков, лепных украшений карнизов, штукатурки потолков и стен, в хирургии, бумажном производстве при выделке плотных белых сортов бумаги и пр. В строительном деле он употребляется как цемент при кирпичной и каменной кладке, для набивных полов, изготовления кирпичей, плит для подоконников, лестниц и т. п.
2. Сырой (природный) гипс находит применение главным образом  цементной промышленности в качестве добавки к портландцементу,  каменный материал для ваяния статуй, различных поделок (особенно уральский селенит), в производстве красок, эмали, глазури, при металлургической переработке окисленных никелевых руд и др.

Используется в производстве вяжущих строительных минералов (строительный гипс, алебастр — полуобоженный гипс, цемент), в медицине, бумажной промышленности, в качестве удобрения. Селенит применяется как недорогой поделочный камень.

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ. Теряя воду переходит в ангидрит (дегидратация).

Дегидратация гипса происходит постепенно; сначала он превращается в полугидрат Ca [SO4] *0,5Н2О, затем в растворимый ангидрит y-Ca[S04], далее в нерастворимый ангидрит (i-Ca [S0₄] и, наконец, при температуре выше 1500° в вероятную модификацию <x-Ca[S04]. Метастабильный y-Ca[S04] получается при температуре 100° в виде гексагонально-трапецеэдрической модификации (С622), n0 = 1,501, nе = 1,546, уд. в. 2,58. При 150° он превращается в (i-CalSOJ (обычный ангидрит).

При нагревании в условиях атмосферного внешнего давления, как показывают термограммы, гипс начинает терять воду при 80–90 °С, и при температурах 120–140 °С полностью переходит в полугидрат, так называемый модельный, или штукатурный, гипс (алебастр). Этот полугидрат, замешанный с водой в полужидкое тесто, вскоре твердеет, расширяясь и выделяя тепло.

Главные линии на рентгенограммах: 4,29(10) — 3,06(6) — 2,87 (7) — 2,68(6) — 2,07(6) — 1,79(5).

Старинные методы. Под паяльной трубкой теряет воду, расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На угле в восстановительном пламени дает CaS.

Строительный гипс : свойства, характеристики и применение.

Что общего между недавно найденным древнеегипетским саркофагом и современными настенными покрытиями? И то, и другое сделано из одного материала. Сейчас его принято называть строительным гипсом. Информация из этой статьи поможет понять, почему его ценят мастера и архитекторы на протяжении нескольких тысячелетий. 

Определение и основные характеристики

Строительный гипс – это природный минерал из класса сульфатов. Его химической формула CaSO₄·2H₂O (гидрат сульфата кальция). Так как в молекуле вещества содержится 2 атома воды, его также называют диаквасульфат кальция.

Мелкокристаллическая структура с большим количеством пор является и положительным качеством (дает легкость и устойчивость к высоким температурам), и отрицательным (не обеспечивает прочность и влагостойкость).

Оптимальная пористость изделия после отвердевания составляет 40-60%. Если она выше, изделие становится менее прочным и легко разламывается. Пористость зависит от количества воды, использованного при замешивании раствора.

Удельный вес материала – 2,6-2,75 г/см³. Плотность в рыхлом состоянии – 800-1100 г/м³, при уплотнении может достигать 1450 кг/м³.

Что представляет собой строительный гипс внешне? Это порошок довольно мелкого помола, обычно белый или сероватый, иногда с желтым или розовым оттенком. Запах очень слабый, усиливается при добавлении воды.

Жидкий раствор (тесто) представляет собой серую массу со специфическим запахом. После высыхания приобретает белый или светло-серый цвет, поверхность готового изделия гладкая на ощупь.

Гипсовый порошок

Гипсовый раствор

Марки

В зависимости от прочности гипсовые вяжущие разделяют на 12 типов, или марок. Их обозначают буквой Г и числами от 2 до 25: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25. Цифровая часть обозначает прочность при сжатии: например, для марки Г-5 она будет 0,5 Мпа (5 кгс/см²). Испытания на прочность проводят на стандартных брусках-балках размером 4х4х16 см. После отливки они в течение 2 часов сохнут на открытом воздухе. Затем целые балки испытывают на изгиб, а половинки – на сжатие. В зависимости от результатов образцам присваивается соответствующая марка.

В свою очередь марки строительного гипса делятся на две группы:

• Низкообжиговые – к ним относятся строительный, формовочный и высокопрочный.
• Высокообжиговые – созданные при высоких (до 1000°C) температурах эстрихгипс и ангидритовый цемент.

Технология производства

Месторождения природного гипса бывают осадочными, остаточными или метасоматическими (по типу формирования). В России крупные месторождения в основном осадочные. При разработке большинства залежей добыча ведется карьерным способом, но из-за природных условий на некоторых месторождениях приходится применять камерно-столбовой метод.

Добытое сырье доставляется на завод по переработке. Там оно измельчается сначала на шнековой дробилке, а затем на молотковой мельнице. После этого полученный порошок сушится и подвергается термической обработке – обжигу в специальных варочных котлах. Это самая распространенная технология производства строительного гипса, но есть и другие. Например, обжиг может проводиться во вращающихся печах или в мельницах совмещенного помола и обжига.

Чаще всего обжиг проходит при температуре 150-180°C. Сушка происходит двумя способами:

• В отрытой печи – вода выходит в виде пара. Полученный в результате β-гипс по структуре волокнистый с рыхлой кристаллической решеткой. Он довольно пористый, причем поры находятся и между волокнами, и внутри кристаллов. Его обычно используют в строительстве в качестве формовочного или вяжущего сырья.
• В автоклаве – вода выводится капельным методом. При обработке с высоким давлением влага начинает выделяться уже при малых (от 60°C) температурах. В результате получается менее пористый и более прочный алебастр, который можно измельчить в тончайший порошок. Также автоклавный метод дегидрации позволяет уменьшить количество примесей и получить очень чистый результат. Он заметно дороже, поэтому его используют в основном в медицине, например, для стоматологических слепков, и искусстве – скульптуры и декор из него выглядят аккуратно и получаются более прочными.

После обезвоживания химическая формула выглядит как CaSO₄·0,5H₂O. Полученный полуводный гипс измельчают в мелкий порошок и фасуют в бумажные или полиэтиленовые мешки.

Мешки с гипсом

Алебастр – другой материал или тот же?

Из-за возникающей временами путаницы нужно знать, чем строительный гипс отличается от алебастра. Недавно даже по ГОСТу они считались одним материалом, но сейчас принято их различать.

Во-первых, алебастром называют карбонат кальция (кальцит). Это довольно твердый минерал, который при этом хорошо поддается обработке. Именно из него мастера Древнего Египта и Греции создавали свои алебастрово-белые творения – скульптуры и сосуды, а средневековые строители использовали тонкие пластины алебастра вместо оконных стекол. В качестве отделочного и поделочного камня используется алебастр-оникс – разновидность природного алебастра с красивым мраморным рисунком. Сейчас его добывают в Северной Африке, Мексике и США.

Второе вещество, называемое алебастром – гипсовый алебастр, он же диаквасульфат кальция, то есть двухводный β-гипс. Его используют в строительстве как самостоятельный материал, вяжущую добавку и как сырье для производства строительных плит и блоков. Основное отличие алебастра от строительного гипса – ограниченная сфера употребления. Он не подходит для медицинских работ и производства формовочных изделий.

Фасованные мешки алебастра и гипса

Правильное хранение

За счет пористой структуры минерал легко впитывает влагу, поэтому существует ряд требований к его упаковке и хранению. Раньше основной упаковкой были бумажные мешки. Сейчас все чаще встречаются прочные мешки из полиэтилена, которые можно герметично закрыть, чтобы исключить попадание в порошок влаги. Но даже плотно упакованный порошок рекомендуется хранить в сухом вентилируемом помещении и избегать контакта мешков с землей.

Хранение строительного гипса

Даже правильно хранившийся порошок со временем слеживается и утрачивает свои свойства, но истечение срока годности не означает, что его нельзя использовать. Из-за такой неопределенности опытные мастера перед применением строительного гипса проводят его проверку. Для этого 100 г порошка разводят водой до густоты сметаны и наносят на гладкую поверхность с низкой адгезивностью, лучше всего металлическую или стеклянную. Если период затвердевания соответствует норме, смесь можно использовать без опасений.

Подготовка к нанесению или формовке

Смешиваясь с водой, полуводный гипс снова становится двухводным. Возникает вопрос: а зачем тогда нужны сушка и измельчение, если в итоге все возвращается к началу? Дело в том, что после обработки мелкокристаллическая структура материала становится более равномерной, уменьшается его пористость. Изделия из такого сырья крепче и долговечней, чем произведенные из необработанного.

Для получения рабочего раствора (теста) порошок аккуратно, небольшими порциями, засыпают в воду, непрерывно размешивая. Пропорции рассчитываются, исходя из чистоты сырья, тонкости помола, температуры воды. Нередко информацию о рекомендуемых пропорциях можно найти на упаковке, но как разводить строительный гипс, если такой информации нет?

В таких случаях действует усредненная формула: нужно взять 1 часть сухой смеси и 1 или 1,25 часть воды. В результате получится умеренно густое тесто, подходящее для большинства работ. Чем меньше воды, тем плотнее и прочнее получится изделие. Количество жидкости уменьшают с помощью специальных добавок: это может быть известь с глюкозой или мелассой, сульфитно-спиртовая барда и др.

Разведение строительного гипса

Разведение строительного гипса

Готовую смесь используют сразу после приготовления. Повторное перемешивание начавшей схватываться смеси не сделает ее пригодной для работы – наоборот, это ухудшит ее свойства и после застывания поверхность изделия или оштукатуренной стены быстро начнет трескаться и разрушаться. Попытки «обновить» готовую смесь добавлением воды или новой порции порошка приведет к таким же результатам.

Сроки схватывания

Строительный гипс относится к быстросхватывающимся вяжущим. В зависимости от марки, помола, количества воды для затвора, наличия примесей и добавок сроки схватывания могут изменяться.

По срокам схватывания он разделен на группы:

• А – 2 минуты до начала, 15 минут до конца схватывания. Этот вид называют быстросхватывающимся.
• Б (марки с Г-2 по Г-7) – процесс начинается через 6 минут и заканчивается через 30. Это нормальносхватывающееся вяжущее – подходит для большинства строительных и отделочных работ.
• В – начало схватывания через 20 минут. Сроки окончания не нормируются, поэтому определить, сколько застывает строительный гипс медленносхватывающегося типа, можно только после проверки конкретной партии.

Изменение сроков схватывания

Обычно для затвора теста используют холодную воду. Теплая (40-45°C) вода ускоряет процесс схватывания, а использование горячей (90-100°C) воды останавливает его – при высоких температурах не происходит растворения полугидрата.

При выполнении некоторых работ требуется раствор с увеличенным или уменьшенным сроком схватывания. В таких случаях используют различные добавки. Их условно разделяют на 4 класса:

1. Изменяющие растворимость без вступления в химическую реакцию. К таким относятся аммиак и этиловый спирт, замедляющие отвердевание. Некоторые из них, например, хлорид натрия, при изменении концентрации могут ускорить процесс.
2. Образующие труднорастворимые соединения в виде своего рода защитной пленки на поверхности вещества и тормозящие переход полугидрата в дигидрат. Для гипса это борная кислота, фосфат натрия, бура.
3. Центры кристаллизации, ускоряющие отвердевание. Например, фосфат СаНРО₄ * 2Н₂О – садоводам он известен как удобрение преципитат.
4. Поверхностно-активные добавки, пластификаторы. В процессе адсорбции делают тесто более подвижным и уменьшают количество воды, нужной для затвора. Это известково-клеевой замедлитель, сульфитно-дрожжевая бражка, кератиновый замедлитель.

Скорость отвердевания можно замедлить и добавлением примесей-наполнителей. Это могут быть песок, опилки, шлак, другие мелкофракционные вещества.

Сроки высыхания

Отвердевание гипса происходит с выделением тепла, то есть это экзотермическая реакция. Это способствует тому, что за время высыхания он немного (до 1%) увеличивается в объеме. Это отличает его от других вяжущих, в том числе цемента, которые при отвердевании дают усадку.

Первая стадия отвердевания – схватывание. Полужидкая масса густеет, теряя пластичность, и становится более плотной. На второй стадии раствор становится твердым, но сохраняет рыхлую структуру. На третьей, финальной, стадии вместе с испаряющейся водой уходит рыхлость и материал окончательно твердеет, становясь прочным.

Строительный гипс

Сколько строительный гипс сохнет до полного отвердевания, зависит от марки, количества взятой для затвора воды и наличия добавок. В основном он набирает прочность через 20-30 минут после нанесения или отливки, а окончательное высыхание происходит через 2 часа.

Изменение прочности

Подготовленный для формовки, отделочных или строительных работ гипс может содержать примеси – песок, опилки, торф, костра – из-за чего он становится менее прочным. Особенно сильно прочность снижают органические наполнители. Но таким образом повышается адгезивность, то есть улучшается сцепляется с другими поверхностями.

Повысить прочность готового изделия можно с помощью других добавок. Это может быть негашеная известь, действующая как катализар ангидрита, или сульфитно-дрожжевая бражка, изменяющая процесс кристаллизации.

Достоинства

При выборе стройматериалов всего решающими факторами становятся его цена, простота в работе и быстрое отвердевание. Но стоит учитывать и другие, не менее важные характеристики строительного гипса:

• Экологичность. Полностью натуральный материал, гипоаллергенный, не содержит вредных веществ. Помогает поддерживать в помещении благоприятный микроклимат.
• Долговечность. Постройки из него выдерживают не менее 15-20 циклов замораживания-оттаивания. В условиях сухого климата без резких перепадов температуры строения и изделия сохраняются особенно хорошо.
• Пожарная безопасность. Сам по себе минерал не горюч, способен выдерживать длительное воздействие температуры в 600-700°C, а выделение влаги при воздействии высоких температур замедляет распространение огня.
• Низкая теплопроводность. Может использоваться для утепления помещений.
• Легкость. При высокой прочности у него низкая плотность, всего 1200-1500 кг/м³. Благодаря этому он вдвое легче цемента.
• Доступность. Среди вяжущих гипс – самый доступный. Его легко добыть, а при обработке он не требует сложных или энергоемких технологий.

Недостатки

Не существует стройматериалов без недостатков. У дигидрата кальция (гипса) они связаны в основном с водой:

• Гигроскопичность. Из-за пористой структуры минеральное сырье впитывает большое количество воды. Это свойство ограничивает применение строительного гипса во влажной среде.
• Низкая влагостойкость. В результате намокания высока вероятность деформации изделия или постройки.
• Коррозия металлической арматуры, проложенной внутри строительных блоков. Поэтому для армирования построек лучше использовать натуральные волокнистые материалы – дерево, камыш и пр.
• Низкая прочность. Побочный эффект пористой структуры. Гипсовое покрытие легко поцарапать, причем иногда для этого даже не нужны инструменты.

Показатели влагостойкости можно улучшить с помощью добавок-наполнителей. Ими могут быть известь, олеиновая кислота, глина, гранулированный доменный шлак, смесь растворимого стекла и декстрина. Другим вариантом является нанесение на готовое изделие финишных покрытий, предотвращающих попадание воды в поры.

Варианты применения

Гипс используется в строительстве самостоятельно и в качестве добавки к цементным смесям для повышения вязкости и лучшего сцепления с поверхностью. Также он нужен для изготовления строительных материалов. В их числе:

• Гипсокартон – состоит из двух слоев картона, между которыми находится сердечник из гипса с наполнителями. Широко используется для создания межкомнатных перегородок, арок, декоративных потолков.
• Гипсоволоконные плиты – монолитные листы с добавлением волокон целлюлозы. От предыдущего материала отличаются повышенной прочностью и возможностью использовать во влажных помещениях (для этого подойдет влагостойкая разновидность).
• Гипсостружечные плиты – относительно новый материал, пока не получивший особого распространения на российском рынке. Состоят на 80% из CaSO4·2h3O и на 15% из древесной стружки. При изготовлении не используются отходы деревообрабатывающих производств – только особым образом измельченная окоренная древесина. Такие плиты подходят для внутренних отделочных работ. К перегородкам из них можно смело крепить мебель, так как по прочности они превосходят остальные варианты.
• Пазогребневые плиты – используются для возведения межкомнатных перегородок и облицовки. Их производят из разных материалов, но разновидность на основе дигидрата сульфата кальция особенно удачна. Она достаточно прочная, с малым весом и высоким уровнем звукоизоляции, безопасная – хороший ответ на вопрос, для чего нужен строительный гипс в составе. Выпускаются влагостойкие виды.
• Штукатурки – пластичные, легкие в работе, высокоадгезивные и не дающие усадки. Экономно расходуются, позволяют получить ровную, гладкую поверхность. Улучшают звуко- и теплоизоляцию помещения.

---


Применение строительного гипса в качестве штукатурки




---

• Шпаклевки – экономичны, легко наносятся и шлифуются, хорошо ложатся на любую поверхность. Создают идеально гладкое покрытие и улучшают микроклимат в помещении благодаря своей гигроскопичности.
• Декоративные изделия (лепнина) – недорогие и привлекательные. Гипс удобен в работе, легок в обработке и позволяет создавать формы от простых до причудливых. Подходит для окрашивания и других способов декорирования, надежно крепится к стенам и потолку с помощью клеевых составов.

---


Изделия из гипса




---

Также распространено его применение в областях, далеких от строительства. К примеру, это удачное сырье для изоляционных материалов в нефтяной отрасли.

свойства, разновидности и область применения с фото

Гипс – один из самых распространенных минералов. Его название произошло от греческого слова «gipsos» («мел»). Он был известен человеку со времен Древнего Египта, где активно использовался для украшения помещений и возведения каменных стен. Раньше из него возводились целые города. Сейчас он находит широкое применение не только в строительстве, но и в других областях. Каковы физические свойства гипса? Какими характеристиками он обладает? Как применяется?

Химический состав

Гипс относится к сульфатам – солям серной кислоты. Он представляет собой дигидрат сульфата кальция (водный сернокислый кальций). Химический состав: кальций (32,56%), вода (20,93%) и триокись серы (46,51%). Описание кристаллической структуры выглядит следующим образом: двойные слои отрицательно заряженных сульфат-ионов, связанных с ионами кальция, перемежены с молекулами воды.

Селенит

Свойства гипса

Гипс – мягкий природный минерал, в чистом виде бесцветный или белый. При наличии посторонних включений может приобретать серый, желтый, коричневый, голубой цвета. Чаще всего в качестве примесей выступают кварц, доломит, сера, ангидриды. Частицы глины и окислы железа придают кристаллам красный оттенок. Камни такого необычного цвета встречаются в Марокко.

Минерал хрупок, обладает низкой твердостью. Кристаллы природного гипсового камня чаще всего прозрачные (см. фото). Они растворяются в воде и соляной кислоте. При температуре в 40°С растворимость в воде максимальна, при более высокой она снижается, достигая минимума при 110°С.

Такая особенность связана с тем, что при достижении критической отметки гипс переходит в полугидрат. Из кристаллической решетки удаляются молекулы воды, и происходит разрыв ионных связей. Полученное вещество обладает большой водопотребностью и высокой пористостью. Путем обжига получают строительный гипс, который легко превращается в порошок и при соприкосновении с водой образует вязкое вещество, обладающее способностью быстро схватываться и твердеть.

Благодаря слоистой кристаллической структуре минерал обладает совершенной спайностью – при механическом воздействии он раскалывается по трем кристаллографическим направлениям. При этом образуются ровные, гладкие поверхности.

Встречаются несколько форм кристаллов минерала. Таблитчатые – плоские, две их противоположные грани значительно больше других. Призматические выглядят как многогранники в двумя параллельными основаниями, соединенными параллельными друг другу ребрами. Столбчатые имеют форму вытянутых цилиндров. Кристаллы гипса в безводных, сухих регионах с наличием песка могут причудливо сращиваться между собой, формируя образования, похожие на цветы, которые называют «розами пустыни» (см. фото). В Тунисе можно встретить белые цветообразные камни, в Марокко – красные, в Аргентине – черные.

Происхождение и распространение в природе

Гипс – это самая распространенная соль серной кислоты в природе. Иногда образуются целые гипсовые пещеры. Протяженность самой длинной из них составляет более 230 км. В основном гипс имеет осадочное происхождение – он образуется путем химического осаждения при высыхании соленых водоемов, богатых сульфатами. Самые крупные пласты залегают у берегов внутренних морей, в лагунах, на морском мелководье, в устьях древних рек.

Гипс может образовываться и при выветривании серных отложений, но в таких залежах содержится большое количество примесей. В природе встречается также гипс метасоматического происхождения. В этом случае минерал формируется в результате замещения горных пород, которое сопровождается изменением химического и минерального состава под воздействием внешних факторов.

Разновидности минерала

Выделяют 3 разновидности породы:

1. Селенит. Полупрозрачный тонковолокнистый камень желтого цвета со слегка голубоватым оттенком. Название связано с именем греческой богини луны Селены. Обладает волокнистой структурой, шелковистым блеском и мягким перламутровым сиянием.
2. Алебастр. Продукт дегидратации (обжига) гипса, который используется в строительной сфере. Он представляет собой природный массивный агрегат гипса с тонкозернистой структурой, обладающий большой твердостью. Алебастр получил свое название в честь Баст – египетской богини радости и веселья.
3. Марьино стекло. Эта разновидность гипса прозрачна, напоминает лед. Представляет собой пластинки расслоенного гипсового монокристалла. Широко использовался при отделке икон, в т. ч. изображающих лик Девы Марии, откуда и пошло название.

Марьино стекло

Месторождения и добыча

Месторождения встречаются повсеместно. Лидерами среди стран, добывающих минерал, являются Китай, Иран, Турция, США и Испания. В России находятся более 80 месторождений, однако запасы их невелики. Среди стран ближнего зарубежья крупными залежами гипса обладают Казахстан и Украина. Красный гипс добывают в Марокко.

Добыча ведется двумя способами:

1. Открытый. С помощью тяжелой техники производится удаление горных пород, покрывающих залежи гипса. Затем от массива методом бурения отбивают части, которые подлежат транспортировке грузовым или железнодорожным транспортом.
2. Подземный. Более сложный способ добычи, применяется при невозможности обычной вскрыши в пологих и наклонных залежах. Предполагает строительство штолен, шахт и параллельных простиранию пласта выемочных камер.

Алебастр

Область применения

Минерал широко используется в строительстве. Алебастр чаще применяют как отделочный материал. Он не горюч, быстро затвердевает, обеспечивает высокий уровень звукоизоляции, хорошо ложится на подготовленные поверхности и выравнивает их, не дает трещин. Используется при производстве бетона, гипсокартона, гипсолитовых перегородок, штукатурных и шпаклевочных растворов. Применяется для выравнивания стен и полов, ремонта трещин.

Из гипса делают скульптуры и предметы интерьера – лепнину, барельефы, карнизы. Селенит используют как поделочный камень для изготовления бижутерии. Благодаря наличию кальция и серы в составе минерал используется в сельском хозяйстве. Первый компонент необходим растениям для нормального метаболизма и обеспечивает хороший рост корней, побегов и плодов. Сера борется с засолением почв, способствует повышению урожайности, делая растения более устойчивыми к болезням.

Гипс широко применяют во врачебной практике. В стоматологии из него изготавливают зубные оттиски и временные протезы. В хирургии и ортопедии используют отвердевающие повязки для обездвиживания поврежденных участков. Для этого гипсовый порошок разводят в воде и вымачивают в растворе бинты, которыми делается перевязка. Вскоре масса застывает, фиксируя конечность.

Лечебные и магические свойства

Минерал положительно влияет на состояние кожных покровов. Для омоложения и тонизирования кожи лица рекомендуется делать маску на основе гипсового порошка, растительного масла и воды. Способность гипса поглощать влагу позволяет применять его для устранения излишней потливости. Оборачивание тела в дробленый гипс дает хороший оздоравливающий эффект.

Особое магическое свойство минерала заключается в усмирении гордыни. Он поможет своему носителю справиться с высокомерием, заносчивостью и завышенной самооценкой, притягивая такие ситуации, в которых владельцу пришлось бы признать свою беспомощность и обратиться за помощью. Неуверенному в себе человеку он может сослужить плохую службу.

Гипсовый камень обладает способностью бороться с поглощающими владельца страстями, поэтому его полезно носить людям со вспыльчивым и нервным характером. Он поможет им побороть раздражительность и обрести душевное равновесие. Гипс могут носить представители всех знаков зодиака, но в большей степени минерал подходит Козерогам.

 

Поделитесь с друьями!

Гипс (минерал) — это… Что такое Гипс (минерал)?

Химический состав гипса — CaSO₄ + 2Н₂O, водный сернокислый кальций; кристаллическая система моносимметрическая, образует простые кристаллы и двойники (фиг. 1 — простой кристалл; M — призма, g¹ — параллельно плоскости симметрии; фиг. 2 — двойниковый кристалл; те же обозначения; фиг. 3 — двойниковое образование, известное под именем «ласточкина хвоста»).

Фиг. 1.

Фиг. 2.

Спайность в высшей степени совершенная, параллельно плоскости симметрии. Твердость типичная 2; удельный вес чистых разностей 2,3; в чистых разностях бесцветен и прозрачен, бывает окрашен в розовый, желтый, бурый, черный цвет. Плоскость оптических осей совпадает с плоскостью симметрии; при нагревании угол между оптическими осями гипса уменьшается и при 115°С они сливаются в одну ось; при дальнейшем нагревании вновь появляются две оси, но они располагаются в плоскости, перпендикулярной первоначальному их положению. По мере охлаждения нагретой пластинки гипса, явления происходят в обратном порядке. Г. встречается в виде отдельных кристаллов и в виде кристаллических друз; кроме того, весьма часто наблюдаются следующие образования: 1) столбчатый гипс, представляющий агрегации неделимых гипса, вытянутых в одном направлении и достигающих иногда длины в несколько фут.

Фиг. 3

2) волокнистый гипс — образован тонкими неделимыми, вытянутыми в одном направлении; будучи отшлифован, волокнистый гипс дает серебристый отблеск, напоминающий свет луны, и потому назыв. селенитом;

3) зернистый гипс — белого цвета, или алебастр, представляет массу, образованную совокупностью зерен различных размеров;

4) плотный гипс представляет агрегации очень мелких зерен, едва различаемых.

Все эти разности бывают весьма часто окрашены посторонними примесями: красный цвет сообщают гипсу окислы железа; другие цвета различных оттенков бывают вследствие примеси глины, земли, органических веществ. В России славится гипс казанский, находимый в пермских отложениях по среднему течению Волги. В этих отложениях гипс образует прослойки различной толщины и различного сложения, столбы столбчатого гипса и волокна волокнистого гипса располагаются перпендикулярно поверхности прослойки.

Образование Г. в земной коре может быть объясняемо различными способами; так нет сомнения, что в частных случаях Г. отлагался из растворов, которые заключали вместе с другими солями и сернокислый кальций; такой процесс можно наблюдать в настоящее время в Эльтонском оз.; вода этого оз. ежегодно обогащается новыми количествами солей, которые приносятся весной и в начале лета многочисленными речками и ручьями в него впадающими; эти ручьи и речки образуются из весенних вод, протекают по почве, заключающей различные минеральные соли, хлористый натрий, сернокислый кальций и магнезиальные соединения, растворяют эти соли и уносят их в Эльтонское оз. В жаркий период лета эти ручьи и речки пересыхают, раствор солей, находящийся в Эльтонском оз., сгущается и соли эти начинают выделяться, причем прежде всего осаждается Г. как соль сравнительно малорастворимая в воде, затем поваренная соль; магнезиальные соли остаются в растворе; такие отложения Г. и поваренной соли ежегодно образуются на дне оз. и у берегов его. Известны многочисленные случаи образования Г. из ангидрита, безводной серно-кальциевой соли, путем присоединения к нему воды. Очень часто двусернистое железо (маркезит) от влияния воды и кислорода воздуха окисляется с образованием сернокислой соли и серной кислоты; водные растворы этих соединений протекают по трещинам горных пород и в местах соприкосновения с отложениями, заключающими в своем составе соединения кальция, могут обусловливать образование Г. и т. д.

В России известны весьма многочисленные месторождения Г., например: в губ. Архангельской по р. Пинеге, при впадении ее в Сев. Двину, в огромных количествах; в Лифляндии в местечках Дюнгоф и Штубензе (около Риги), в Аллам (Рижского у.), Адзель (Венденского у.), близ Шлок и Павасер, в Курляндии; в Туккумском у., при мызе Веген на р. Абау (жилковатый Г. и прозрачный), в Баусском у. на р. Аа, близ Шенберг; в Псковской губ., в Изборске, на берегу р. Шелони, близ дер. Корниловой, Лопатово, дер. Карлы; в Виленской губ.; в Бессарабской губ. на правом берегу Днестра, близ местечка Вардашева; в Екатеринославской губ. по р. Бахмуту и в селе Покровском, в Херсонской губ. близ Одессы; в Таврической губ. близ Феодосии; в Харьковской губ. в с. Протопопове; в Полтавской губ. при селах Тишки и Староверовка; в Нижегородской губ. в селе Павлове, по берегу р. Оки; в селах Базарникове, Клине и Жайске, по р. Кудьне, Озерке и по ручью Вадаге Нижегородского и Арзамасского уу., при селе Бурнакове Княгининского у.; Казанской губ. при Услоне на правом берегу Волги против Казани; в Тетюшском у. при Сюкееве, в Чистопольском у. на р. Шешме; в Симбирской губ. на берегу Волги, близ дер. Подгор; в Пермской губ. по р. Ирени около Кунгура; в Подольской губ. Вообще в геологических системах девонской (Псковская и Прибалтийская губ.), пермской и триасовой (губ. Архангельская, Вологодская, Нижегородская, Казанская, Оренбургская, Пермская), в третичной (Подольская и Бессарабская губ.).

С. Ф. Глинка.

Гипс — wiki.web.ru

Двойник гипса «Ласточкин хвост», 7см., Туркмения Гипс Таманский полуостров, РФ Гипс, Мюнхен-Шоу, 2011 Гипс Испания 80-70*60 мм Гипс, наросший на деревянную палку. Австралия. Коллекция музея Terra Mineralia. Фото Д.Тонкачеев Гипс (англ. Gypsum) — минерал, водный сульфат кальция. Химический состав — Ca[SO4] × 2H2O. Сингония моноклинная. Кристаллическая структура слоистая; два листа анионных групп [SO4]2-, тесно связанные с ионами Ca2+, слагают двойные слои, ориентированные вдоль плоскости (010). Молекулы H2O занимают места между указанными двойными слоями. Этим легко объясняется весьма совершенная спайность, характерная для гипса. Каждый ион кальция окружен шестью кислородными ионами, принадлежащими к группам SO4, и двумя молекулами воды. Каждая молекула воды связывает ион Ca с одним ионом кислорода в том же двойном слое и с другим ионом кислорода в соседнем слое. Свойства Цвет самый разный, но обычно белый, серый, жёлтый, розовый и т.д. Чистые прозрачные кристаллы бесцветны. Примесями может быть окрашен в различные цвета. Цвет черты белый. Блеск у кристаллов стеклянный, иногда с перламутровым отливом из-за микротрещинок совершенной спайности; у селенита — шелковистый. Тврёдость 2 (эталон шкалы Мооса). Спайность весьма совершенная в одном направлении. Тонкие кристаллы и спайные пластинки гибки. Плотность 2,31 — 2,33 г/см3. Обладает заметной растворимостью в воде. Замечательной особенностью гипса является то обстоятельство, что растворимость его при повышении температуры достигает максимума при 37-38°, а затем довольно быстро падает. Наибольшее снижение растворимости устанавливается при температурах свыше 107° вследствие образования «полугидрата» — CaSO4 × 1/2H2O. При 107oC частично теряет воду, переходя в белый порошок алебастра, (2CaSO4 × Н2О), который заметно растворим в воде. В силу меньшего количества гидратных молекул, алебастр при полимеризации не даёт усадки (увеличивается в объеме прибл. на 1%). Под п. тр. теряет воду, расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На угле в восстановительном пламени даёт CaS. В воде, подкисленной H2SO4, растворяется гораздо лучше, чем в чистой. Однако при концентрации H2SO4 свыше 75 г/л. растворимость резко падает. В HCl растворим очень мало. Формы нахождения Кристаллы благодаря преимущественному развитию граней {010} имеют таблитчатый, редко столбчатый или призматический облик. Из призм наиболее часто встречаются {110} и {111}, иногда {120} и др. Грани {110} и {010} часто обладают вертикальной штриховкой. Двойники срастания часты и бывают двух типов: 1) галльские по (100) и 2) парижские по (101). Отличить их друг от друга не всегда легко. Те и другие напоминают собой ласточкин хвост. Галльские двойники характеризуются тем, что рёбра призмы m {110} располагаются параллельно двойниковой плоскости, а ребра призмы l {111} образуют входящий угол, в то время как в парижских двойниках рёбра призмы Ι {111} параллельны двойниковому шву. Встречается в виде бесцветных или белых кристаллов и их сростков, иногда окрашенных захваченными ими при росте включениями и примесями в бурые, голубые, жёлтые или красные тона. Характерны сростки в виде «розы» и двойники — т.наз. «ласточкины хвосты»). Образует прожилки параллельно-волокнистой структуры (селенит) в глинистых осадочных породах, а также плотные сплошные мелкозернистые агрегаты, напоминающие мрамор (алебастр). Иногда в виде землистых агрегатов и скрытокристаллическте масс. Также слагает цемент песчаников. Обычны псевдоморфозы по гипсу кальцита, арагонита, малахита, кварца и др., так же как и псевдоморфозы гипса по другим минералам. Происхождение Широко распространённый минерал, в природных условиях образуется различными путями. Происхождение осадочное (типичный морской хемогенный осадок), низкотемпературно-гидротермальное, встречается в карстовых пещерах и сольфатарах. Осаждается из богатых сульфатами водных растворов при усыхании морских лагун, солёных озёр. Образует пласты, прослои и линзы среди осадочных пород, часто в ассоциациях с ангидритом, галитом, целестином, самородной серой, иногда с битумами и нефтью. В значительных массах он отлагается осадочным путем в озёрных и морских соленосных отмирающих бассейнах. При этом гипс наряду с NaCl может выделяться лишь в начальных стадиях испарения, когда концентрация других растворенных солей еще не высока. При достижении некоторого определенного значения концентрации солей, в частности NaCl и особенно MgCl2, вместо гипса будут кристаллизоваться ангидрит и затем уже другие, более растворимые соли, т.е. гипс в этих бассейнах должен принадлежать к числу более ранних химических осадков. И действительно, во многих соляных месторождениях пласты гипса (а также ангидрита), переслаиваясь с пластами каменной соли, располагаются в нижних частях залежей и в ряде случаев подстилаются лишь химически осажденными известняками. Значительные массы гипса в осадочных породах образуются прежде всего в результате гидратации ангидрита, который в свою очередь осаждался при испарении морской воды; нередко при её испарении осаждается непосредственно гипс. Гипс возникают в результате гидратации ангидрита в осадочных отложениях под влиянием действия поверхностных вод в условиях пониженного внешнего давления (в среднем до глубины 100-150м.) по реакции: CaSO4 + 2H2O = CaSO4 × 2H2О. При этом происходят сильное увеличение объёма (до 30%) и, в связи с этим, многочисленные и сложные местные нарушения в условиях залегания гипсоносных толщ. Таким путем возникло большинство крупных месторождений гипса на земном шаре. В пустотах среди сплошных гипсовых масс иногда встречаются гнёзда крупных, нередко прозрачных кристаллов. Может служить цементом в осадочных породах. Жильный гипс обычно является продуктом реакции сульфатных растворов (образующихся при окислении сульфидных руд) с карбонатными породами. Образуется в осадочных породах при выветривании сульфидов, при воздействии образующейся при разложении пирита сер­ной кислоты на мергели и известковистые глины. В полупустынных и пустынных местностях гипс очень часто встречается в виде прожилков и желваков в коре выветривания самых различных по составу горных пород. В почвах аридной зоны формируются новообразования вторично переотложенного гипса: одиночные кристаллы, двойники («ласточкины хвосты»), друзы, «гипсовые розы» и т.д. Гипс довольно хорошо растворим в воде (до 2,2 г/л.), причём с повышением температуры его растворимость сперва растёт, а выше 24°С падает. Благодаря этому гипс при осаждении из морской воды отделяется от галита и образует самостоятельные пласты. В полупустынях и пустынях, с их сухим воздухом, резкими суточными перепадами температуры, засолёнными и загипсованными почвами, утром, с повышением температуры гипс начинает растворяться и, поднимаясь в растворе капиллярными силами, отлагается на поверхности при испарении воды. К вечеру, с понижением температуры, кристаллизация прекращается, но из-за недостатка влаги кристаллы не растворяются, — в районах с такими условиями кристаллы гипса встречаются в особенно большом количестве. Местонахождения В России мощные гипсоносные толщи пермского возраста распространены по Западному Приуралью, в Башкирии и Татарстане, в Архангельской, Вологодской, Горьковской и других областях. Многочисленные месторождения верхнеюрского возраста устанавливаются на Сев. Кавказе, в Дагестане. Замечательные коллекционные образцы с кристаллами гипса известны из м-ния Гаурдак (Туркмения) и других м-ний Средней Азии (в Таджикистане и Узбекистане), в Среднем Поволжье, в юрских глинах Калужской области. В термальных пещерах Naica Mine, (Мексика) были найдены друзы уникальных по размерам кристаллов гипса длиной до 11 м. Применение Волокнистый гипс (селенит) используют как поделочный камень для недорогих ювелирных изделий. Из алебастра издревле вытачивали крупные ювелирные изделия — предметы интерьера (вазы, столешницы, чернильницы и т. д.). Обожженный гипс применяют для отливок и слепков (барельефы, карнизы и т. д.), как вяжущий материал в строительном деле, в медицине. Используется для получения строительного гипса, высокопрочного гипса, гипсоцементно-пуццоланового вяжущего материала. Гипс (англ. GYPSUM) — CaSO4 * 2H2O Молекулярный вес 172.17 Происхождение названия От греческого γύψος (gyps) означающего «мел» или «штукатурка», «burned» mineral. Селенит — также от греческого из-за своего шелковисто-перламутрового отлива наподобие света Луны («Селены») на сколах и полированных поверхностях. IMA статус действителен, описан впервые до 1959 (до IMA) КЛАССИФИКАЦИЯ Strunz (8-ое издание) 6/C.22-20 Dana (7-ое издание) 29.6.3.1 Dana (8-ое издание) 29.6.3.1 Hey’s CIM Ref. 25.4.3 ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Цвет минерала бесцветный переходящий в белый, часто бывает окрашен минералами-примесями в жёлтый, розовый, красный, бурый и др.; иногда наблюдается секториально-зональная окраска или распределение включений по зонам роста внутри кристаллов; бесцветный во внутренних рефлексах и напросвет.. Цвет черты белый. Прозрачность прозрачный, полупрозрачный, непрозрачный Блеск стеклянный, близкий к стеклянному, шелковистый, перламутровый, тусклый Спайность весьма совершенная легко получаемая по {010}, почти слюдоподобная в некоторых образцах; по {100} ясная, переходящая в раковистый излом; по {011}, дает занозистый излом {001}?. Твердость (шкала Мооса) 2 Излом ровный, раковистый Прочность гибкий Плотность (измеренная) 2.312 — 2.322 g/cm3 Плотность (расчетная) 2.308 g/cm3 Радиоактивность (GRapi) 0 Электрические свойства минерала Пьезоэлектрических свойств не обнаруживает. Термические свойства при нагревании теряет воду и превращается в белую порошковатую массу. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Точечная группа 2/m — Моноклинно-призматический Сингония Моноклинная Параметры ячейки a = 5.679(5) Å, b = 15.202(14) Å, c = 6.522(6) Å β = 118.43° Отношение a:b:c = 0.374 : 1 : 0.429 Число формульных единиц (Z) 4 Объем элементарной ячейки V 495.15 ų (рассчитано по параметрам элементарной ячейки) Двойникование {100} («swallowtail»), very common, with a re-entrant angle formed ordinarily by {111}; on {101} as contact twins («butterfly» or «heart-shaped»), along {111}; on {209}; also as cruciform penetration twins. Перевод на другие языки Ссылки Список литературы Мальцев В.А. Гипсовые «гнезда» — сложные минеральные индивиды. — Литология и полезные ископаемые, 1997, N 2. Мальцев В. А. Минералы системы карстовых пещер Кап-Кутан (юго-восток Туркменистана). — Мир камня, 1993, №2, С. 3-13 (5-30-на англ. ) Руссо Г.В., Шляпинтох Л.П., Мошкии С.В., Петров Т.Г. 0б изучении кристаллизации гипса при экстракционном получении фосфорной кислоты. — Труды Ин-та Ленгипрохим, 1976, вып. 26, с. 95-104. Семенов В. Б. Селенит. Свердловск; Средне-Уральское книжное из-во, 1984. — 192 с. Linnaeus (1736) Systema Naturae of Linnaeus (as Marmor fugax). Delamétherie, J.C. (1812) Leçons de minéralogie. 8vo, Paris: volume 2: 380 (as Montmartrite). Reuss (1869) Annalen der Physik, Halle, Leipzig: 136: 135. Baumhauer (1875) Akademie der Wissenschaften, Munich, Sitzber.: 169. Beckenkamp (1882) Zeitschrift für Kristallographie, Mineralogie und Petrographie, Leipzig: 6: 450. Mügge (1883) Neues Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und бледноontologie, Heidelberg, Stuttgart: II: 14. Reuss (1883) Akademie der Wissenschaften, Berlin (Sitzungsberichte der): 259. Mügge (1884) Neues Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und бледноontologie, Heidelberg, Stuttgart: I: 50. Des Cloizeaux (1886) Bulletin de la Société française de Minéralogie: 9: 175. Dana, E.S. (1892) System of Mineralogy, 6th. Edition, New York: 933. Auerbach (1896) Annalen der Physik, Halle, Leipzig: 58: 357. Viola (1897) Zeitschrift für Kristallographie, Mineralogie und Petrographie, Leipzig: 28: 573. Mügge (1898) Neues Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und бледноontologie, Heidelberg, Stuttgart: I: 90. Tutton (1909) Zeitschrift für Kristallographie, Mineralogie und Petrographie, Leipzig: 46: 135. Berek (1912) Jahrbuch Minerl., Beil.-Bd.: 33: 583. Hutchinson and Tutton (1913) Zeitschrift für Kristallographie, Mineralogie und Petrographie, Leipzig: 52: 223. Kraus and Young (1914) Centralblatt für Mineralogie, Geologie und бледноontologie, Stuttgart: 356. Grengg (1915) Mineralogische und petrographische Mitteilungen, Vienna: 33: 210. Rosický (1916) Ak. Česká, Roz., Cl. 2: 25: No. 13. Goldschmidt, V. (1918) Atlas der Krystallformen. 9 volumes, atlas, and text: vol. 4: 93. Gaudefroy (1919) Bulletin de la Société française de Minéralogie: 42: 284. Richardson (1920) Mineralogical Magazine: 19: 77. Gross (1922) Zeitschrift für Kristallographie, Mineralogie und Petrographie, Leipzig: 57: 145. Mellor, J.W. (1923) A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry. 16 volumes, London: 3: 767. Carobbi (1925) Ann. R. Osservat. Vesuviano [3]: 2: 125. Dammer and Tietze (1927) Die nutzbaren mineralien, Stuttgart, 2nd. edition. Foshag (1927) American Mineralogist: 12: 252. Himmel (1927) Centralblatt für Mineralogie, Geologie und бледноontologie, Stuttgart: 342. Matsuura (1927) Japanese Journal of Geology and Geography: 4: 65. Nagy (1928) Zeitschrift für Physik, Brunswick, Berlin: 51: 410. Berger, et al (1929) Akademie der Wissenschaften, Leipzig, Ber.: 81: 171. Hintze, Carl (1929) Handbuch der Mineralogie. Berlin and Leipzig. 6 volumes: 1 [3B], 4274. (localities) Ramsdell and Partridge (1929) American Mineralogist: 14: 59. Josten (1932) Centralblatt für Mineralogie, Geologie und бледноontologie, Stuttgart: 432. Parsons (1932) University of Toronto Studies, Geology Series, No. 32: 25. Gallitelli (1933) Periodico de Mineralogia-Roma: 4: 132. Gaubert (1933) Comptes rendu de l’Académie des sciences de Paris: 197: 72. Beljankin and Feodotiev (1934) Trav. inst. pétrog. ac. sc. U.R.S.S., no. 6: 453. Caspari (1936) Proceedings of the Royal Society of London: 155A: 41. Terpstra (1936) Zeitschrift für Kristallographie, Mineralogie und Petrographie, Leipzig: 97: 229. Weiser, et al (1936) Journal of the American Chemical Society: 58: 1261. Wooster (1936) Zeitschrift für Kristallographie, Mineralogie und Petrographie, Leipzig: 94: 375. Büssem and Gallitelli (1937) Zeitschrift für Kristallographie, Mineralogie und Petrographie, Leipzig: 96: 376. Gossner (1937) Forschritte der Mineralogie, Kristallographie und Petrographie, Jena: 21: 34. Gossner (1937) Zeitschrift für Kristallographie, Mineralogie und Petrographie, Leipzig: 96: 488. Hill (1937) Journal of the American Chemical Society: 59: 2242. de Jong and Bouman (1938) Zeitschrift für Kristallographie, Mineralogie und Petrographie, Leipzig: 100: 275. Posnjak (1939) American Journal of Science: 35: 247. Tokody (1939) Ann. Mus. Nat. Hungar., Min. Geol. Pal.: 32: 12. Tourtsev (1939) Bull. Académie of Sciences of the U.S.S.R., Ser. Geol., no. 4: 180. Huff (1940) Journal of Geology: 48: 641. Acta Crystallographica: B38: 1074-1077. Bromehead (1943) Mineralogical Magazine: 26: 325. Miropolsky and Borovick (1943) Comptes rendus de l’académie des sciences de U.R.S.S.: 38: 33. Berg and Sveshnikova (1946) Bull. ac. sc. U.R.S.S.: 51: 535. Palache, C., Berman, H., & Frondel, C. (1951), The System of Mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana, Yale University 1837-1892, Volume II. John Wiley and Sons, Inc., New York, 7th edition, revised and enlarged, 1124 pp.: 481-486. Groves, A.W. (1958), Gypsum and Anhydrite, 108 p. Overseas Geological Surveys, London. Hardie, L.A. (1967), The gypsum-anhydrite equilibrium at one atmosphere pressure: American Mineralogist: 52: 171-200. Gaines, Richard V., H. Catherine, W. Skinner, Eugene E. Foord, Brian Mason, Abraham Rosenzweig (1997), Dana’s New Mineralogy : The System of Mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana, 8th. edition: 598. Sarma, L.P., P.S.R. Prasad, and N. Ravikumar (1998), Raman spectroscopy of phase transition in natural gypsum: Journal of Raman Spectroscopy: 29: 851-856.

Список минералов от А до Я

Эти списки в алфавитном порядке включают синонимы общепринятых названий минералов, произношение этого имени, происхождение имени и информация о местонахождении. Посетите наш расширен выбор изображений минералов. Значки быстрого доступа Обозначения Б Допустимые виды (жирный шрифт) — Все минералы, входящие в состав IMA утверждены или считались действительными до 1959 г., выделены жирным шрифтом тип. Значок произношения — звуковой файл. Любезно предоставлен Атласом минералов. Mineral Image Icon — Минеральное изображение присутствует для этого минеральная. Щелкните значок, чтобы просмотреть изображение. Значок галереи изображений минералов — присутствуют несколько изображений для этого минерала. Щелкните значок, чтобы просмотреть галерею изображений. jCrystal Form Icon — есть Krystalshaper (jCrystal) форма для этого минерала.Щелкните значок, чтобы просмотреть кристаллическую форму. Аплет. НОВИНКА — Файл структуры jPOWD от американского минералога База данных по кристаллической структуре присутствует. Щелкните значок, чтобы просмотреть апплет Crystal Structure, полученный из файлов .cif с использованием jPOWD .. Расчетные значки радиоактивной опасности Обнаружение излучения с очень чувствительной инструменты.API Gamma Ray Intensity Излучение очень слабое. API Gamma Ray Intensity> 501 Единицы API и <10 000 единиц API. Радиация слабая. API Gamma Ray Intensity> 10,001 Единицы API и <100 000 единиц API. Радиация сильная. API Gamma Ray Intensity> 100 001 единиц API и <1 000 000 единиц API. Радиация очень сильная. API Gamma Ray Intensity> 1 000 001 единиц API и <10 000 000 единиц API. Радиация ОПАСНА. API Gamma Ray Intensity> 10,000 001 Единицы API. Разложение по минеральным видам В Webmineral Количество видов Примечания 2,722 Допустимые минеральные породы, утвержденные IMA. 1,627 Текущее количество полезных ископаемых до 1959 г. (Прадеды). 4,349 Всего допустимых видов 111 Не одобрен IMA. 81 Ранее действующий вид Дискредитирован IMA. 149 Предлагаемые новые полезные ископаемые ожидают публикации. 6 + 6 = 12 Дубликаты минералов с действительной даной или Струнц Классификационные номера. 12 Потенциально пригодные полезные ископаемые, не представленные в IMA. 4,714 Всего в Webmineral 2691 Количество синонимов названий минералов (Все Минералы = 7 407) Другие списки минеральных видов в Интернете по алфавиту Alkali-Nuts (английский) Орехи щелочные (Francais) Amethyst Galleries, Inc.- Минеральная галерея ATHENA Mineralogy Калифорнийский технологический институт Евромин пр. l’cole des Mines de Paris Минро на Большом взрыве и трусах MinDat.org (списки Джолион Ральф) Минералогический клуб Антверпена, Бельгия (список Майкла Купера) MinLex (Deutsch) «Mineral Lexicon» MinMax (Deutsch) MinMax (английский) Королевство минералов и драгоценных камней U.C Беркли

.

Роль гипса в цементе и его влияние

Гипс — это минерал, представляющий собой гидратированный сульфат кальция в химической форме. Гипс играет очень важную роль в контроле скорости затвердевания цемента, поэтому его обычно называют замедлителем цемента. Он в основном используется для регулирования времени схватывания цемента и является незаменимым компонентом.

Гипс — это природный минерал, добываемый в качестве сырья на месторождениях, образованных древними морскими днами. Состоящий из сульфата кальция и воды, он используется в различных производственных, промышленных и сельскохозяйственных целях.Цвет его белый, серый, желтый, красный, коричневый. Важным свойством гипса является его естественная огнестойкость.

Рис.1: Гипс

Когда в цемент добавляют гипс?

В процессе производства цемента образуется клинкер. Эти цементные клинкеры охлаждают и добавляют небольшое количество гипса. Затем смесь отправляют на окончательный процесс измельчения. Для обычного портландцемента оно составляет от 3 до 4%, а для быстросхватывающегося цемента может быть уменьшено до 2.5%.

Роль гипса в цементе

Основная цель добавления гипса в цемент — замедлить процесс гидратации цемента после его смешивания с водой.

Процесс гидратации цемента заключается в том, что когда вода добавляется в цемент, он начинает реагировать с C3A и затвердевает. Времени, затрачиваемого на этот процесс, очень мало, что не дает времени на транспортировку, смешивание и укладку.

Когда в цемент добавляют гипс и воду, происходит реакция с частицами C3A с образованием эттрингита.Этот эттрингит изначально образуется в виде очень мелкозернистых кристаллов, которые образуют покрытие на поверхности частиц C3A. Эти кристаллы слишком малы, чтобы перекрыть зазоры между частицами цемента. Таким образом, цементная смесь остается пластичной и пригодной для обработки.

Время, отведенное на перемешивание, транспортировку и укладку, играет важную роль в прочности, составе и удобоукладываемости бетона. Поскольку гипс замедляет процесс гидратации, его называют замедлителем цемента.

Воздействие гипса на цемент

1. Гипс предотвращает схватывание цемента в процессе производства.
2. Замедляет схватывание цемента.
3. Обеспечивает более длительное рабочее время на смешивание, транспортировку и укладку.
4. Когда вода смешивается с цементом, алюминаты и сульфаты вступают в реакцию и выделяют некоторое количество тепла, но гипс действует как хладагент и снижает тепло гидратации.
5. Гипсовый цемент обладает значительно большей прочностью и твердостью по сравнению с негипсовым цементом.
6. В цементе на основе гипса для процесса гидратации требуется меньше воды.

Подробнее:

Гипсовые изделия и свойства как строительный материал для строительства Строительство

.

ПКМ н-октадекана / вспененный перлитный композитный гипсокартон

Материалы с фазовым переходом (ПКМ) широко используются для повышения способности аккумулировать тепловую энергию в строительных материалах. В данном исследовании композитный ПКМ n -октадекан (OD) / вспученный перлит (EP), который был приготовлен путем введения жидкого октадекана n- в EP с использованием метода вакуумной пропитки, был использован для изготовления гипсовой панели. Исследованы микроскопические, термические и механические свойства.Результаты SEM показали, что OD может равномерно абсорбироваться в порах EP. Результаты FI-IR показали, что OD и EP обладают хорошей химической стабильностью. Было обнаружено, что гипсовая панель имеет наилучшую задержку теплопередачи, когда объемная доля OD / EP составляла 20% (об. / Об.). Механические свойства гипсокартона с OD / EP снизились. Чтобы решить эту проблему, было также изучено влияние нано-Al ₂ O ₃ на гипсокартон. Результаты показали, что механические свойства гипсокартона были эффективно увеличены, когда дозировка нано-Al ₂ O ₃ составляла 0.5 мас.%, А гипсовая панель имела лучший теплоизоляционный эффект, когда содержание нано-Al ₂ O ₃ составляло 0,3 мас.%. Учитывая стоимость и комплексные характеристики, было предложено, что оптимальное содержание добавки нано-Al ₂ O ₃ составляло 0,3 мас.%.

1. Введение

Дефицит энергии стал общей проблемой в мире из-за быстрого экономического роста и большого потребления традиционной энергии. В последние годы все больше и больше ископаемого топлива потреблялось для улучшения внутреннего комфорта в зданиях [1, 2].Была проделана большая работа с точки зрения снижения энергопотребления здания, такого как система накопления тепловой энергии (TES), и подготовка PCM была наиболее важной в этой системе [3, 4]. ПКМ — это класс материалов для аккумулирования энергии, которые могут сохранять или выделять энергию при фазовом переходе при определенной температуре [5]. Диана и Лю [6, 7] использовали микрокапсулы с фазовым переходом для улучшения теплоотдачи гипса. Результаты показали, что добавление микрокапсул с фазовым переходом приводит к хорошей теплопроводности гипса.OD — один из наиболее часто используемых органических PCM в области системы TES и энергосбережения в зданиях, поскольку он имеет подходящую температуру и высокий запас энергии, показывает небольшое изменение объема между твердой и жидкой фазами и хорошую обратимость, а также нетоксичен и не вызывает коррозии [ 8–10]. Однако есть также некоторые недостатки, ограничивающие области применения OD, такие как пониженные механические свойства и утечка в состоянии плавления.

Хотя добавление внешнего диаметра снизило бы прочность, есть много возможных способов улучшить эти характеристики.Многие исследования показали, что добавление соответствующих видов и количеств наноматериалов может значительно снизить пористость гипсокартона, тем самым увеличивая прочность [11–13]. Нанооксид алюминия использовался в качестве армирующего материала на основе цемента из-за эффекта заполнения и зародышеобразования [14], но влияние нанооксида алюминия в гипсе не изучалось. В этом исследовании для улучшения механических свойств был добавлен нанооксид алюминия.

Для решения проблемы утечки в плавящемся состоянии был подготовлен стабилизированный по форме ПКМ, полученный путем микрокапсулирования OD со структурой ядро-оболочка.В существующих исследованиях основными материалами оболочки являются кремнезем [9, 15, 16], н- бутилметакрилат [17], карбонат кальция [18] и некоторые другие [19, 20]. Ван [9] и др. подготовили инкапсуляцию OD из диоксида кремния с помощью золь-гелевого процесса для повышения теплопроводности и характеристик фазового перехода. Были предложены два других метода микрокапсулирования OD с диоксидом кремния: один заключается в том, что микрокапсулы синтезируются посредством межфазной поликонденсации [21], а другой заключается в том, что микрокапсулы получают с помощью золь-гель процесса с использованием силиката натрия вместо тетраэтилортосиликата для получения диоксида кремния. ракушка.Недавно инкапсулированный в карбонат кальция октадекан n- был получен методом самосборки, и это был новый метод, отличный от других неорганических микрокапсулированных ПКМ, о которых сообщалось в литературе [18]. Но сложная технология и высокая стоимость ограничивали применение инкапсулированных PCM. ЭП — это своего рода пористый материал. В последние годы было проведено множество исследований по адсорбции различных ПКМ с помощью ФП, таких как нитрат натрия [22], жирная кислота [23–25] и парафин [26–28]. Заполнение пор EP OD — более простой и дешевый способ производства PCM со стабильной формой по сравнению с технологией инкапсуляции.

В данной работе, во-первых, было предложено приготовление композитных материалов OD / EP путем заполнения пор EP с OD с помощью метода вакуумной пропитки (метод VA). Затем был приготовлен гипсокартон путем смешивания подготовленных материалов OD / EP и штукатурки. В-третьих, были исследованы механические свойства, химическая совместимость и термические свойства гипсокартона с материалами OD / EP. Наконец, из-за снижения механических свойств гипсокартона в этом исследовании также изучалась модификация механических свойств путем добавления нано-Al ₂ O ₃ .

2. Материалы и методы

2.1. Материалы

n -октадекан (OD, чистота 90%) и нано-Al ₂ O ₃ ( фаза α , чистота 99,9%) были приобретены у Aladdin Industrial Corporation. EP был приобретен на заводе Xinyang Perlite Plant, Китай. Химический состав EP показан в таблице 1. Пластырь ( β -гемигидрат, чистота 99,9%) был приобретен у Henan Qiangnai New Materials Co., Ltd, Китай.

Состав SiO 2 Al 2 O 3 Na 2 O K 2 O CaO 5 H 2 O вес.% 70,7 15,8 5,6 5,2 1,3 0,3

2,2. Подготовка гипсокартона с OD / EP

В данном исследовании композитный материал OD / EP был приготовлен методом VA [29]. Перед изготовлением композитного материала ЭП сушили при 105 ° C в течение 24 ч. Во-вторых, в колбу добавляли расплавленный OD, чтобы покрыть ЕР, который помещали на дно колбы, и равномерно перемешивали.В-третьих, смесь помещали в вакуумную печь, и после вакуумирования ей потребовалось 2 часа для достижения 60 ° C, а затем ее выдерживали в стабильном вакууме в течение 1 часа, чтобы позволить воздуху снова войти в колбу и заставить жидкость OD проникать в пористую структуру ЭП. Было обнаружено, что максимальная массовая доля OD / EP составляла 60 мас.% Без утечки расплавленного ПКМ.

Для исследования влияния OD / EP на теплопроводность и теплопроводность штукатурки, OD / EP был включен в штукатурку с заменой 10% (об. / Об.), 20% (об. / Об.) и 30% (об. / об.) по объему.На основе гипсовой панели с 20% (об. / Об.) OD / EP, которая показала лучшую теплопроводность и свойство теплопередачи, затем было добавлено различное содержание нано-Al ₂ O ₃ для исследования эффекта наночастиц. -Al ₂ O ₃ по теплопроводности штукатурки.

2.3. Характеристика

Морфология и микроструктура образцов наблюдались с помощью SEM (JSM-6390LV) при ускоряющем напряжении 15 кВ в низком вакууме. Анализы химической совместимости образцов проводили с использованием FT-IR (вершина 70).ИК-Фурье спектры регистрировали в диапазоне частот 4000–400 см ^–1 .

Механические свойства гипса с материалами OD / EP были оценены путем измерения прочности на сжатие и изгиб в течение 2 часов. Размер образца, использованного для этого эксперимента, составлял 40 мм × 40 мм × 160 мм. Перед испытанием все образцы были высушены при комнатной температуре.

Тепловые характеристики штукатурки с материалами OD / EP были оценены путем анализа теплопроводности и теплопередачи.Образец размером 300 мм × 300 мм × 50 мм был использован для испытания свойства теплопередачи, а образец размером 200 мм × 200 мм × 15 мм был использован для испытания теплопроводности. Свойство теплопередачи было проверено самодельной конструкцией, показанной на рисунке 1. Теплопроводность гипсовой панели OD / EP была протестирована в диапазоне температур от 20 ° C до 50 ° C, включая температуру фазового перехода.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Микроструктура материалов OD / EP

Морфология и микроструктура EP и композита OD / EP наблюдались с помощью SEM и показаны на рисунке 2.Рисунок 2 (а) показывает, что ЭП имел много шероховатых пористых структур, а диаметр чешуйчатых пор находился в основном в диапазоне 5 мкм мкм ~ 150 мкм мкм. Эти пористые структуры могут поглощать наружный диаметр и предотвращать утечку расплавленных ПКМ за счет капиллярной силы и поверхностного натяжения. Из рисунка 2 (b) видно, что OD был равномерно поглощен в порах EP, а часть структуры пор в EP не была заполнена OD, что обеспечивало пространство для расширения во время фазового перехода от твердого состояния. в жидкость.

3.2. Химическая совместимость материалов OD / EP

Химическая совместимость образцов EP, OD и OD / EP была охарактеризована с помощью ИК-Фурье спектроскопии. Спектры FT-IR EP, OD и OD / EP представлены на рисунке 3. Пики поглощения 2920 см ^-1 , 2850 см ^-1 , 1465 см ^-1 , 1377 см ^-1 , и 720 см ^-1 были произведены валентным колебанием функциональных групп –CH ₂ и –CH ₃ . Было обнаружено, что OD имеет связь –CH ₂ и связь –CH ₃ , EP имеет связь –OSi, а пик поглощения составляет 1020 см ^–1 –1095 см ^–1 .Кроме того, все характеристические пики поглощения композита OD / EP появлялись в спектре как EP, так и OD, и не было никаких новых пиков, генерируемых композицией OD / EP. Это явление указывает на то, что между EP и OD существует физическое сшивание, а не химическая реакция. Таким образом, материал OD / EP обладает хорошей химической стабильностью.

3.3. Механические свойства гипса с различным содержанием OD / EP

Чтобы определить влияние содержания материала OD / EP на механические свойства гипса, были протестированы прочность на сжатие и прочность на изгиб гипса с различным содержанием OD / EP, и они были показано на рисунке 4.Результаты показали, что прочность на сжатие и прочность на изгиб уменьшаются с увеличением материала OD / EP. Это явление можно объяснить множеством причин. Во-первых, прочность материала OD / EP была явно ниже, чем у гипса, а материал OD / EP содержал больше дефектов, что приводило к более низкой прочности; во-вторых, уязвимая межфазная связь между материалом OD / EP и гипсом также снизила прочность.

3.4. Теплопроводность гипса с различными объемами OD / EP

В этом исследовании для измерения теплопроводности гипсовых панелей с материалами OD / EP был использован метод стационарной плиты, результаты представлены на рисунке 5.Он показал, что теплопроводность увеличивалась с увеличением объема материала OD / EP до 20% (об. / Об.), А затем снижалась, когда объем материала OD / EP непрерывно увеличивался. Таким образом, композитный ПКМ оказывал положительное и отрицательное влияние на свойства теплопередачи гипсокартона. Это можно объяснить следующими факторами. С одной стороны, некоторое количество воды адсорбировалось за счет пористой структуры ЭП, а теплопроводность гипсовых плит увеличивалась с увеличением влажности [30, 31].С другой стороны, как EP, так и OD имели плохую теплопроводность, а добавление материалов OD / EP также увеличивало внутренние дефекты штукатурки. Все вышеперечисленные причины привели к снижению теплопроводности гипса.

Теплоаккумулируемость гипса с материалами OD / EP в основном оценивалась по его теплоемкости и эффективности. В этом исследовании свойство теплоаккумулятора гипсокартона с различными объемными долями материалов OD / EP было исследовано путем измерения регулярности изменения температуры внутреннего центра системы шкафов.Результаты показаны на Фигуре 6. Внутренняя температура пустой гипсокартонной плиты поднялась до 45 ° C через 107 минут, в то время как время было перенесено на 132, 153 и 138 минут для образцов с 10% (об. / Об.). ), 20% (об. / Об.), 3 и 0% (об. / Об.) OD / EP в гипсокартоне, соответственно. Это означало, что для повышения температуры гипсокартона до 45 ° C требовалось в 1,23, 1,43 и 1,29 раза больше времени по сравнению с пустой гипсовой панелью. Возможность регулирования температуры сначала увеличивалась, а затем уменьшалась с увеличением содержания материала OD / EP.Причина этого явления заключалась в том, что теплоаккумулирующая способность гипсокартона на ранней стадии увеличивалась с увеличением объемной доли материалов OD / EP. Следовательно, характеристики аккумулирования тепла должны быть лучше с увеличением объемной доли, а возможность регулирования температуры будет более сильной. Но использование материалов OD / EP было слишком низким, в то время как объем составлял более 20% (об. / Об.), Потому что высокая объемная доля материалов OD / EP привела к тому, что гипсовая панель имела низкую теплопроводность.Это можно объяснить двумя факторами. Во-первых, когда температура достигнет температуры фазового перехода, ПКМ в гипсовой панели поглотит тепло, и процесс теплопередачи в определенной степени будет предотвращен. С другой стороны, дефект внутренней структуры гипсокартона увеличился с введением композитного ПКМ. В результате усилился эффект конвекции внутри гипсокартона.

4. Эффект модификации Nano-Al ₂ O ₃ на гипсокартоне

4.1. Влияние нано-Al ₂ O ₃ на механические свойства образца гипса OD / EP

Для таких материалов, как цемент и керамика, нано-Al ₂ O ₃ выполнял функцию модификации и усиления , что может оптимизировать структуру пор материала и улучшить механические свойства [32–34]. В этой статье было исследовано влияние нано-Al ₂ O ₃ на характеристики гипсокартона. В этом эксперименте содержание нано-Al ₂ O ₃ было установлено от 0 до 0.6 мас.% От массы гипса, а объемная доля материала OD / EP составляла 20% (об. / Об.). На рисунке 7 показаны результаты испытаний механических свойств. Результаты показали, что прочность на сжатие гипсокартона сначала увеличивалась, а затем снижалась с увеличением содержания нано-Al ₂ O ₃ . Это может быть связано с множеством причин. Во-первых, нано-Al ₂ O ₃ действовал как сверхмелкозернистый заполнитель, заполняя пустоты и пузыри вокруг частиц гипса, делая структуру более компактной и повышая прочность.Во-вторых, когда количество нано-Al ₂ O ₃ было слишком высоким, потребность наноматериала в воде увеличивалась из-за большой удельной поверхности наноматериала, что затрудняло бы достижение однородной дисперсии наноматериал, вызывая тем самым агломерацию и обертывание частиц гипса, препятствуя реакции гидратации частиц гипса. В то же время чрезмерные микропузырьки были вызваны увеличением потребности в воде в процессе перемешивания гипсовой суспензии и увеличили количество вредных пор в гипсовой суспензии, что привело к снижению прочности.И прочность на сжатие образцов гипса, отвержденных в течение 28 дней, снизилась на 12,9% после 50 циклов фазового перехода [35], но прочность на сжатие все равно достигла 8,4 МПа. Следовательно, когда количество нано-Al ₂ O ₃ составляло 0,5 мас.%, Механические свойства гипсокартона были наилучшими.

Рентгенограмма продукта гидратации гипса показана на рисунке 8. Было обнаружено, что продукт гидратации гипса после добавления нано-Al ₂ O ₃ был CaSO ₄ · 2H ₂ O, то же, что и холостой образец.Не образуются новые продукты гидратации. Было две основные причины для улучшения механических свойств нано-Al ₂ O ₃ . С одной стороны, увеличение прочности гипсокартона было связано с заполняющим действием наноматериала. С другой стороны, поверхность наноматериала имела более активные связи, которые можно было использовать как готовое ядро, позволяя продукту гидратации расти на наноматериале с образованием плотной структуры [36, 37].

4.2. Влияние Nano-Al ₂ O ₃ на теплопроводность гипсокартона OD / EP

Nano-Al ₂ O ₃ имел хорошую термостойкость и стабильную кристаллическую форму, что могло значительно улучшить компактность суспензии. На рисунке 9 представлены результаты испытаний теплопроводности гипсокартона. Результаты показали, что теплопроводность гипсокартона сначала уменьшалась, а затем увеличивалась с увеличением содержания нано-Al ₂ O ₃ .Когда содержание нано-Al ₂ O ₃ составляло 0,3 мас.%, Теплопроводность гипсокартона была самой низкой, что указывает на плохие характеристики теплопередачи гипсокартона и хороший эффект теплоизоляции. . На Фигуре 10 показаны результаты испытаний характеристик теплопередачи, в которых количество нано-Al ₂ O ₃ составляло от 0,3 до 0,6 мас.% От массы гипса. При нагревании источника тепла в течение 2 ч и последующем его выключении проверялась регулярность температуры помещения гипсокартона во времени.Из Фиг.10 можно видеть, что температура в тестовом устройстве составляла приблизительно 36 ° C после нагревания в течение двух часов, а температура гипсокартона с высокой теплопроводностью в тестовом устройстве была низкой после выключения источника тепла. Результаты показали, что температура гипсокартона с более высокой теплопроводностью была ниже, что указывает на плохой теплоизоляционный эффект. При содержании нано-Al ₂ O ₃ было 0,3 мас.% гипсокартон OD / EP имел лучший теплоизоляционный эффект.

5. Выводы

В этом исследовании был подготовлен новый энергоаккумулирующий материал, гипс с материалами OD / EP, и изучены его свойства. Кроме того, было исследовано влияние модификации нано-Al ₂ O ₃ на свойства гипсовой плиты OD / EP. Полученные выводы можно описать следующим образом: (i) Композитный материал OD / EP может быть приготовлен, и OD может быть равномерно поглощен в порах EP.Результаты показали, что оптимальная объемная доля материала OD / EP составляла 20% (об. / Об.), А максимальная температура задерживалась на 43% по сравнению с образцом чистого гипса. (Ii) С добавлением OD / EP материалов, прочность на сжатие и прочность на изгиб гипсокартона уменьшались с увеличением объема материалов OD / EP. (iii) прочность гипсовых панелей OD / EP сначала увеличивалась, а затем уменьшалась с увеличением содержания нано-Al ₂ O ₃ .При содержании 0,5 мас.% Механические свойства показали наивысшее значение. Теплопроводность гипсокартона снизилась после добавления 0,3 мас.% Нано-Al ₂ O ₃ , и гипсокартон имел лучший теплоизоляционный эффект. Учитывая стоимость и комплексные характеристики, было предложено, что оптимальное содержание добавки нано-Al ₂ O ₃ составляло 0,3 мас.%.

Доступность данных

Все данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, включены в раздел «Результаты и обсуждение».

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Выражение признательности

Эта работа финансировалась Национальной программой ключевых исследований и разработок (№ 2017YFC0703100).

.

Химический состав — Химический состав веществ

• • БЕСПЛАТНАЯ ЗАПИСЬ КЛАСС
  • КОНКУРСНЫЕ ЭКЗАМЕНА
    • BNAT
    • Классы
      • Класс 1-3
      • Класс 4-5
      • Класс 6-10
      • Класс 110003 CBSE
        • Книги NCERT
          • Книги NCERT для класса 5
          • Книги NCERT, класс 6
          • Книги NCERT для класса 7
          • Книги NCERT для класса 8
          • Книги NCERT для класса 9
          • Книги NCERT для класса 10
          • NCERT Книги для класса 11
          • NCERT Книги для класса 12
        • NCERT Exemplar
          • NCERT Exemplar Class 8
          • NCERT Exemplar Class 9
          • NCERT Exemplar Class 10
          • NCERT Exemplar Class 11

          9plar

          • RS Aggarwal
            • RS Aggarwal Решения класса 12
            • RS Aggarwal Class 11 Solutions
            • RS Aggarwal Решения класса 10
            • Решения RS Aggarwal класса 9
            • Решения RS Aggarwal класса 8
            • Решения RS Aggarwal класса 7
            • Решения RS Aggarwal класса 6
          • RD Sharma
            • RD Sharma Class 6 Решения
            • RD Sharma Class 7 Решения
            • Решения RD Sharma Class 8
            • Решения RD Sharma Class 9
            • Решения RD Sharma Class 10
            • Решения RD Sharma Class 11
            • Решения RD Sharma Class 12
          • PHYSICS
            • Механика
            • Оптика
            • Термодинамика
            • Электромагнетизм
          • ХИМИЯ
            • Органическая химия
            • Неорганическая химия
            • Периодическая таблица
          • MATHS
            • Статистика
            • Числа
            • Числа Пифагора Тр Игонометрические функции
            • Взаимосвязи и функции
            • Последовательности и серии
            • Таблицы умножения
            • Детерминанты и матрицы
            • Прибыль и убыток
            • Полиномиальные уравнения
            • Разделение фракций
          • Microology
      • FORMULAS
        • Математические формулы
        • Алгебраные формулы
        • Тригонометрические формулы
        • Геометрические формулы
      • КАЛЬКУЛЯТОРЫ
        • Математические калькуляторы

        0003000

        • 000
        • 000 Калькуляторы по химии
        • 000
        • 000
        • 000 Образцы документов для класса 6
        • Образцы документов CBSE для класса 7
        • Образцы документов CBSE для класса 8
        • Образцы документов CBSE для класса 9
        • Образцы документов CBSE для класса 10
        • Образцы документов CBSE для класса 1 1
        • Образцы документов CBSE для класса 12
      • Вопросники предыдущего года CBSE
        • Вопросники предыдущего года CBSE, класс 10
        • Вопросники предыдущего года CBSE, класс 12
      • HC Verma Solutions
        • HC Verma Solutions Класс 11 Физика
        • HC Verma Solutions Класс 12 Физика
      • Решения Лакмира Сингха
        • Решения Лахмира Сингха класса 9
        • Решения Лахмира Сингха класса 10
        • Решения Лакмира Сингха класса 8

      9000 Класс

      9000BSE 9000 Примечания3 2 6 Примечания CBSE

    • Примечания CBSE класса 7

    Примечания

    • Примечания CBSE класса 8
    • Примечания CBSE класса 9
    • Примечания CBSE класса 10
    • Примечания CBSE класса 11
    • Примечания 12 CBSE
  • Примечания к редакции 9000 CBSE 9000 Примечания к редакции класса 9
  • CBSE Примечания к редакции класса 10
  • CBSE Примечания к редакции класса 11
  • Примечания к редакции класса 12 CBSE
• Дополнительные вопросы CBSE
  • Дополнительные вопросы по математике класса 8 CBSE
  • Дополнительные вопросы по науке 8 класса CBSE
  • Дополнительные вопросы по математике класса 9 CBSE
  • Дополнительные вопросы по математике класса 9 CBSE Вопросы
  • CBSE Class 10 Дополнительные вопросы по математике
  • CBSE Class 10 Science Extra questions
• CBSE Class
  • Class 3
  • Class 4
  • Class 5
  • Class 6
  • Class 7
  • Class 8 Класс 9
  • Класс 10
  • Класс 11
  • Класс 12
• Учебные решения

Решения NCERT

• Решения NCERT для класса 11
  • Решения NCERT для класса 11 по физике
  • Решения NCERT для класса 11 Химия
  • Решения NCERT для биологии класса 11
  • Решение NCERT s Для класса 11 по математике
  • NCERT Solutions Class 11 Accountancy
  • NCERT Solutions Class 11 Business Studies
  • NCERT Solutions Class 11 Economics
  • NCERT Solutions Class 11 Statistics
  • NCERT Solutions Class 11 Commerce
• NCERT Solutions for Class 12
  • Решения NCERT для физики класса 12
  • Решения NCERT для химии класса 12
  • Решения NCERT для биологии класса 12
  • Решения NCERT для математики класса 12
  • Решения NCERT, класс 12, бухгалтерский учет
  • Решения NCERT, класс 12, бизнес-исследования
  • NCERT Solutions Class 12 Economics
  • NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 1
  • NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 2
  • NCERT Solutions Class 12 Micro-Economics
  • NCERT Solutions Class 12 Commerce
  • NCERT Solutions Class 12 Macro-Economics
• NCERT Solut Ионы Для класса 4
  • Решения NCERT для математики класса 4
  • Решения NCERT для класса 4 EVS
• Решения NCERT для класса 5
  • Решения NCERT для математики класса 5
  • Решения NCERT для класса 5 EVS
• Решения NCERT для класса 6
  • Решения NCERT для математики класса 6
  • Решения NCERT для науки класса 6
  • Решения NCERT для класса 6 по социальным наукам
  • Решения NCERT для класса 6 Английский язык
• Решения NCERT для класса 7
  • Решения NCERT для математики класса 7
  • Решения NCERT для науки класса 7
  • Решения NCERT для социальных наук класса 7
  • Решения NCERT для класса 7 Английский язык
• Решения NCERT для класса 8
  • Решения NCERT для математики класса 8
  • Решения NCERT для науки 8 класса
  • Решения NCERT для социальных наук 8 класса ce
  • Решения NCERT для класса 8 Английский
• Решения NCERT для класса 9
  • Решения NCERT для класса 9 по социальным наукам
• Решения NCERT для математики класса 9
  • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 1
  • Решения NCERT для математики класса 9, глава 2

  Решения NCERT

  • для математики класса 9, глава 3
  • Решения NCERT для математики класса 9, глава 4
  • Решения NCERT для математики класса 9, глава 5

  Решения NCERT

  • для математики класса 9, глава 6
  • Решения NCERT для математики класса 9, глава 7

  Решения NCERT

  • для математики класса 9, глава 8
  • Решения NCERT для математики класса 9, глава 9
  • Решения NCERT для математики класса 9, глава 10

  Решения NCERT

  • для математики класса 9, глава 11

  Решения

  • NCERT для математики класса 9 Глава 12

  Решения NCERT

  • для математики класса 9 Глава 13
  • NCER Решения T для математики класса 9 Глава 14
  • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 15
• Решения NCERT для науки класса 9
  • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 1
  • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 2
  • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 3
  • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 4
  • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 5
  • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 6
  • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 7
  • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 8
  • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 9
  • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 10
  • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 12
  • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 11
  • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 13

  Решения NCERT

  • для науки класса 9 Глава 14
  • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 15
• Решения NCERT F

.