Гіпсові в’яжучі
Властивості гіпсових в’яжучих в значній мірі залежить від технології їх виготовлення, тому для визначення оптимальних технологічних параметрів виробництва необхідні певні дослідження, особливо якщо змінюються джерела постачання сировини.
Вплив технологічних факторів на основні будівельні властивості гіпсових в'яжучих та їх регулювання.
Завдання. Визначити вплив температури теплової обробки на основні властивості будівельного гіпсу та встановити раціональний режим його отримання з сировини даного родовища.
Необхідне обладнання, матеріали: технічні та електронні ваги, сушильна шафа з автоматичним регулятором температури, бюкси або фарфорові тиглі, фарфорова ступка з товкачиком, сито №02, муфельна піч, електроплитка з пристроєм, термометр до 200 ºС, ексикатор з CaCl2, трансформатор, гіпсовий камінь, прилад Суттарда, прилад Віка з голкою, форми балочок 4x4x16см, прилад МИИ-100, гідравлічний прес, металева лінійка, аерометр, бюретка, пульверизатор, напівводний гіпс, добавки С-3, ЛСТ, CaSO 
· 2 
, 
та інші.
а). Встановити сортність гіпсового каменю.
б). Дослідити вплив температури теплової обробки на основні властивості будівельного гіпсу та встановити раціональний режим його утворення з даної сировини.
в). Дослідити вплив добавок кухонної солі, яка додається при тепловій обробці, на властивості будівельного гіпсу.
г). Дослідження впливу регуляторів тужавлення на властивості
будівельного гіпсу.
д). Дослідити вплив умов твердіння на міцність гіпсу).
.
Методичні вказівки.
Гігроскопічну вологість визначають за формулою: 
,
де 
- маса наважки до сушіння, 
- маса наважки після сушіння до постійної маси при t = 65 …70º.
Гідратну воду визначають за формулою: 
Результати досліджень заносять у робочий журнал за наступною формою:Таблиця 1.1
| № про-би | Маса тигля mо, г | Маса тигля з наваж-кою,m,г | Маса наваж-ки,m1,г | Т, 0С | Маса наваж-ки після сушки,m2, г | W гігр , % | Маса наваж-ки після сушки, при Т=4000С | W uslh. % |
Після цього встановлюють сортність гіпсового каменю /по ГОСТ 4013 /.
Таблиця 1.2
| Сорт | Вміст в гіпсовому камені, % не менше | Вміст в гіпсоангідритовому камені, %, не менше | ||
| гіпсу(CaSO4·2H2 О) | кристалізаційної води | гіпсу та ангидриту в перерахунку на CaSO4·2H2 О | Сірчаного ангідриту (SO3) | |
| 19,88 | 44,18 | |||
| 18,83 | 41,85 | |||
| 16,74 | 37,20 | |||
| 14,64 | - | - |
Висновок:
б). Дослідити вплив температури теплової обробки на основні властивості будівельного гіпсу та встановити раціональний режим його утворення з даної сировини.
Для виконання завдання б), дослідження рекомендується здійснювати моделюванням процесу випалювання будівельного гіпсу в гіпсоварильних котлах в лабораторії.
Теоретичний коефіцієнт виходу напівводяного гіпсу дорівнює 
. Відповідно коефіцієнт витрат двогідрату гіпсу на одиницю маси напівгідрату дорівнює 1/0,842 = 1,188. Знаючи це, визначають кількість напівводяного гіпсу, яку очікують. Слідкують, щоб температура гіпсу не перевищувала заданих значень.
 |
Рис. 1.1 Температурна крива варіння гіпсу
розраховують вміст 
·0.5 за формулою ·0.5 
вихідні продукти розраховують за формулою: 
,
де а- вміст гігроскопічної вологи у сировині. %; б та в- вміст гідратної води відповідно у вихідному двоводному гіпсу та обезводненому гіпсу, %.
Результати дослідів записують у табл. 1.3.
Таблиця 1.3.
| Час, хвилин | 5 5 5 | 5 5 5 | (і так далі до кінця процесу) |
| Т, 0С | |||
| mгіпсу |
T, 0C
τ, хв.
рис. 1.2.
Вплив температури випалу на властивості гіпсу.
Таблиця 1.4.
| T тепл. обробки, 0C | W гідр. в одерж. гіпсу, % | Норм. густо-та, % | Строки тужавлення |  , МПа
|  , МПа
| Wm, % | Кр | В пр | CaSO4·0,5H2O | |
| початок | кінець | |||||||||
Висновки:
в). Дослідити вплив добавок кухонної солі, яка додається при тепловій обробці, на властивості будівельного гіпсу.
При виконанні завдання в) кожна бригада веде випалювання двоводного гіпсу, який отримує різну кількість кухонної солі у % від маси гіпсу (0%, 0.05%, 0.1%, 0.15%, 0.2% маси вихідного матеріалу), при оптимальній температурі, яку визначають при виконанні завдання б) цієї роботи (наприклад, підвищення температури до 150% - 30 хв, витримка при цій температурі – 30 хв, природнє охолодження на повітрі до 20-250С).
Дані записують у табл. 1.5аналізують та роблять висновки.
Таблиця 1.5.
Вплив добавки на властивості напівводного гіпсу.
| Дозування NaCl, % від сировини |  , %
| Нормальна густота., % | Строки тужавлення, хвилин | , МПа
| , МПа
| Wm, % | Kрозм | |
| початок | кінець | |||||||
г). Дослідження впливу регуляторів тужавлення на властивості
будівельного гіпсу.
Для виконання завдання г) кожна бригада спочатку вивчає властивості будівельного гіпсу (нормальну густоту, строки тужавлення, міцність), а потім проводить роботу з використанням однієї характерної для певного класу добавки, визначає також властивості гіпсу з добавкою, записує у таблицю 1.6аналізує дані та робить висновки.
Таблиця 1.6
Вплив добавок-регуляторів тужавлення на властивості будівельного гіпсу
| Найменування добавки | Д, % від гіпсу | Нормальна густота., % | Термін тужавлення, хвилин | , МПа
| , МПа
| |
| початок | кінець | |||||
Зробити статистичну обробку результатів дослідів визначення нормальної густоти гіпсового тіста.
Результати заносять у робочий журнал за наступною формою:
Таблиця 1.7
| N | Діаметр розпливу гіпсового тіста | ||
| хі | хі- 
| 
| |
| … | |||
| |||
|
| |||
| S | |||
| Сv | |||
| M | |||
| Ε |
Для характеристики певної вибірки числових значень показників якості матеріалів, що включає n спостережень, використовують середні значення- середнє арифметичне та середнє квадратичне відхилення.
Середнє арифметичне відхилення:
Середнє квадратичне відхилення:
Коефіцієнт варіації:
Середня похибка середнього арифметичного:
Показник точності:
)
д). Дослідити вплив умов твердіння на міцність гіпсу).
При виконанні завдання д) виготовляють зразки-балочки з тіста нормальної густоти. Через 2 години ставлять у різні умови твердіння: над водою, у воді та висушують до постійної маси при 60-65ºС. Через 7 діб визначають міцність гіпсу, аналізують дані та роблять висновки.
Результати дослідів заносять у таблицю 1.8.
Таблиця 1.8
| Умови твердіння зразків | Границя міцності через 7 діб, МПа | |
| при згині | При стиску | |
| над водою | ||
| у воді | ||
| при висушуванні |
Повітряне будівельне вапно
Дослідження гідратного твердіння порошкоподібного негашеного вапна та його властивості.
Завдання 1. Визначити вплив тонкості помелу та водовапняного відношення на швидкість гідратації.
Необхідне обладнання, матеріали: сито №063, циліндрична посудина на 8...10 л для гашення вапна, прилад Віка, негашене грудкове вапно, добавки сповільнювачі (ПАР, NaOH або KOH, CaSO4·2H2O та інші) та прискорювачі (розчин цукру, NaCl, CaCl2, MgCl2 та інші), скляні пластини 10х10 см.
а). Вивчити вплив кількості та температури води, розмірів кусків грудкового вапна на консистенцію продукту гашення.
б). Вивчити вплив добавок на процес гашення.
в). Визначити властивості продуктів гашення вапна.
Методичні вказівки.
Для виконання першого завдання беруть певні наважки (по 0,5...1 кг) негашеного вапна для кожної бригади різних розмірів кусків (від 2,5 мм до >40 мм) і змішують з різною кількістю води. Зважуванням визначають масу вапняного тіста та формулою 
,
де - маса посудини, 
- маса посудини з тістом, дані записують у таблицю 2.1за формою.
Таблиця 2.1
| Т води, 0С | V вапна тіста, л | m вапн тіста, кг | Вихід вапняного тіста з 1 кг негашеного вапна | |
| л/кг | кг/кг | |||
Для виконання другого завдання кожна бригада визначає по стандартній методиці час і температуру гашення, додаючи до вапна прискорювач або сповільнювач (% від маси вапна призначає викладач); потім будують графік зміни температури при гашенні вапна і роблять висновок.
 |
При виконанні третього завдання кожна бригада визначає такі властивості продукту гашення: середню густину, вміст непогашених зерен.
Дані досліду записують у табл. 2.2
Таблиця 2.2
| m вапна, г | mц, г | Взаг., мл | В/mв+mц | Покази приладу, мм |
З тіста нормальної густоти на скляних пластинках зразки-коржики товщиною 0,7...0,8 см і діаметром 6...7 см. Зразки-коржики витримують 24±2 год. у ванні з гідравлічним затвором, а потім їх разом з пластинками переносять у бачок на решітку для пропарювання, яка розташована на відстані не менше 3 см нижче рівня води. Воду у бачку доводять до кипіння, яке підтримують протягом 2 год. Через годину проводять огляд зразків. Якщо виявляють ознаки нерівномірності зміни об’єму, то випробовування припиняють. Вапно відповідно до вимог рівномірності змін об’єму, якщо на поверхні коржиків не виявлено радіальних тріщин, що доходять до країв, або сітки дрібних тріщин, а також яких-небудь скривлень, збільшення об’єму і утворення неміцної пухкої структури коржиків.
Завдання 2. Вивчення гідратного твердіння вапна
Необхідне обладнання, матеріали: технічні ваги з важками, калориметр, термометр на 150...200 0С, металевий і дерев’яний стакани, форма балочок 4х4х16 см, сита з діаметром отвору 2,5 мм; 0,63 мм і 0,14 мм, струшуючий столик, гідравлічний прес, скляні циліндри 100 і 250 см3, посудина об’ємом 5 л, конус Стройцнила, добавки сповільнювачі (ЛСТ, двоводний гіпс та інші), грудкове вапно, пісок кварцовий.
а). Вивчити вплив тонкості помелу вапна, водовапнякового відношення, добавок-сповільнювачів, відведення тепла на тепловиділення вапна і характер продуктів гідратації.
б). Використати ефект гідратаційного твердіння вапна для приготування будівельних розчинів.
Дослід 1. Для вивчення впливу тонкості помелу ванна на тепловиділення беруть по 10 г вапна кожної фракції, 20 г піску і 20 мл води; поміщають у калориметри, в яких за стандартною методикою визначають температуру і час гашення. Результати записують у таблицю 2.1 будують графік (рис.2.1), по якому визначають час гашення і максимальну температуру, а потім роблять висновки. Таблиця 2.1
Вплив різних факторів на тепловиділення вапна і характер продукту гідратації
| № досліду | Фактори і їх величина | 0 3 6 (і т. д. до закінчення гідратації | Характер продукту гідратації | ||
| Зміна температури, 0С при | Тонкість помелу | 2,5 0,14 | |||
| В/В | |||||
| Добавка | ЛСТ Гіпс | ||||
| Матеріал стакану | Сталь Деревина |
T, 0C
t, хв
Дослід 2. Для вивчення впливу водовапнякового відношення на тепловиділення три наважки вапна, яке пройшло через сито 0,14 мм (по 10 г), поміщають в окремі калориметри і додають певну кількість води (наприклад 5, 10 і 12 мл води відповідно). Методика роботи така ж як у досліді 1. Дані записують у таблицю2.1будують графік у тих же координатах (Т, 0С і t, хвилин), що і на рис.2.1, по якому визначають термін гашення і максимальну температуру.
Таблиця 2.2
Властивості будівельних розчинів
| № складу | Вид вапна | Витрати компонентів | r0 розчину | Rст, МПа | Кр. | |||||
| Вап-но | Гіпс | Пісок | Вода (початковий) | Свіжо- сформований | Затверділий | Сухий | Водонасичений | |||
| І | Молоте негаше-не | |||||||||
| ІІ | "-"-"-" | |||||||||
| ІІІ | Гідратне | |||||||||
| ІV | -"-"-"-"- |
T, 0C
Дослід 3. Для вивчення впливу добавок сповільнювачів на тепловиділення готують 2 суміші. Беруть по 10 г вапна (<0,14 мм) і по 20 г піску, додають певну кількість води та окремо добавки-сповільнювачі (указує викладач). Кожну суміш поміщають в окремий калориметр. Далі Усе роблять також, як у дослідах 1, 2.
T, 0C
t, хв
Дослід 4. Для вивчення впливу відведення тепла на тепловиділення беруть дві наважки вапна (по 30 г < 0,14 мм), поміщають одну в металевий, а другу в дерев’яний стакан. По результатам дослідів роблять висновки про вплив вапна на властивості розчину.
T, 0C
t, хв
Міністерство освіти і науки України
Національний університет водного господарства та природокористування
Кафедра технології будівельних виробів і матеріалознавства
Журнал
