Результаты термического и рентгенографического анализов гипса

Практика показывает, что технология производства гипсовых вяжущих повышенной прочности еще весьма несовершенна. Причиной этого, на наш взгляд, в значительной мере являются недостаточные знания природных особенностей гипсового сырья.

Интересен в этом отношении такой пример. Формовочный гипс Пермского завода удовлетворял требованиям потребителей пока его получали из гипсового камня Чумкасского месторождения. Снабжение тавота камнем, хотя и отборным, но другого месторождения привело к тому, что завод стал выпускать вяжущее с низкими прочностными показателями. Изучение причин снижения качества продукции показало, что гипс Ергачинского месторождения имеет иную структуру, чем Чумкасскнй.

Одним из показателен, определяющих свойства гипсового сырья, является температура дегидратации, которая может несколько отличаться при термической обработке гипсового камня разных месторождений. Исследователи’ объясняют это различными величинами зерен и удельной поверхности материала; неодинаковой толщиной слоя дегидратируемого гипса; непостоянной скоростью нагрева порошка; неоднородностью исходного сырья; различной предварительной деформацией гипсовых кристаллов. Но в этом перечне нет причин, объясняющих несовпадение температуры дегидратации гипса различной кристаллической структурой материала. Неслучайность этого можно подтвердить тщательно проведенными опытами Келли, Суттарда и Андерсона, которые, исследуя различной структуры (алебастр, сетенит, вторичный гипс и др.). установили, что термодинамические характеристики этих разновидностей весьма близки.

Однако выполненные нами исследования гипсового сырья некоторых месторождений выявили разницу в свойствах камня, которая не связана с присутствием в нем каких-либо примесей. Поэтому возникла необходимость тщательного изучения температуры дегидратации, влияющей на свойства полученных вяжущих.

Объектами исследований были гипсовый шпат Артемовского месторождения (прозрачные, стекловидные, бесцветные кристаллы); селенит Сауриешского месторождения (белый с сероватым оттенком, двухслойный); скрытокристал- лический, мраморовидный белый гнп Чумкасскою месторождения; сахаро- видный гнпс (алебастр) Бебяевского месторождения (белый, иногда с розоватых оттенком); разнокристаллический гипс Усть-Камского месторождения (серовато-зеленый, преобладают пластинчатые кристаллы); разнокристаллический гипс Артеховского месте - рождения (белый с сероватого оттенком, преобладают мелкие кристаллы); искусственный мелкокристаллический (преимущественно палочковидными кристаллами) и крупнокристаллическнй гипс (преобладают таблитчатые кристаллы).



Наряду с неодинаковыми показателями объемных и удельных весов образцы различаются по коэффициенту литейного расширения, скорости растворения, способности к перекристаллизации.

Опыты по дегидратации разновидностей гипсового сырья проводились с порошками, степень измельчения которых близка к требованиям технических условий на гипс формовочный.

Первая серия опытов по дифференциальному термическому анализу на стандартной установке И. С. Курнакова показала, что начало первого "эндотермического эффекта у отдельных разновидностей гипса наблюдается при разной температуре: самая высокая (120°С) у искусстве того крупнокристаллического, ниже (110°С) у Бебяевского сахаровидного. У остальных проб —105°С (кроме мелкокристаллического искусственного, проявившего этот эффект при 110°С).

По данным В. А. Ипатьевой , различия в температуре дегидратации могут быть. в пределах 2—7°, поэтому полученные нами данные (температура отличается на 10 или на 5°) дают основание утверждать, что пирометр Курнакова, являясь незаменимым при высокотемпературном анализе материала, недостаточно чувствителен для фиксирования различий в температуре перехода двуводного гипса в полугидрат, протекающего при сравнительно низких температурах.

Чтобы подучить более точные данные о температуре дегидратации гипса, необходимо иметь более растянутую термограмму зоны первого эндотермического эффекта. С этой целью использовала следующая установка. Керамический стаканчик подвешен в сушильном шкафу к термометру так, что ртутный шарик оказывается в массе гипса, а термометр служит подвеской к аналитическим весам. Таким образом, во время обжига гипса не только измерялась температура массы, но и фиксировалось изменение веса. Это позволило получить растянутую термограмму зоны обезвоживания гипса и одновременно устанавливать степень его дегидратации. Температура в сушильном шкафу поддерживалась постоянной—170°С. Гипс дегидратировался в стаканчиках размером: 20X2U, 40X40, 60x69 «п.

Результаты определений зависимости степени дегидратации от температуры гипса показаны на рис. 1. Температура первого эндотермического эффекта, вычисляемая как средняя из всех измерений на площадке «кипения», показана на рис. 2.

Отметим, что температура дегидратации гипса зависит от условий опытам чем меньше сосуд, тем выше температура дегидратации гипса в нем. По-видимому, в большей массе гипсовой муки при нагревании возникает большая концентрация водяных паров, в присутствии которых, как известно, температура дегидратации гипса снижается.

Каждая серия опытов показала, что температура дегидратации гипса различной структуры различна. Наиболее характерно это отмечается при дегидратации гипса в стаканчиках размером 20Х Х20 мм.

Показатели температуры дегидратации гипса не только подтверждают данные дифференциально-термического анализа, но и белее полно подчеркивают несовпадение свойств гипса различной кристаллической структуры. Это доказывает применимость предложенной установки для подобных определений.

Наиболее высокую температуру дегидратации показывают те пробы гипса, которые состоят из хорошо оформленных таблитчатых или призматических кристаллов, как например искусственный крупнокристаллический гипс, алебастр и селенит. При самой низкой температуре дегидратируются разновидности, состоящие из скрытокрнсталлнческой массы (гипс Чумкасского месторождения) и крупных чешуйчатых или пластинчатых кристаллов (гипс Усть-Камского месторождения).

Характер кривых дегидратации разновидностей гипса говорит о том, что процесс обезвоживания протекает не одинаково. Например, крупнокристаллический гипс до начала активного эндотермического эффекта теряет меньше воды, чем шпат, несмотря на то, что дегидратируется при более высокой температуре. Это свидетельствует о возможном различии в троении кристаллов гипса, неодинаковой связи молекул воды в них. Наша работа подтверждает высказывания Р. С. Белянкина и Л. Г. Берга о том. что перегрев гипса объясняется задержкой в процессе обезвоживания двугидрита вслетствие специфичности строения.