Особенности кристаллической структуры гипса

ГОСТ 4013—61 предусматривает применять для производства высококачественных гипсовых вяжущих камень, содержащий двуводный сульфат кальция в количестве не менее 90%, камень второго сорта должен содержать этого компонента не менее 75%, а третьего сорта—не менее 65%. Однако практика показывает, что из первосортного сырья разных месторождений нельзя получить одинаковое по свойствам высококачественное вяжущее.

Оказывается, имеет значение не только количественное содержание гипса в породе, по и особенности строения со- CIявляющих ее кристаллов Ранее было показано, что гипсовый камень различной кристаллической структуры имеет различные рентгенографические характеристики, температуру дегидратации, ГордашеьскиЯ П. Ф. Результаты термического и рентгенографического анализа гипса. Журнал «Строительные материалы» № 12, 19ВЗ» удельный вес, несовпадающие величины оптических констант и пр. В частности, различная температура дегидратации гипса с неодинаковой структурой дает основание предполагать, что формы гипса различаются устойчивостью структуры, термодинамическими характеристиками.

К группе гипса с устойчивой структурой можно отнести разновидности, состоящие из хорошо оформленных таблитчатых кристаллов, слабо скрепленных между собой, что обусловливает рыхлость гипсового камня. К такой разновидности можно отнести сахаровидный, например, Бебяевского месторождения (Горьковская обл.).

Идеальными, с точки зрения устойчивости структуры, являются кристаллы гипса, полученные искусственно в растворах, например при взаимодействии СаС12 и NajSO-i, если длительное время смешивать слабые растворы этих веществ. В условиях свободной кристаллизации возникает наиболее совершенная.

Иные свойства проявляются у так называемых мелкокристаллических разновидностей двуводного гипса, представленных плотными разновидностями природного гипсового камня. Примером могут служить мрамороединый камень Чумкасского месторождения (Пермская обл.) или искусственный мелкокристаллический типе, быстрого смешивания концентрированных растворов СаС12 и NajSO и представленный мелкими палочковидными кристаллами. Можно предположить, что в этих условиях возникает такая компоновка ионов в элементарной решетке гипса, когда ионные силы взаимодействия в ней распределены.


Характер кривых дегидратации рассмотренных двух групп гипса отличает не только тем, что эндотермический эффект отмечается при разных температурах, но и степень дегидратацин до максимума эффекта различна: гипс первой группы в таких условиях теряет 1 — 2% гидратпоп воды, а гипс второй группы— 4— С%. Таким образом, характер связи молекул воды с остальными элементами кристаллической решетки у них, видимо, различный.

Известно, что сахаровндный гипс, состоящий из хорошо оформленных кристаллов, обычно находится в верхних горизонтах месторождении, где более заметно влияние климатических условии поверхности земли, а ниже располагаются более плотные разновидности.

Свойства гипса различной кристаллической структуры, расположение в месторождениях, а также наблюдаемые в лабораторных условиях превращения мелкокристаллического гипса в крупнокристаллический (таблитчатый) позволяют сделать предположение о том, что су шествующие разновидности гипса должны различаться по устойчивости кристаллической решетки: чем совершеннее упаковка в решетке, тем выше температура дегидратации и выше устойчивость данной разновидности структуры к перекристаллизации. И наоборот. чем менее совершенна структура, тем она легче разрушается при нагревании и тем более она склонна к перекристаллизации.

Для проверки этого предположения з институте ВНПИСТРОМ выполнены опыты. Объектом исследования был гипс следующих видов: 1 — искусственный крупнокристаллический с таблитчатыми кристаллами, 2 — сахаровидный, 3 - волокнистый (селенит Сауриешского месторождения), 4— разнокристалический (Артемоиского месторождения), 5—мраморовидный (Чумкасского месторождения), 6—искусственный мелкокристаллический (палочковидный), 7—гипсовый шпат (Артемовского месторождения).

Природные разновидности были размолоты до тонины, характеризуемой остатком на сиге № 02- 2—2,5%. Искусственные разновидности гипса имели более высокую дисперсность. Удельная поверхность порошков характеризуется величинами, приведенными в таблице.

Из порошков гипса высотой 5 см, которые после насыщения водой в специальном приборе, обеспечивающем поступление воды к нижней части образца, в течение 4 мес. хранились в эксикаторе над водой. По истечении этого срока образцы, высушенные при 55СС до постоянного веса, были испытаны на прочность при сжатии. Результаты приведены в таблице и на рисунке.

Выявлено, что прочность находится в зависимости от температуры дегидратации: чем выше температура дегидратации, тем ниже прочность образцов, наготовленных из сырой муки. Кристаллическая структура и прочность также

Зависимость температуры дегидратации и прочности прессованных образцов от кристаллической структуры гипса I — прочность при сжатии: У — температуру дегидратации взаимно связаны. Чем лучше эформины кристаллы (более совершенная структура гипса), чем меньше способность гипса к перекристаллизации, те меньше прочность образцов. Исключение составляет искусственный мел - кристаллический гипс: несмотря на нисколько более высокую температуру дегидратации образец .характеризовался наиболее высокой прочностью. Но и эт J объясняется тем, что в состав порошка входит некоторое количество гипса, перекристаллизовавшегося в крупнокристаллический. Основная же масса этот гипса состояла из мелких палочковидных кристаллов, по-видимому, с несовершенной структурой, способний к перекристаллизации.