Получение специальных видов гипса с заданными свойствами —
Одной из важных задач гипсовой промышленности в настоящее время является повышение качества продукции, выпуск ее с заранее заданными свойствами. Авиационная, медицинская, керамическая, фарфоро-фаянсовая и другие отрасли промышленности нуждаются в специальных видах гипса. Однако предъявляемые дифференцированные требования к вяжущему не всегда определены соответствующими ГОСТами и ТУ.
Для выработки изделии с определенными свойствами (пористость, водопоглощение и др.) изменяют консистенцию водогипсовой смеси. При этом достижение одних свойств идет за счет ухудшения других. Это особенно сказывается при применении высокопрочного гипса для изготовления форм, когда избыток воды, вводимый для обеспечения необходимой пористости, резко снижает механическую прочность. С экономической и технической точек зрения более целесообразно получать гипс с требуемыми показателями путем смешивания двух различных его видов —а полугидратов и ввода различных добавок.
В статье приведены результаты исследования физико-техинческих свойств гипса, получаемого смешиванием а-полугидрата, изготовленного на экспериментальной установке по технологии ИТТФ АН УССР, и 0-полугидрата, выпускаемого Киевским заводом гипсовых блоков и досок (см. таблицу). Для изготовления низкопрочного гипса применялся каменец-подольскнй камень, характеризующийся плотной структурой и содержанием CaS04-2H20—95%, для изготовления варочного — веринчанский с содержанием CaS04-2H20 — 90%. Помол осуществлялся до полного прохождения порошка
Как видно из первых двух строк таблицы, полученный гипс характеризуется высокой прочностью — марка 500 — и пониженным водопоглощением. По-видимому, этот материал найдет широкое применение в металлургической, авиационной и других отраслях промышленности, где гипс с максимальной прочностью, а величина пористости не имеет значения. Для керамической и других отраслей, где к гипсу кроме высокой прочности предъявляются требования по величине пористости, высокопрочный гипс марки 500 и выше может входить в качестве составляющей необходимого вяжущего.
При различном соотношении а- и Р-полугидратов исследовались изменения следующих физико-технических показателей смеси гипса: водопотребности, сроков схватывания, прочности влажных и сухих образцов при растяжении и сжатии, величины и скорости водопоглощения по массе, пористости общей, открытой и закрытой, объемных изменений. В соответствии с МРТУ 21-31-67 на формовочный гнпс все технические показатели определяются при консистенции теста, характеризующейся расплывом 18 см; кроме этого, нами исследовались физико-технические показатели смесей при расплыве 12 см.
Результаты исследований, представленные на рис. 1, 2, 3, показывают, что водопотребность, водопоглогцение и пористость смесей разных видов гнпса аддитивно с отклонениями до ±4% складываются из водопотребности, водопоглощения и пористости составляющих а- и Р-полугидратов. Исключением является закрытая пористость, которая остается почти постоянной независимо от состава смеси и консистенции гипсовой массы. Такой же закономерности подчиняется механическая прочность смесей а- и р-полугидратов с несколько большей величиной отклонения расчетных от экспериментальных данных (до ±10%).
При аддитивности свойств зависимость их от состава системы может быть вычислена по правилу смешения, то есть путем умножения значения свойств компонента на его процентное отношение по массе и сложения полученных произведений. Указанный метод расчета может быть использован в практике для получения гипса с заранее заданными свойствами по водопоглощению, пористости и прочности. Искомые величины определяются из соотношения:
Положим, что прочность при сжатии исходного высокопрочного гипса равна 520 кГ/см2, варочного — 150 кГ/см2. Заданная величина механической прочности — 400 кГ/см2. Подставляя цифровые данные и приведенную формулу, находим процентное содержание исходных видов гипса: высокопрочного — 67,5 и варочного — 32,5%- При этом же соотношении а- и Р-полугидратов другие технические показатели смеси, рассчитанные по такому же методу, составляют: пористость — 23,5 и водопипсовой фактор — 40%.
На продолжительность твердения смеси преимущественное влияние оказывает тот вид гипса, который характеризуется короткими сроками схватывания. Величины объемных изменений смеси а- и Р-полугидратов при консистенции, принятой для формовочного гипса (расплыв 18 см), как и следовало ожидать, снижаются в сравнении с теми же величинами при расплыве 12 см. Гипс из сырья западноукраинских месторождений во время твердения дает значительную усадку, главным образом вследствие седиментации. Высокопрочный гипс обладает незначительной, трудно фиксируемой усадкой в раннем возрасте, когда тесто пластично. Комбинируя состав смеси формовочного гипса из высокопрочного, характеризующегося повышенным расширением, и варочного, изготовленного из указанного сырья, можно достигнуть минимальных объемных изменений.
Вторая серия экспериментов проводилась с целью проверки характера физико-технических свойств смеси при применении в качестве Р-полугпдрата разных видов варочного гипса. Полученные данные подтверждают аддитивность тех же свойств смеси (механической прочности, водопотребности, водопоглощения по массе и объемной пористости) и тот же характер изменений сроков схватывания.
Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы
Специальные виды гипса с заданными свойствами могут быть получены смешиванием а- и Р-полугидратов в различных соотношениях. Установленная аддитивность свойств смесей (по прочности, пористости, водопоглощению и водопотребности) дает возможность путем расчета получать их с определенными качествами. Получение гипса с заранее заданными свойствами путем смешивания а- и Р-полугидратов более эффективно с экономической стороны (стоимость варочного гипса ниже высокопрочного) и в отношении качеств получаемой смеси — в сравнении с использованием только высокопрочного гипса.
Рассмотренный способ смешивания положен в основу проекта цеха формовочного гипса для керамической промышленности на Деконском комбинате строительных материалов МПСМ УССР.