Гипс оптические свойства. Определение основных показателей качества строительного гипса

Гипс строительный - сероватое либо белое порошкообразное вещество тонкого помола. Получается переработкой природного минерала методом обжига при повышенных температурах.

Производство

Изготавливается строительный гипс способом дробления естественных материалов с последующей переработкой в автоклавах. Для достижения нужной фракции материал проходит сушку и помол в шаровых мельницах.

Получение строительного гипса основано на уникальной способности вещества к выделению влаги из кристаллической решетки при нагревании до 140 о С. При достаточно незначительных температурных воздействиях нагреванием получают алебастр.

Разновидности

Существует несколько разновидностей гипса, которые находят широчайшее применение в сфере строительства и ремонта:

1. Высокопрочный - схож по составу с обычным строительным гипсом, однако строительная фракция отличается более мелкой кристаллической структурой. Высокопрочный гипс, благодаря наличию крупных кристаллов, обладает меньшей пористостью и высокой прочностью.
2. Полимерный - применяется при выполнении мелких ремонтных работ. Хорошо знакомы с материалом врачи-травматологи, которые нередко используют вещество для наложения повязок при переломах.
3. Целлакастовый - отличается податливой вязкой структурой. Эффективен при необходимости заделки мелких полостей в горизонтальных и вертикальных поверхностях.
4. Скульптурный - отличается наивысшей прочностью. Практически не содержит примесей и обладает естественной белизной. Используют преимущественно для заливки форм, изготовления скульптур, статуэток, фаянсовой продукции.
5. Акриловый - производится путем соединения минерала с водорастворимой акриловой смолой. Застывшая субстанция во многом напоминает гипс строительный, однако является более легким материалом.

Свойства строительного гипса

Качества всех гипсовых основ отличаются некоторой схожестью. Поэтому строительную фракцию можно считать эталоном для всех разновидностей материала.

Гипс строительный характеристики имеет следующие:

1. Отличается плотной мелкозернистой структурой.
2. Быстро схватывается и затвердевает. На приобретение плотной консистенции после закладки смеси уходит порядка пяти минут. Полностью схватывается материал примерно через полчаса.
3. Выдерживает влияния высочайших температур. Без разрушительных последствий гипс можно нагревать до 600-700 о С. При контакте с открытым пламенем деструктивные проявления становятся видны лишь после 6-7 часов.
4. Свойства гипса строительного позволяют ему противостоять существенным механическим воздействиям. Во время теста на сжатие материал демонстрирует прочность от 4 до 6 Мпа. У хорошо просушенных фракций показатели прочности в несколько раз выше.
5. Гипс отличается низким показателем теплопроводности, что позволяет его использовать при выполнении широкого ряда работ.

Строительный гипс: применение

Материал входит в число основных компонентов для изготовления большинства распространенных строительных смесей: шпатлевок, наливных полов, штукатурки и т.п.

Широко применяется гипс в индустрии по производству фарфоровых и керамических изделий. Здесь материал становится актуален в основном при необходимости изготовления форм, макетов, всевозможных моделей.

В промышленной сфере из гипса производят изделия для тампонирования и изоляции нефтяных скважин, а также изготавливают декоративные плиты, вентиляционные решетки.

Применяют материал в сфере изготовления строительных материалов: гипсокартона, перегородочных плит, пазогребневых изделий, гипсобетонных блоков. Но наибольшее распространение гипс строительный приобрел в индустрии производства быстротвердеющих легковыравнивающихся пластичных масс. Используются данные вещества при монтаже напольных, потолочных, настенных покрытий, при необходимости заделки швов, трещин и неровностей.

Приготовление смеси

Чтобы подготовить материал к использованию, потребуется сухая гипсовая основа и вода. Смешивать данные компоненты следует до достижения густоты, которая соответствует выполнению конкретных задач. Например, для заделки крупных углублений в вертикальных поверхностях лучше уменьшить количество воды при подготовке гипсовой смеси.

Процесс приготовления материала во многом схож с замешиванием клея для оклейки обоев. Вместительная емкость наполняется холодной водой, при постоянном неспешном помешивании засыпается сухая основа.

Следует понимать, что в полужидком, податливом состоянии материал находится не более 15 минут. Поэтому рекомендуется готовить смесь в небольших количествах под выполнение каждой конкретной задачи.

Подмешивание сухой основы в емкость после застывания предыдущей смеси с добавлением воды не является возможным, так как при этом гипс потеряет изначальные свойства. Несколько продлить время схватывания гипсовой массы без потери качества можно: для этого следует предварительно добавить в смесь небольшое количество обойного клея.

Хранение

Как и цемент, хранить гипс рекомендуется в водонепроницаемых полиэтиленовых мешках в сухих, хорошо проветриваемых помещениях. Однако даже при соблюдении всех требований к хранению материала со временем его свойства утрачиваются. Поэтому после истечения гарантийного срока применения материал стоит лишний раз испытать на пригодность.

Чтобы проверить качество гипса после длительного хранения, достаточно взять около 100 граммов материала, после чего растворить его в воде до образования консистенции не гуще сметаны. Образованную массу необходимо уложить на стекло либо листовой металл и определить время, которое уходит на полное застывание с момента приготовления смеси. Данный показатель должен соответствовать данным, указанным в технической документации материала. Отрезок времени, что необходим для застывания материала разных торговых марок, несколько отличается.

Свойства гипса

Гипс (водный сульфат кальция) - самый распро­страненный минерал, относящийся к группе сульфа­тов. Его название происходит от греческого слова gypsos. Гипс царапается ногтем и легко режется ножом. Известно несколько разновидностей гипса , используе­мых в качестве коллекционных камней, в частности мелкозернистый алебастр. Шелковистый шпат, волокнистый гипс и белый гипс обладают шелковистым блеском, их часто обрабатывают в форме кабошонов и полируют, при этом проявляется эффект «кошачьего глаза».

Мягкий селенит, который бес­цветен и прозрачен, тоже иногда подвергается огранке. Популярны сре­ди коллекционеров прекрасные «розы пустыни», двойниковые кристаллы «ласточкин хвост» и звездообразные формы.

Применение гипса

Гипс используется в производстве штукатурки, удобрений, портланд­цемента, бумаги, красок и карандашей. Он является самым распространен­ным эвапоритом - осадком, остающимся после испарения воды. Гипс, встречается в виде массивных отложений в осадочных горных породах вме­сте с известняками и сланцем. Он образуется в результате гидратации ми­нерала ангидрита.

Гипсу сопутствуют кальцит, сера, кварц, доломит, галит и глина. Иногда гипс откладывается в результате испарения соленой воды или образует на месте высохших озер мягкие полупрозрачные кристаллы. Он также встречается в виде кристаллов в глине, в виде оболочки соля­ного купола и в зонах действия вулканов. Алебастр, как плотный, так и мелкозернистый, используется для создания статуй и лепных украше­ний.

Однако ввиду чрезвычайной мягкости алебастра изделия из него лег­ко ломаются и быстро разрушаются. Как правило, алебастр полупрозрачен и окрашен в белый, розоватый или коричневатый цвет. Основные место­рождения гипса и алебастра находятся в Италии и в Англии. В Уэльсе добывают ро­зовый алебастр.

Происхождение гипса

Есть месторождения алебастра в Испании, Иране и Пакистане. «Алебастр», из которого в Древнем Египте и Древнем Риме якобы изготавливали вазы, надгробия и прочее, на самом деле мрамор (карбонат кальция). Богатые месторождения гипса есть в США (штаты Аризона, Калифорния, Юта, Колорадо, Оклахома, Нью-Мексико, Огайо, Мичиган, Вир­гиния и Нью-Йорк), в Канаде и во Франции.

Гипс - минерал, водный сульфат кальция. Синонимы: гипсовый камень, зеркальный камень, монмартит, песчаная роза, роза пустыни, шпат гипсовый.

Химический состав. Окись кальция (СаО) 32,6%, трехокись серы (SO 3) 46,5%, вода (Н 2 О) 20,9%. Тонкие кристаллы и спайные пластинки гибки

Кристаллическая структура слоистая; два листа анионных групп 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.

Разновидности минерала

Месторождения минерала Гипс

• Ульяновская область
• Гаурдак
• Керчь, город
• Пинега
• Казахстан
• Нижегородская область
• Мексика
• Молдавия
• Россия
• Украина
• Туркменистан
• Архангельская область
• Республика Крым
• Узбекистан
• Челябинская область
• Алжир
• копейские угольные отвалы
• Беларусь
• Польша
• Киргизия
• Нарынская область

Гипс - гидратированный сульфат кальция, один из самых распространенных минералов; термин используется и для обозначения сложенных им пород. Гипсом также принято называть строительный материал, получаемый путем частичного обезвоживания и измельчения минерала.

В старину древнегреческим словом «гипсос» именовали как гипс, так и мел, но со временем название закрепилось только за самим гипсом.

Гипсовыми пластинами с перламутровым отливом раньше обрамляли образа, в том числе и икону Божией Матери - Девы Марии. Отсюда такие старинные названия гипса как «марьино стекло», «дамский лёд» или «девичий лед».
Другие синонимы: алебастр, камень ленточный, леденец (устар.), мармолит, мрамор жигулёвский.

Обезвоженный аналог гипса - минерал ангидрит (греч. «безводный»).

Помимо относительно редкой прозрачной кристаллической разновидности существуют две основных формы гипса:

1) алебастр - массивная мелкозернистая разновидность, иногда используемая как облицовочный материал; Ученые-историки (в частности, египтологи) нередко называют алебастром античный строительный и поделочный материал, который фактически является тонкозернистым кристаллическим кальцитом или «мраморным ониксом». Однако в минералогии термин «алебастр» используется только по отношению к гипсу.

2) селенит или шелковистый шпат - волокнистый гипс, который часто используется в качестве поделочного камня.

Состав - CaSO4·2H2O. Сингония моноклинная. Реальный состав гипса близок к теоретической формуле; характерны лишь его небольшие колебания.

Кристаллическая структура слоистого типа. В ее основе - двойные слои, состоящие из анионных групп 2–, которые тесно связаны с ионами Са2+. Молекулы воды расположены между этими слоями, чем обусловлена совершенная спайность минерала. Каждый атом кальция находится в окружении шести атомов кислорода (из групп SO4) и двух молекул воды.

Кристаллы гипса преимущественно таблитчатые; реже встречаются столбчатые и призматические формы.

Гипс; сросток кристаллов около 9 см; Северо-Светлинская россыпь, Южный Урал. Фото: Р. Хайрятдинов.

Характерны весьма своеобразные двойники, своим обликом напоминающие ласточкин хвост. В пустотах иногда встречается в виде друз. Образует плотные мелкокристаллические агрегаты, а также параллельно-волокнистые массы с шелковистым отливом (селенит).

Иногда кристаллы гипса скручены и искривлены, в результате образуются эффектные сростки - «гипсовые цветы».

Самым известным подобным образованием является так называемая « », состоящая из гипса и мелких песчинок, захваченных в процессе роста.

В чистом виде - бесцветный или белый, иногда с сероватым оттенком. Захваченные при кристаллизации примеси придают гипсу зеленоватый, голубой, желтый и другие оттенки. К примеру, железо окрашивает его в красно-бурый цвет. Блеск: стеклянный; на спайных плоскостях - перламутровый. Показатели преломления: 1,519 - 1,531.

Хрупкий. Хорошая спайность в трех направлениях; спайные фрагменты имеют форму ромба с углами в 66° и 114°. Твердость - 2; гипс является одним из эталонов в шкале Мооса. Средний удельный вес - 2,3 г/см3. Слабо растворяется в соляной кислоте. Заметно растворим в воде. При добавлении в воду небольшого количества серной кислоты растворимость значительно повышается, но при концентрации H2SO4 более 75 г/литр она резко падает.

Гипс; кристалл около 4 см. © Milton Speckels

У гипса есть одно необычное и очень полезное для нас свойство - его растворимость в воде достигает максимума при температуре около 40°С, а при дальнейшем нагреве она довольно быстро снижается. Наибольшее падение растворимости достигается примерно при 110°С, что связано с переходом гипса в так называемый полугидрат (Ca·0,5H2O) - штукатурный гипс (алебастр), который будучи замешанным с водой вскоре расширяется и твердеет, выделяя тепло.

Всего выделяют пять различных путей образования природного гипса:
- отложение при испарении морской воды;
- концентрация рассеянного гипса текущими водами;
- изменения известняков под воздействием кислых сульфатных вод;
- изменение (гидратация) ангидрита;
- реже кристаллизуется как гидротермальный минерал в сульфидных месторождениях.

Месторождения гипса настолько многочисленны, что наврядли имеет смысл их перечислять. его мощные пласты обычно залегают в однорукавных устьях древних рек, у берегов внутренних морей, в мелководных морских отложениях или в местах, где когда-то располагались соленые лагуны.

Подобные области широко распространены по всей планете, но наиболее обширные залежи расположены на территории стран Средиземноморья: Греция, Италия, Испания, Марокко, Тунис. В России добыча гипса ведется во многих регионах; в их числе - Приуралье, Архангельская область, Дагестан, Поволжье.

Гипс; Водинское месторождение, Поволжье.

Гипс доступен, прост в обработке, легко впитывает воду, обладает рядом особых химических и физических свойств. Всё это делает его практически незаменимым строительным материалом, который очень пластичен - в незастывшем виде ему легко придать любую форму. Ровными стенами и потолками в наших домах мы обязаны именно гипсу - это важнейшая составная часть цементов. Кроме того, он находит применение в создании различных архитектурных деталей, для получения скульптурных копий и даже при снятии посмертных масок.

Ганч (он же глиногипс) - природная или искусственная смесь гипса и глины, которая с глубокой древности используется для оштукатуривания стен и потолков, а также для изготовления декоративной облицовки и скульптурных деталей.

Именно ганч определяет облик красивейших городов Средней Азии - Бухары, Самарканда, Хивы, где мастера вырезали на нем изречения из Корана.

Кроме того, ганч превосходно держит окраску и его красиво раскрашенные пластины отлично передают художественный замысел резчиков.

В химический состав гипса входят кальций и сера, что делает этот минерал полезным удобрением. С его помощью также очищают почвы от тяжелых металлов - благодаря особенностям кристаллической структуры, гипс может удерживать и поглощать эти загрязняющие элементы, не давая им проникнуть в воду. Это исключает вредные вещества из пищевых цепочек и делает сельскохозяйственную продукцию экологически чистой.

В конце XIX века для добываемого на Урале поделочного волокнистого гипса было придумано коммерческое название «селенит».

Своим перламутровым отливом этот камень действительно напоминает Луну. К тому же некоторые его разновидности обладают эффектом кошачьего глаза. Из такого гипса изготавливали статуэтки, шары и другие сувенирные изделия. Он и в наши дни довольно широко используется, как недорогой, но красивый поделочный и ювелирный камень.

Подробнее о - камне, подобном Луне.

Минерал, производный от кальция - его водный сульфат, который называется гипс. Он имеет много названий-синонимов: монмартит, роза пустыни, гипсовый шпат (кристаллические и листовые формы). Образец волокнистой структуры - это селенит, зернистой - алебастр. Речь пойдёт о разновидностях и свойствах этого камня, его распространённости по стране и применении в строительстве, медицине и других направлениях хозяйства.

Историческая справка

В результате произошедшего 20―30 млн лет назад испарения морей образовался гипс - минерал, который стали использовать древние цивилизации. Камень и сегодня имеет большой спрос, несмотря на появление множества современных материалов.

Произошло это почти 10 тысяч лет назад. Свидетельствами того, что в древнем Египте, Ассирии, Греции и Римском государстве использовали гипс, являются:

В Англии и Франции, начиная с XVI века, гипсом стали покрывать деревянные строения, защищая их от пожаров. Год 1700 считают началом использования минерала в качестве удобрения. Для создания архитектурных форм в России XVII-XVIII вв. широко использовали гипсовый декор, а в 1855 г. русский хирург Н. И.

Пирогов во время Крымской войны изобрёл и начал применять для лечения раненых гипсовую повязку, фиксирующую конечности. Это позволило уберечь многих солдат от потери руки или ноги.

Описание минерала

Возникающий из осадочных горных пород минерал из класса сульфатов получил название гипса. Его химическая формула выглядит так: CaSO4·2H2O. По внешнему виду отмечается неметаллический блеск: шелковистый, перламутровый, стеклянный или матовый. Камень бесцветный или окрашен белым, розовым, серым, желтоватым, синим и красным оттенками. Описание других показателей:

• плотность 2,2―2,4 т/м3;
• твёрдость по шкале Мооса 2,0 ;
• спайность - совершенная, легко отделяются тонкие пластинки от кристаллов слоистой структуры;
• черта, проведённая по камню - белая.

Вот из чего состоит гипс: окись кальция СаО - 33%, вода Н2О - 21%, трехокись серы SO 3 - 46%. Примеси обычно отсутствуют.

Если рассматривать камень как горную породу, то в составе присутствуют кальцит, доломит, гидроокислы железа, ангидрит, сера и собственно сам гипс. Происхождение осадочное, по условиям создания различают первичные формы, которые образовались путём химического осаждения в солёных водоёмах, или вторичные производные - они возникли в результате гидратации ангидрита. Может скапливаться в зонах самородной серы и сульфидов: от ветровой эрозии образуются гипсовые шляпы, загрязнённые примесями.

Качество сырья для производства гипса зависит от содержания двухводной сернокислой соли кальция CaSO4·2H2O - оно варьирует в диапазоне 70―90%. Конечной формой для применения является минеральный порошок, его получают размолом обожжённого во вращающихся печах гипсового камня.

Свойства и применение

В природе физические особенности строения заключаются в многообразии форм: плотные и зернистые, землистые, листоватые и волокнистые, конкреции и пылевидные массы. В пустотах обнаруживаются в виде друз кристаллов. Растворимость гипса в воде повышается с температурой до 37―38ºС, затем уменьшается, и по достижении 107ºС минерал переходит в состояние полугидрата CaSO4·½H2O. При добавлении малого количества серной кислоты в воду растворимость улучшается. На НС l реагирует слабо.

В готовых строительных смесях свойства гипса передаются самому порошку. Изделия обретают качества основного вещества с характеристиками:

• плотность насыпная 850―1150 кг/м3, меньшие значения для более тонкого помола;
• огнестойкость высокая: у алебастра температура плавления 1450ºС;
• схватываемость - начало через 4―7 минут, окончание - спустя полчаса, для замедления отвердевания добавляют животный клей, растворимый в воде;
• прочность на сжатие рядовых образцов 4―6 МПа, высокопрочных 15―40.

Плохая теплопроводность - на уровне кирпича (около 0,14 Вт/(м·град)) позволяет использовать изделия на гипсовой основе в пожароопасных конструкциях. Первые образцы применения камня в этом качестве найдены в Сирии - им больше 9 тысяч лет.

Природные виды

Геологи установили несколько десятков разновидностей гипса, но основных выделяют три. К ним относятся:

Про другие разновидности знают немногие: гипсовый шпат (крупнокристаллический и листовой), кишечный или змеиный камень серого цвета с белыми, червеобразно изогнутыми прожилками. Другая малоизвестная форма - землистый гипс.

Разновидности для практического применения

Использование водного сульфата кальция совместно с другими вяжущими веществами позволяет получить существенную экономию на более дорогих материалах. Прошедший стадию переработки алебастр подразделяют на следующие классы:

Существуют и другие разновидности, но на практике пользуются ограниченным перечнем. Аналогом является мелкодисперсная пыль серовато-белого цвета - алебастровый порошок, который получают из гипса путем термической обработки.

Другие направления использования

В необработанном виде камень применяют как добавку в производстве портландцемента, изготовления скульптур и поделок. Перечень дополнительных направлений:

Нетрадиционное направление - магия. Считается, что гипс притягивает благополучие и удачу, подсказывает поступки человека в сложной ситуации. Астрологи рекомендуют амулеты из этого минерала особам, родившимся под знаками Льва, Овна и Козерога.

Месторождения камня

Распространение гипса в земной коре наблюдается повсюду, преимущественно в пластах осадочных пород мощностью 20―30 м. Мировая добыча составляет около 110 млн т камня в год. Крупнейшими производителями являются Турция, Канада, США, Испания и Иран. Из уникальных можно отметить термальные пещеры Naica Mine в Мексике, где были найдены друзы гигантских кристаллов гипса длиной 11 м.

Многочисленные месторождения верхнеюрского периода расположены на территории стран ближнего зарубежья: Северный Кавказ, среднеазиатские республики. В России насчитывается 86 промышленных залежей, но 90% добычи приходится на 19 месторождений, из которых можно выделить 9 крупнейших: Баскунчакское, Болоховское, Лазинское, Новомосковское, Оболенское, Павловское, Плетнёвское, Порецкое, Скуратовское. Их доля в добыче 75% от общероссийской. Большинство месторождений представлены смесью гипса и ангидрита в соотношении 9:1. В России ежегодно добывают 6 млн тонн, что составляет 5,5% от мирового объёма.