книги / Тепломассообменные процессы в производстве гипсовых и гипсобетонных строительных материалов
..pdfРис. 45. Нормированные частные показатели качества.
факторы тепловой обработки становятся незначимыми. Наиболее не оптимальным сочетанием факторов оказывается С = 0,1 и В = 0,4 (Л-! = — 1, Х 2 = 4-1). В окрестности этой точки значение У достига ет максимальной величины из-за чрезвычайно низкой прочности мас сы после обжига, вызванной избытком воды затворения. Уменьшение В с 0,4 до 0,32 (X s = —1) при С = 0,1 (Xt = —1) приводит к умень шению величины У на порядок. Однако пониженная жидкотекучесть смеси и повышенные время затвердевания и термическое расширение не позволяют считать ее близкой к смеси «Инвестрайт». В равной сте пени это относится и к смеси с С = 0,2, В = 0,32 (Х2 = +1, Х2 = = —1), для которой время затвердевания меньше, чем у «Инвестрайт», но столь же высоко термическое расширением и еще ниже жидкоте кучесть. Областью оптимальных значений, очевидно, следует считать окрестность точки Х х = +1, Х2 = +1. По мере приближения к ней характер влияния на комплексный показатель резко изменяется, что связано со значительным влиянием взаимодействия ХгХ 2 и противо
положными знаками при Х г и Х2. Линия, |
на которой производная |
дУ!дХ2 меняет свой знак, находится из |
условия дУ1дХ2 = 1,13... |
1,32, X t = 0, из которого следует Х г = 0,86. |
|
Для наиболее близкой к оптимуму области, ограниченной слева |
|
линией Х г = 0,86, уравнение (6.3) может быть переписано в виде У = |
|
= 1,68 — 1,34Х! — (l,32A'i — 1,3) Х2. При-Xj = 0.86...1 коэффициент |
|
при Х 2 в этом уравнении составляет 0—0,19, т. е. в среднем на поря- док меньше коэффициента при Xv Это позволяет на первом шаге при дальнейшей оптимизации параметра У увеличить только значения Xv Поэтому центром нового эксперимента с уменьшенными вдвое интер
валами варьирования |
(табл. 18) |
выбрана точка А, = |
-f-1,5, Х2 = |
|||||
= |
+1 (С = |
0,225, В = 0,4). Не |
|
|
|
|||
значимые факторы тепловой об |
Т а б л и ц а |
18 |
||||||
работки Тоб, тн, Тоб были зафик |
|
|
|
|||||
сированы |
на |
своих |
основных |
Уровни переменных ] |
с |
в |
||
уровнях и во всех последую |
|
|
|
|||||
щих |
опытах |
имели |
значения |
Основной |
0,225 |
0,40 |
||
Тоб = |
750 |
О, |
тя = 4,5 |
ч, Тоб = |
||||
= |
1,5 ч. |
Результаты |
расчетов |
Верхний |
0,250 |
0,42 |
||
Нижний |
0,200 |
0.38 |
||||||
приведены |
в табл. 19. |
|
Интервал варьирования |
0,025 |
0,02 |
|||
91
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
19 |
|
- |
х . |
X, |
х , |
°сж |
emax |
Dc |
%3 |
|
У |
|
|
|
|||||||
1 |
+ |
|
_ |
9,71 |
0 ,6 5 |
165 |
34 |
0 ,1 3 5 |
|
2 |
+ |
+ |
9 ,4 2 |
0 ,6 7 |
155 |
28 |
0 |
,1 6 7 |
|
3 |
+ |
|
+ |
7 ,1 6 |
0 ,5 8 |
230 |
41 |
0 ,1 0 5 |
|
4 |
+ |
+ |
+ |
10,79 |
0 ,5 7 |
2 0 0 |
33 |
0 ,1 0 6 |
|
5 |
+ |
0 |
0 |
9 ,4 7 |
0 ,6 2 |
195 |
32 |
0 ,0 7 7 |
|
Можно считать, что область оптимальных значений найдена, так как при некоторых сочетаниях факторов У оказывается меньше, чем погрешность его определения Sy = 0,117. Благодаря незначительной крутизне функции отклика У в области оптимума коэффициенты рег рессии Ь0 = 0,13, &! = 0,008, Ь2 = —0,023, Ь1Я= —0,008 статисти чески незначимы на фоне погрешности их определения. При этом на илучшее значение показателя качества, равное 0,077, соответствует центру нового плана, в связи с чем состав динасо-гипсовой смеси с С = = 0,225 и В = 0,4 можно рекомендовать как наиболее близкий по свойствам к смеси «Инвестрайт».
Для подбора состава смеси с заданными |
свойствами в области оп |
||
тимума можно пользоваться уравнениями, |
полученными из форму |
||
лы (6.2) для частных показателей |
в размерной |
форме оСт = 1 8 4 — |
|
— 751С — 456В+ 1960СВ; 6тах = |
1,47 — 2,13£ х; |
Dc = 1375В — 363; |
|
т3 = 5 , 5 - 1 40С + 150В. |
|
|
|
2. Кремнеземисто-гипсовая формовочная смесь
Целостность получаемых из мелкозернистых кремнеземисто-гип совых смесей литейных форм, качество поверхности и точность отли вок в значительной степени зависят от величины и характера терми ческих деформаций, вызванных обезвоживанием и полиморфными пре вращениями при прокаливании формовочной массы в пределах 130— 750 °С [80—82]. Наиболее информативный метод исследования указан ных явлений состоит в экспериментальном определении изменения длины исследуемого образца в зависимости от температуры — дила тометрии [83]. Имеющиеся в литературе сведения о дилатометрии гип совых смесей на пылевидных наполнителях ограничены данными по импортным кристобалито-гипсовым смесям К-90, «Суперкаст», «Сатинкаст» [81, 82] и некоторым вариантам отечественных смесей с напол нителем из маршаллита, кристобалита и динаса и связующим — стро ительным гипсом [80, 81].
Ниже приведены результаты дилатометрии смесей на связке из вы сокопрочного гипса марок Г-19—Г-22, полученного по способу, изложенному в настоящей работе, а также смеси «Инвестрайт». Исполь зовалась дилатометрическая установка, созданная на основе новей шей модификации наиболее пригодных для исследования вяжущих веществ кварцевых дилатометров серии ДКВ — ДКВ-5А [84]. Для того
92
чтобы прибор можно было перестроить на произвольную программу нагрева, соответствующую режиму тепловой обработки литейных форм, он дополнительно снабжен системой, имеющей программный ре гулятор типа РУ5-01М и потенциометр типа КСП2-039, градуировка ХА. (0—900 °С). Система обеспечивает позиционное регулирование температуры выключением двигателя электромеханического узла ти ристорного регулятора тока и переключением печи на уменьшенный ток при совпадении температуры с заданной по программе. Эго по зволяло предотвратить связанное с перерегулированием падение тем пературы, при котором происходит свойственная гипсовым фоомам иерелаксируемая усадка [80].
Для дилатометрии изготавливались образцы — балочки размера ми 5 X 5 X 50 мм. Расчетная навеска наполнителя смешивалась с во дой до получения однородной суспензии, в которую затем в течение 2 мин всыпалось расчетное количество гипсового вяжущего при одно временном перемешивании смеси. По прошествии двух-трех минут смесь подвергалась вибровакуумированию на столике типа ВВЗ в те чение 3 мин, после чего заливалась в форму. Через 40—60 мин затвер девшие образцы извлекались из формы и наиболее качественный из них помещался в печь дилатометра.
На рис. 46 показаны дилатограммы смеси «Инвестрайт», образцы из которой изготовлены по рецепту и режимам фирмы-изготовителя, и динасо-гипсовой смеси отечественного производства оптимального состава, полученного методом экспериментальной комплексной опти мизации по ряду показателей качества [85]. Обе кривые качественно сходны и отражают процессы, происходящие при обжиге. До 120 СС происходит термическое удлинение образца. При 120—125 °С происходит усадка, вызванная переходом двугидрата CaS04 • 2R.0 связки в полугидрат CaS04 • 0,5НаО. Относительно высокий температурный уро вень говорит о том, что в этом процессе образуется (3-модификация. Это согласуется с известными представлениями об обезвоживании гип са, согласно которым при обжиге в воздушной среде с низкой относи тельной влажностью вода выделяется из гипса в виде водяных паров и происходит разрыхление его кристаллической решетки 186). Имен но такие условия имеют место в печах обжига литейных цехов. При дальнейшем повышении температуры наблюдается резкое расширение, вызванное кристобалитовым эффектом в наполнителе и завершающе еся при 300—315 "С. Одновременно протекающий при 220 °С переход гипса из p-полугидрата в обезвоженный полугидрат CaS04 не приво дит к объемным изменениям. Начало резкой усадки при 300—315 °С соответствует началу перехода р-обезвоженного полугидрата в 0-рас- творимый ангидрит ПОЗ] с перестройкой моноклинной кристалличе ской решетки в ромбическую. При 400 °С этот процесс заканчивается, и объем массы оказывается больше первоначального. Дальнейшее по вышение температуры приводит к повторному менее интенсивному рас ширению, вызванному полиморфным превращением кварцевой состав ляющей наполнителя. При 580—600 °С расширение прекращается и следует слабая усадка, сменяющаяся резким уменьшением длины при температуре 800 °С, при которой благодаря каталитическому воздей*
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
л |
|
|
— |
1 ± |
|
, |
ь |
U 00 |
/ 6'0 0 |
\ |
1 — |
10 |
т ,вС |
А
[
Рис. 46. Днлатограммы кристобалито-гипсовых смесей:
J — «ИивестраЛт»; 2 — динасо-гипсовая.
Рис. 47. Днлатограммы кварце-гипсовых смесей:
/ — ыаршаллито-гнпсовой; 2 — маршаллнто-гнпсо-портландцемеитиоА.
ствию кремнезема происходит частичное разложение CaS04 на СаО и S 03. Кремнезем вступает в химическую реакцию с СаО, в результате которой образуется силикат кальция 13]. Масса при этом спекается и приобретает повышенную прочность.
Количественное различие дилатограмм исследованных смесей при одинаковых объемах (0,4 л/кг) добавляемой воды затворения указы вает на их неодинаковый состав. Химический анализ образцов из сме си «Инвестрайт», проведенный в Институте геохимии и физики мине ралов АН УССР, показал, что в ней содержится около 23 % гипса и 76 % кремнезема. Это практически совпадает с составом динасо-гип совой смеси. Рентгеноструктурный фазовый анализ показал, что в ди насе наряду с кварцем и кристобалитом, входящими в «Инвестрайт», содержится тридимит. Однако влияние тридимита не может быть опре деляющим, так как объемные эффекты полиморфных превращений три димита в исследованной области температур значительно более сла бые, чем у кварца и кристобалита. Более выраженное скачкообраз ное расширение у отечественной массы в области температур 200— 270 °С, соответствующее превращению ^-кристобалита в а-кристо- балит, и менее выраженное ее расширение при 500—580 °С, соответ ствующее превращению ^-кварца в а-кварц, свидетельствуют о повы шенном содержании кварца в импортной смеси из-за пониженного содержания кристобалита по сравнению с отечественной динасо-гип совой смесью, наполнитель которой содержит в основном кристобалит и тридимит.
Несмотря на близость интегральных характеристик объемных термических эффектов у обеих смесей, динасо-гипсовая смесь не нашла широкого применения из-за нестабильности свойств динасового по рошка и ограниченного его производства. В связи с этим представля-
94
ется перспективным применение в качестве наполнителя пылевидного' кварца (маршаллита) с гарантированными свойствами, серийно изго товляемого промышленностью. Для определения пригодности мар- шаллито-гипсовой смеси выполнена ее дилатометрия при 20 %*ном содержании гипса в сухой части и водо-твердом отношении 0,4 кг/кг (рис. 47, кривая 1). Для этой массы характерны усадочные эффекты с отрицательными минимумами, которые соответствуют фазовым пре вращениям гипса, в особенности при превращении обезвоженного полугидрата в растворимый ангидрит. В этом случае при 400 сС абсолют ная усадка достигает величины — 0,18 %, и хотя при дальнейшем повышении температуры полиморфное превращение кварца компенси рует ее, это может приводить к растрескиванию форм и литейному бра ку. Снижение содержания гипса с целью ослабления указанного* эффекта приводит к уменьшению прочности массы и способствует раз рушению при центробежной заливке форм в момент удара жидкого металла.
Врезультате поиска добавок — регуляторов усадки создана смесь,,
вкоторой содержание гипса уменьшено до 10 % введением 10 % порт ландцемента. Самонапряжение и линейное расширение гидросульфо-
алюминатов кальция, образующихся в системе портландцемент — гипс [87], изучены применительно к строительным бетонам. Исследо ванная в высокотемпературном диапазоне маршаллито-гипсо-порт- ландцемеитная смесь (МГПЦ) обладает качественно новыми свойства ми (см. рис. 47, кривая 2). В отличие от всех рассмотренных смесей’ после температуры 300 °С не только не начинается резкая усадка, нопродолжается расширение, достигает величины 0,18 % и сменяется тремя незначительными усадками суммарной величиной 0,08 % при 375, 420 и 445 °С. После этого наступает интенсивное расширение,, дилатограмма которого практически эквидистантна дилатограмме маршаллито-гипсовой смеси, но расположена на 0,2 % выше. После температуры 573 °С, соответствующей полиморфному превращению- p-кварца в а-кварц, дилатограмма становится пологой и наступает стабилизация размера, превышающего исходный на 0,48 %. Этот уро вень сохраняется до температуры 700 °С, после которой следует не значительные усадочные явления, а после 740 °С наступает резкий спад и образец возвращается к начальным размерам при 800 °С.
Таким образом, смесь МГПЦ в пределах 130—700 °С дает практи чески безусадочную формовочную массу, совпадающую по максималь ному термическому расширению с импортной. Однако, если у смеси «Инвестрайт» за максимумом расширения при 300 °С следует усадка на 0,25 %, то у МГПЦ массы максимум наступает в конце обжига,, благодаря чему трещинообразование у этой смеси менее вероятно. С другой стороны, уменьшение доли гипса, склонного к термической диссоциации, способствует повышению качества отливок из сплавов цветных металлов и создает условия для литья высокотемпературных сплавов на основе железа, кобальта, никеля, платины и других в гнпсоналивные формы.
3. Тепловая обработка гипсовых литейных форм
Разработанная взамен смеси «Ювелирная», содержащей в качестве вяжущего низкопрочный строительный гипс, формовочная смесь для изготовления литейных форм методом наливной формовки по выплав ляемым и постоянным моделям содержит 20—25 % спецгипса полимодификационной структуры и 75—80 % динаса, используемого с водным раствором ортофосфорной кислоты концентрации 3—5 мл/л при водомассовом соотношении 0,32—0,36 кг на 1 кг смеси. Спецгипс представляет собой смесь а- и (3-полугидратов сульфата кальция.
Способ получения спецгипса обеспечивает управляемое выращи вание кристаллов высокопрочного вяжущего с заранее заданными свойствами (в частности, по прочности практически любой марки от Г-10 до Г-22 по ГОСТ 125—79). Вяжущее выбивают в зависимости от типа наполнителя формовочной смеси, замедлителя схватывания, разжижителя и исходя из требуемых технологических свойств налив ной массы (жидкотекучесть, время схватывания, расширение при твердении и усадка при обжиге, выбкваемость из отливок). На основе спецгипса методами многокритериальной оптимизации и планирова ния эксперимента разработана смесь, не уступающая по технологиче ским свойствам зарубежным аналогам. Жидкотекучесть по Суттарду составляет 180 мм, период текучести 15—20 мин, время затверде вания по Вика 25—30 мин. Перечисленные свойства, а также 20%-ный запас прочности массы по сравнению со смесью «Инвестрайт» обеспе чивают устранение основных видов литейного брака.
Применение смеси снижает уровень брака по некоторым видам из делий до 10—15 %, при этом в целом по номенклатуре выпускаемых изделий литейный брак снижается до 7—10 %.
По технологии, разработанной ИТТФ АН УССР, на киевском ПО «Ювелирпром» функционирует опытно-промышленный участок по про изводству литейного спецгипса в количестве 30—40 кг в день, обеспе чивающем программу завода.
Разработанная смесь может применяться в различных технологи ях прецизионного литья (центробежного, вакуумного всасывания и др.)
при изготовлении деталей и |
узлов приборов, точных |
механизмов, |
|
подвижных частей силовых |
агрегатов, |
конструктивных элемен |
|
тов, художественных и других изделий из цветных металлов. |
|||
Благодаря дешевизне и нетоксичности |
компонентов, |
управляемо |
|
сти свойств гипсовая смесь может заменить ряд дефицитных формовоч ных материалов, применяемых в точном литье (этилсиликат, жидкое стекло, синтетические смолы и др.), при одновременном улучшении технологических показателей, например выбиваемости стержней чу гунных и стальных отливок, которая сводится к вымыванию струей воды стержневой массы, разупрочняющейся после заливки металла.
Гипсоналивная формовка особенно эффективна при переводе про цесса изготовления деталей с механической обработки на литье, так как позволяет при минимальных затратах организовать в короткие сроки более рентабельное литейное производство. В ИТТФ АН УССР
96
Рис. 48. Режимы тепловой обработки литейной формы.
совместно с киевским ювелирным заводом разработан упрощенный режим тепловой обработки литейных форм из высокопрочного гип сового связующего полимодификационной структуры взамен мно гоступенчатого режима обжига низкопрочных форм из смеси «Юве лирная», нуждающихся в упрочении спеканием при 850 еС.
Режим тепловой обработки состоит из пяти этапов (рис. 48): I — прогрев опок, выплавление моделей и обезвоживание формовочной мас сы при 150 °С в течение 2ч (превращение двугидрата сульфата кальция в полугидрат); / / — нагрев форм со скоростью 1,5 сС/мин до 700— 750 °С (окончательное обезвоживание гипсовой связки и переход ее в
ангидрит при дальнейших полиморфных превращениях последнего и |
||
кремнеземистого наполнения); III — прокаливание |
форм при 700— |
|
750 °С в течение 5 ч (выжигание сажистых остатков |
модельного соста |
|
ва); |
IV — охлаждение форм до температуры заливки (600—650 СС) со |
|
скоростью 2 °С/мин; V — выдержка форм не менее 1 ч при темпера |
||
туре |
заливки, после чего они готовы к заливке металлом. |
|
В |
результате применения разработанного режима тепловой обра |
|
ботки с пониженной температурой прокаливания конечная прочность формовочной массы (1,2—1,4 МПа) снижается до уровня зарубежных аналогов (0,8—0,9 МПа), что обеспечивает улучшение ее выбиваемости из отливок и снижает вероятность деформаций и брак по трещинам литых заготовок. Наряду с этим реализуется одно из главных преиму ществ гипсовой формовочной массы перед жидкостекольной или этилсиликатной — ее податливость (способность компенсировать усадку остывающего металла), что снижает брак по усадочным порам.
Благодаря линейному закону нагрева форм облегчается изготов ление лекал для программного регулятора температуры типа КСПЗ, уменьшается вероятность срыва нормального режима работы прокалочной печи из-за механических неисправностей регулятора.
Разработанный режим тепловой обработки гипсовых литейных форм с использованием высокопрочного гипса отечественного произ водства и электрических прокалочных печей, оснащенных програм мными регуляторами температуры типа КСЗ, РУ5-01М и др., может применяться в различных технологиях литья повышенной точности.
97
Часть вторая
СКОРОСТНАЯ СУШКА ГИПСОВЫХ И ГИПСОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИИ
Г л а в а с е д ь м а я
ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА гипсовых
ИГИПСОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
1.Способы формования и сушки
Несмотря на большое разнообразие выпускаемых изделий из гип са, различие применяемого оборудования, методов приготовления формовочной массы и самих процессов формования, а также материа лов, используемых в качестве инертных заполнителей и для армирова ния изделий, производство любого из них основано на способности гип совых вяжущих материалов давать с водой пластичное, затвердеваю щее на воздухе тесто.
Основными операциями, из которых складывается технологиче ский процесс производства гипсовых изделий, являются: а) дозирова ние в необходимых соотношениях всех компонентов формовочной мас сы (вяжущего, заполнителей, воды и веществ, регулирующих сроки схватывания гипса); б) приготовление формовочных растворов или бетонов; в) формование изделий; г) высушивание изделий до воздуш но-сухого состояния.
Гипсовыми растворами называются однородные смеси порошкооб разных гипсовых вяжущих веществ с водой, гипсобетонами — такие же смеси, но с инертными заполнителями органического или минераль ного происхождения.
Гипсовые растворы и бетоны должны обладать необходимыми фор мовочными свойствами — подвижностью и пластичностью.
После схватывания и отвердевания отливки из гипсовых раство ров (гипсолитовые изделия) имеют однородную структуру, образован ную кристаллами двуводного гипса. В отвердевшем, правильно при готовленном гипсобетоне равномерно распределены по всему сечению инертные заполнители, прочно сцементированные схватившимся гип совым раствором.
Однородность структуры изделий из гипсовых растворов (без за полнителей) в отличие от неоднородного гипсобетона оказывает, как это видно из дальнейшего изложения, существенное влияние на свой ства изделий, в том числе и на их отношение к сушке.
В качестве вяжущих для изготовления гипсовых и гипсобетонных изделий в зависимости от их назначения могут служить обычный стро-
ительный гипс, автоклавный (высокопрочный) гипс, водостойкие гипсоцементно-пуццолановые смеси, а также ангидритовые вяжущие («эстрихгипс» и ангидритовый цемент). В качестве заполнителей гипсо бетона могут быть использованы естественные материалы (песок, пем за, туф), топливные и металлургические шлаки, а также легкие пори стые заполнители промышленного изготовления (шлаковая пемза, ке рамзитовый гравий, агломерит и др.). Органическими заполнителями являются древесные опилки, стружка (фибра), лигнин, волокно от раз мола бумажной макулатуры, солома (сечка), волокно камыша, льня ная костра и др. Кроме упомянутых двух групп заполнителей (орга нического и минерального происхождения) в состав гипсовой массы могут вводиться также пено- и газообразующие добавки (сапонин, мыльная эмульсия, а также разбавленная серная кислота и углекаль циевые соли, едкий натрий и перекись водорода, при взаимодействии которых образуется в первом случае углекислый газ, во втором — кис лород и т. п.). Основное назначение наполнителей — сокращение рас хода вяжущих при изготовлении изделий, достижение заданной объ емной массы, улучшение гвоздимости, уменьшение хрупкости и т. п. Для получения теплоизоляционных изделий в гипсовые растворы вво дятся пористые и минераловатные материалы- (перлит, шлаковая ва та и т. п.).
При всех своих высоких технических свойствах гипс обладает зна чительной хрупкостью, затрудняющей его использование (без специ альных мер) для изготовления тонкостенных листовых материалов или изделий, площадь которых во много раз превышает их толщину. В этом случае применяется искусственное упрочнение изделий с помощью специальных армирующих материалов, вводимых в состав формовоч ной массы или являющихся частями конструкции самого изделия. Арматура воспринимает основную часть нагрузок, противостоит внеш ним воздействиям и повышает сопротивляемость изделий толчкам и ударам при транспортировке и монтаже.
Выбор вида армирующих материалов зависит от типа изделий и их назначения. В тонколистовых изделиях типа сухой гипсовой штука турки роль арматуры выполняет внешняя картонная оболочка. В про катных перегородочных гипсобетонных панелях арматурой является каркас из деревянных реек, закладываемый в форму или прокатный стан перед тем, как туда поступает формовочная масса. В качестве ар матуры могут применяться также металлические стержни, проволока или сетка.
В приведенных примерах армирующие материалы (картон, дере вянная рейка и др.) имеют резко очерченные плоскости соприкоснове ния с гипсом и могут быть сравнительно легко отделены от него. Кро ме такого способа армирования существует и другой, отличающийся тем, что армирующие материалы в виде тонкого, чаще всего органиче ского волокна равномерно распределяются в самой формовочной мас се и после схватывания неотделимы от гипса. Тонкое волокно (бумаж ная измельченная макулатура и т. п.) обладает большой прочностью на изгиб и разрыв и повышает прочностные свойства армированных им изделий.
По своему направлению реакция гидратации полуводного гипса противоположна процессу получения вяжущего из гипсового камня и может быть представлена уравнением
CaS04 . -i- Н20 + 1 4* Н20 = CaS04 • 2Н20 . |
(7.1) |
При гидратации растворимых форм ангидрита процесс протекает в две фазы:
CaS04(pacTn) + -Y |
Н20 = CaS04 • 4 - Н20; |
(7.2) |
CaS04 . 4 - Н20 + |
1 4" НоО = CaS04 • 2Н20. |
(7.3) |
Гидратация гипса экзотермична. Тепловой эффект реакций зави сит от модификационной формы или соотношения отдельных модифи каций в смеси, каковой в большинстве случаев является всякий тех нический гипс.
Образование двуводного гипса происходит в водной среде. Поэто
му необходимо, чтобы CaS04 *4 Н20 сначала растворился в воде. Про
цесс растворения CaS04 • 4 Н20 протекает одновременно с его гидра
тацией и образованием водного раствора CaS04 • 2НаО. Так как двуводный гипс очень мало растворим в воде, его концентрация в обра зовавшемся растворе быстро достигает состояния пересыщения и избы ток вещества выпадает из раствора в виде кристаллов. Однако концен трация CaS04 • 2Н20 поддерживается в растворе на уровне пересы щения из-за вновь образующегося двугидрата (вместо выпавшего из раствора) до тех пор, пока не закончится растворение и гидратация все го полуводного гипса в вяжущем.
Основной операцией приготовления гипсовой формовочной массы является приведение всех частиц порошкообразного гипса в тесное со прикосновение с водой с целью придания массе необходимой рабочей консистенции и обеспечения условий для наиболее полной реакции гидратации. Этот процесс называется затворением массы.
Каждому способу формования изделий соответствует определен ная густота, или консистенция, гипсовой массы. В соответствии с этим и количество воды затворения может изменяться в широких пределах. Однако во всех без исключения случаях вода берется с избытком про тив количества, необходимого для реакций с гипсом.
На практике мы зачастую сталкиваемся с жидкими или пластичны ми веществами, обладающими различной подвижностью и вязкостью (консистенцией). Говоря о консистенции как о свойстве вещества, мы в большинстве случаев подразумеваем более или менее длительное и устойчивое состояние вязкости и подвижности. В отношении гипсовой массы или раствора такое понимание неприменимо. Консистенция гипсовой массы — это кратковременное, исчисляемое минутами состо яние гипсового теста в начальный момент его приготовления.
Затворенная водой гипсовая масса не только не обладает устой чивостью физических свойств, но, наоборот, претерпевает ряд изме
ню