Цель работы : Ознакомление с приборами и методикой иссле- дования гипса.

Оборудование и материалы: пресс гидравлический, прибор Вика , чашка и лопаточка для приготовления гипсового теста, весы электронные, прибор Суттарта, сито № 02, линейка, секундомер, гипс.

Правила безопасности: с целью предохранения глаз от попада- ния инородного тела лабораторную работу выполнять в защитных очках.

Теоретическая часть

Минеральными вяжущими веществами называют искусст- венно получаемые порошкообразные материалы, которые при затво- рении водой образуют пластичное вещество, способное в результате физико-химических процессов затвердевать, т. е. переходить в камне- видное состояние. Строительные минеральные вяжущие вещества де- лятся на три категории:

Воздушные вяжущие вещества (известь, гипс) характеризуют- ся тем, что, будучи затворенные с водой, твердеют и длительное вре- мя сохраняют прочность лишь в воздушной среде . В случае система- тического увлажнения они теряют прочность и разрушаются.

Гидравлические вяжущие вещества (портландцемент) харак- теризуются тем, что, после смешения с водой и предварительного твердения на воздухе способны далее твердеть как в воздушной, так и в водной среде, при этом прочность их увеличивается.

Кислотостойкие вяжущие вещества (кислотоупорный кварце- вый кремнефтористый цемент) представляют собой тонкомолотую смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворяемую водным раствором силиката натрия или калия. Это вяжущее вещество начального твердения в воздушной среде может длительное время сопротивляться агрессивному воздействию неорганических и ор- ганических кислот , кроме фтористо-водородной.

1. Воздушные вяжущие вещества. Гипс

Гипсовые вяжущие делят на 2 группы: низкообжиговые и вы- сокообжиговые.

Низкообжиговые гипсовые вяжущие получают при нагреве двуводного гипса (CaSO4*2H2О) до температуры 150...160°С. При этом происходит частичная дегидратация двуводного гипса с перехо- дом его в полуводный гипс: CaSO4*2H2О→ CaSO4*0,5H2O +l,5H2O . К низкообжиговым вяжущим относятся: строительный, формовоч- ный, высокопрочный и медицинский гипс. Сырьем для производ- ства низкообжиговых вяжущих является природный гипсовый камень (CaSO4 *2H2О,) а также отходы промышленного производства, содер- жащие сульфат кальция -CaSO4.

Высообжиговые (ангидритовые) вяжущие получают термиче-

Ской обжигом двуводного гипса (CaSO4*2H2О) при более высокой температуре – 600...900°С, При этом двуводный гипс полностью те- ряет химически связанную воду, в результате чего образуется водный сульфат кальция – ангидрид CaSO4.

К высокообжиговым вяжущим относятся: ангидритовый це-

мент и эстрих-гипс.

Сырьем для производства высоко-обжиговых вяжущих является ангидрит CaSO4 , а также отходы промышленного производства, со- держащие сульфат кальция -CaSO4.

Строительный гипс . Строительным гипсом или алебастром

(ГОСТ 125-79) называют воздушное вяжущее вещество, получаемое путем термической обработки природного двуводного гипса - суль- фата кальция CaSO4*2H20 при температуре 150 - 180°С до превра- щения его в полуводный гипс - сульфат кальция CaSO 4*0,5H2O , с по- следующим помолом в тонкий порошок:

Производство строительного гипса состоит из дробления, тон-

кого помола и термической обработки гипсового камня.

Существует 2 способа производства строительного гипса:

При обжиге в открытых аппаратах, сообщающихся с атмосферой при температуре 150-160°С, когда вода из сырья удаляется в виде па- ра, и гипсовые вяжущие состоят в основном из мелких кристаллов β - модификации.

В шахтных или аэробильных мельницах с последующим обжигом при температуре 100°С измельченного продукта в гипсоварочных котлах или печах.

Строительный (полуводный) гипс представляет собой порошок белого или серого цвета. Цвет гипса зависит от количества примесей в гипсовом камне и чистоты обжига. При производстве гипса допус-

кается вводить добавки в целях регулирования сроков схватывания и улучшения физико-механических свойств гипса.

Запомни! - Формула строительного гипса - CaSO4 *0,5H2O. Формула природного двуводного гипса (из чего получают строитель- ный гипс): CaSO4*2H2О.

Реакция получения строительного гипса:

CaSO4*2H2О→ CaSO4*0,5H2O +l,5H2O.

Оценки качества строительного гипса

Качество строительного гипса определяют по следующим пока- зателям:

По тонкости помола;

По нормальной густоте гипсового теста;

По срокам схватывания;

По прочности при сжатии.

В зависимости от качества строительный гипс может быть двух сортов см. таблица 4.1.

Таблица 4.1 – Сорта качества гипса

В зависимости от степени помола строительный гипс имеет три группы (таблица 4.2).

Таблица 4.2 – Группы гипса по степени помола

В зависимости от сроков схватывания строительный гипс имеет три группы (таблица 4.3).

Таблица 4.3 – Группы строительных гипсов в зависимости от сроков схватывания

В зависимости от предела прочности гипс имеет следующие марки (таблица 4.4).

Таблица 4.4 – Марки гипсов в зависимости от пределов прочности образца на сжатие и изгиб

Схватывание и твердение строительного гипса. Схватывание и твердение строительного гипса заключается в том, что при смеши- вании с водой гипс образует пластичное тесто, превращающееся да- лее в твердое камневидное тело с определенной прочностью. Основ- ная реакция процесса имеет следующий вид:

CaSO4*0,5H2O +l,5H2O = CaSO4*2H2O.

При этом происходит выделение из раствора кристалликов гип-

са и их срастания. Процесс твердения гипса можно ускорить сушкой при температуре менее 65 градусов.

Начало схватывания гипса должно наступать не ранее 6 мин. и не позднее 30 минут после начала затворения водой. Сроки схватыва- ния и твердения можно регулировать вводом NaCl, KCl, NaNO и дру- гих веществ, изменяющих растворимость CaSO4*0,5H2O в воде.

Формовочный гипс . Этот гипс отличается от строительного

гипса более тонким помолом, большей прочностью. Получают его из

Гипсового камня, содержащего не менее 96% CaSO4*2H2O (т.е. при- месей не более 4%) в варочных котлах при определенной длительно- сти цикла и заданной температуре. Качество его выше строительного гипса. Он состоит также как и строительный гипс из β-модификации CaSO4* 0,5H2O (β-полугидрата ) и характеризуется следующими дан- ными:

Тонкость помола характеризуется остатком на сите № 02 не более 2,5%;

Начало схватывания – не ранее 5 минут;

Конец схватывания – не позднее 25 минут;

Предел прочности при растяжении через 1 сутки не менее 1,4 МПа, а через 7 суток – не менее 2,5 МПа (от строительного гипса отлича- ется меньшей толщиной помола, повышенной прочностью и не со- держит примесей).

Формовочный гипс применяют для изготовления форм, моделей и изделий в строительной керамической, машиностроительной и дру- гих отраслях промышленности. Изделия из фарфорофаянсовой и ке- рамической массы отливают в формах из формовочного гипса. Гип- совая форма должна быть достаточно прочной и вместе с тем порис- той, чтобы отсасывать воду из шликера и при этом не разрушаться.

Высокопрочный гипс получают термической обработкой вы- сокосортного гипсового камня в герметичных аппаратах под давле- нием 0,2...0,3 МПа при 124 0С в течение 5 часов.

Он состоит из α- модификации CaSO4 *0,5H2O. Прочность его достигает 15-40 МПа. Высокопрочный гипс выпускают в небольшом количестве и используют в металлургической промышленности для изготовления форм.

Ангидритовый цемент состоит преимущественно из ангидрита CaSO4 ("мертво-обожженного"). Его "оживляют" добавкой катализа- торов, повышающих его растворимость и создающих условия для его гидратации. Такими катализаторами являются СаО - 3...5% и др. ан- гидритовые цементы применяют для приготовления кладочных и штукатурных растворов, бетонов, производства теплоизоляционных материалов, искусственного мрамора и других декоративных изде- лий.

Эстрих-гипс (высокообжиговый гипс) образуется при темпера- туре 800...1000 0С, он состоит из ангидрита CaSO4 и СаО (3,..5%), об- разующегося при разложении CaSO4 (CaSO4→CaO+-SO3 ) и выпол-

няющего роль катализатора твердения. Этот элемент медленно схва- тывается и твердеет.

Высокообжиговый гипс является разновидностью ангидритовых цементов. Он применяется для кладочных и штукатурных растворов, устройства мозаичных полов и др. Изделия из этого гипса по сравне- нию со строительным гипсом более морозостойкие, обладают повы- шенной водостойкостью и меньшей склонностью к пластическим де- формациям.

Применение гипса

Строительный гипс – белое, экологически чистое, быстрос- хватывающее и быстро-твердеющее вяжущее вещество. Его при- меняют для изготовления строительных деталей и изделий, для на- ливных полов, клеевых композиций, лепных украшений, изготовле- ние форм для литья художественной керамики, а также для штука- турных работ. Гипс не водостоек и не годится для производства внешних работ , но при добавлении цемента - он становится водо- стойким. Гипс широко используется в медицине. Гипсовые панели и перегородки хорошо поглощают звук. Гипс огнестоек и хорошо дер- жит тепло. Кроме строительного гипса, находят применение (в огра- ниченных объемах) другие гипсовые вяжущие вещества: гипс формо- ванный, гипс высокопрочный.

Водопотребность гипсовых вяжущих

Водопотребность гипсового вяжущего определяется количест- вом воды (в процентах от массы вяжущего), необходимым для полу- чения гипсового теста стандартной консистенции.

Теоретически для гидратации полуводного гипса требуется 18,6% воды от массы гипсового вяжущего, Практически для получе- ния удобоформуемой пластичной смеси строительный гипс требует 50...70% воды , а высокопрочный - 30...40%. Избыточная вода испа- ряется, образуя поры, поэтому гипсовые изделия имеют высокую по- ристость.

Гипс - природный минерал из класса сульфатов. Из всех природных сульфатов в строительной индустрии имеет наибольшее значение. В природе находится в виде дигидрата - двуводный сульфат кальция CaSO 4 . 2H 2 O и в безводном состоянии - ангидрит CaSO 4 .

В основном гипс используют преимущественно как сырье для производства низко- и высокообжиговых гипсовых вяжущих и в качестве добавки, вводимой при помоле клинкера портландцемента и его разновидностей с целью регулирования сроков схватывания.

Другим направлением использования природного гипса является изготовление стеновых и перегородочных изделий, что обусловлено его низкой теплопроводностью: при 30°С 0,28-0,34 Вт/(м.K).

Природный двуводный гипс - горная порода осадочного происхождения, сложенная в основном из крупных и мелких кристаллов CaSO 4 . 2H 2 O. Сростки кристаллов гипса могут образовывать гипсовые розы . Плотные образования гипса называют гипсовым камнем .

Структурные различия

По внешнему виду и строению горной породы различают:

• кристаллический прозрачный гипс;
• пойкилитовый или песчанистый гипс - кристаллы, переполненные песком.

  Пойкилит (англ. Poikilite) - кристалл или зерно, в котором содержатся многочисленные включения других минералов, которые были захвачены во время роста индивида.

• гипсовый шпат - пластинчатый минерал с плоскими прозрачными кристаллами слоистой структуры, индивиды довольно крупных размеров, прозрачные (марьин глаз);
• селенит - параллельно-тонковолокнистый гипс, желтоватого цвета с шелковистым блеском
• зернистый гипс;
• алебастр

Различают кристаллическую, волокнистую, зернистую и песчанистую разности гипса.

Под разностью подразумевают совокупность минеральных индивидов одного минерального вида, различающиеся по морфологическим признакам. Например, разности гипса: "марьино стекло" - пластинчатый гипс, селенит - волокнистый гипс.

Гипс образует сплошные мраморовидные массы, жилковатые скопления, а также единичные кристаллы и друзы. Облик его кристаллов обычно пластинчатый, столбчатый и игольчатый.

Физические свойства гипса

Кристаллическая решетка двуводного гипса и ангидрита

В кристаллической решетке двуводного гипса каждый атом кальция окружен шестью комплексными группами, состоящими из четырех тетраэдров и двух молекул воды. Структура кристаллической решетки этого соединения слоистая. Слои образованы, с одной стороны, ионами Са 2 + и группами SO 4 -2 , а с другой - молекулами воды. Каждая молекула воды связана как с ионами Са 2+, так и с ближним сульфатным тетраэдром. Внутри слоя, содержащего ионы Са 2 + и SO 4 -2 имеются относительно прочные (ионные) связи, в то время как в направлении к слоям, содержащим молекулы воды, связь слоев значительно слабее. Поэтому при тепловой обработке двуводный гипс легко теряет воду (процесс дегидратации). На практике этот процесс можно проводить до различной степени его завершенности и в зависимости от этого получать гипсовые вяжущие различных модификаций с различными свойствами.

В кристаллической решетке ангидрита ионы серы располагаются в центрах тетраэдрических групп кислорода, а каждый ион кальция окружен восемью ионами. Большей частью ангидрит образует сплошные массы, но встречаются кубические, короткостолбчатые и другие кристаллы.

Нагревание гипса

Под паяльной трубкой гипс теряет воду, расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На кривых нагревания гипса наблюдаются три эффекта:

• при 80-90°С выделяется некоторое количество Н 2 0;
• при 140°С гипс переходит в полугидрат;
• при температуре 140-220°С происходит полное выделение воды;
• при температуре 400°С гипс оказывается намертво обожженным.

Растворимость гипса

Гипс обладает заметной растворимостью в воде (около 2 г/л при 20°С). Замечательной особенностью гипса является то, что растворимость его при повышении температуры достигает максимума при 37-38 °С, а затем довольно быстро падает.

Наибольшее снижение растворимости устанавливается при температурах свыше 107 °С вследствие образования "полугидрата" - CaSO 4 . 0,5H 2 O. Растворимость гипса увеличивается в присутствии некоторых электролитов (например, NaCl, (NH 4) 2 SO 4 и минеральных кислот).

Из раствора гипс кристаллизуется в виде характерных игольчатых кристаллов, белых или окрашенных примесями.

Гипс от греческого - штукатурка, легко определяется по следующим свойствам:

• низкая твердость;
• обильный возгон воды в закрытой трубке;
• в пламени спиртовки белеет (мутнеет) и рассыпается в порошок, плавится в белую эмаль, которая дает щелочную реакцию;
• относительно плохо растворяется в воде и кислотах.

Растворение ангидрита ⎼ это непосредственное взаимодействие воды и сульфата кальция, насыщение наступает, когда энергия гидратированного иона станет равна энергии иона в решетке. Обычно такое растворение сопровождается небольшим тепловыделением (не всегда и не для всех солей). Основным фактором влияния при этом является температура.

Процесс растворения солей зависит и от свойств растворителя (воды), его минерализации, состава и рН-среды. Так, растворимость гипса возрастает с увеличением от содержания в воде солей хлористого натрия и магния. В дистиллированной воде растворимость гипса составляет 2 г/л, а в высококонцентрированных растворах NaCl (100 г/л) или MgCl (200 г/л) растворимость гипса увеличивается соответственно до 6,5 и 10 г/л.

Гипс хорошо растворяется в щелочах и соляной кислоте. С ростом концентрации раствора щелочи от 0,1 н. до 1 н. растворимость гипса резко возрастает. Таким образом, в зависимости от минерализации и состава растворителя скорость растворения гипса может изменяться в широких пределах, что необходимо учитывать при его выщелачивании из породы.

CaSO 4 + NaCl = NaSO 4 + CaCl 2

CaSO 4 + MgCl = MgSO 4 + CaCl 2

Разновидность гипса

Селенит

Селенит - это волокнистая разность гипса, полупрозрачный минерал, прочнее алебастра. Мягкий, твёрдость 2 по шкале Мооса (легко царапается ногтем). В качестве включений может содержать глину, песок, редко - гематит, серу, органические примеси.

Имеет шелковистый блеск. После полировки благодаря параллельно расположенным волокнам имеет красивый переливчатый оптический эффект, аналогичный эффекту кошачьего глаза..

Цветовая гамма представлена розовыми, голубыми, желтыми и красновато-перламутровыми оттенками. Можно встретить и кристально-белый селенит.

Применяется как поделочный камень для изготовления бижутерии, фигурок, резных художественно-бытовых изделий. Легко шлифуется наждачной бумагой и хорошо полируется. Изделия из селенита легко затираются и теряют полировку из-за малой твёрдости и после эксплуатации требуют повторной обработки.

Алебастр

Название "alabastrites", появилось от названия города Алебастрон в Египте, где камень добывался. Алебастр высоко ценился и использовался для изготовления маленьких сосудов для парфюмерных изделий и ваз для мазей. Нарезанный тонкими листами, алебастр достаточно прозрачен поэтому использовался для "остекления" окон.

Сегодня алебастр это основное сырье для производства гипса - порошкообразного вяжущего материала, получаемого путём термической обработки природного двухводного гипса CaSO 4 . 2H 2 O при температуре от 100°C и выше.

Напомню, что алебастр - наиболее чистый тонкозернистый гипс, напоминающую по внешнему виду мрамор, белого цвета или светлоокрашенный.

Ангидрит

Ангидрит (от др.-греч. "лишённый воды") - безводный сульфат кальция. Ангидрит может быть белым, голубоватым, сероватым, реже красноватым.

При добавлении воды увеличивается в объёме примерно на 30 % и постепенно превращается в двуводный гипс.

Отложения ангидрита образуются в осадочных толщах главным образом в результате обезвоживания отложений гипса.

Ангидрит иногда используется как дешёвый декоративно-поделочный камень, по твёрдости занимающий промежуточное положение между яшмой, нефритом и агатом, с одной стороны, и мягким селенитом и кальцитом - с другой.

В наши дни применяется для производства безобжиговых и высокообжиговых гипсовых вяжущих веществ, а также в качестве добавки для производства цемента.

Название гипс происходит от греческого слова gipsos - гипс или мел. Гипс - один из самых распространенных в мире минералов. Другие названия минерала и его разновидностей: шелковистый шпат, уральский селенит, гипсовый шпат, девичье или марьино стекло.

Гипс является водным сульфатом кальция. Окраска минерала бывает белой, розоватой, желтовато-кремовой.

Месторождения . В Архангельской, Вологодской и Владимирской областях, по Западному Приуралью, в Башкирии (пермского возраста); в Иркутской области, на Северном Кавказе, в Дагестане и Средней Азии (юрского возраста), в США, Канаде, Италии, Германии и Франции.

Генетическая классификация - Сингония моноклинная.

По происхождению и нахождению в природе гипс тесно связан с ангидридом. Это типичный морской химический осадок. Среди осадочных пород образует пласты, часто ассоциируется с ангидритом, галитом, самородной серой, иногда нефтью, может образоваться при гидратации ангидрита.

Гипс также образуется в зоне выветривания сульфидов и самородной серы, при этом возникают плотные или рыхлые массы, обычно загрязненные глинистыми и другими примесями - так называемые гипсовые шляпы. Как и ангидрит, гипс встречается в продуктах гуморальной деятельности.

Применения . Гипс употребляется в сыром и обожженном виде. При нагревании до 120-140 градусов переходит в полугидрат CaSO4*0,5H2O (полуобожженный гипс или алебастр), при более высоких температурах получается обожженный гипс (строительный гипс).

Обожженный гипс применяется для лепных работ, в архитектуре, для штукатурки, в медицине, в цементной и бумажной промышленности. Сырой гипс используется при производстве портландцемента, для ваяния статуй и в качестве удобрения. Волокнистый гипс-селенит (особенно из района Кунгура на Урале) - широко применяется для поделок.

Физические свойства

а) Кристаллы толсто- и тонкотаблитчатые, иногда очень крупные; характерны двойники - ласточкин хвост,
б) Агрегаты плотные, зернистые, листоватые, волокнистые (селенит),
в) Цвет белый, часто прозрачен, также серый и розовый от примесей. Черта белая,
г) Блеск стеклянный, у волокнистых разностей шелковый,
д) Спайность весьма совершенная по (010). По спайности можно отщеплять тонкие листочки,
е) Твердость 2 по шкале Маоса, чертится ногтем,
ж) Плотность 2,3.

Химическая формула - Ca*2H2O.

Лечебные свойства

Способствует срастанию конечностей, излечению растяжений, вывихов и прочих травм, излечению туберкулеза позвоночника (гипсовая кровать), остеомиелита (фиксаж пораженного органа). Гипсовый порошок избавляет от чрезмерной потливости, кашица из порошка этого минерала, воды и растительного масла является замечательной тонизирующей маской.

Магические свойства

Гипс известен всем нам как матерная для копирования скульптур известных мастеров и как лечебное средство для сращивания переломов. Но только ли так можно использовать этот минерал? Оказывается, гипс является еще и лекарством от гордыни человеческой. Гипс строго следит за людьми, склонными к высокомерию и повышенному чувству собственной значимости, создавая на энергетическом уровне ситуации, когда гордец оказывается в безысходном положении, например при переломе конечностей. Это не значит, что камень способствует получению травмы - травмы мы получаем из-за собственной самонадеянности и беспечности (за исключением несчастных случаев). Гипс показывает неприглядность поведения человека самым нетрадиционным способом - он помогает излечиться от увечья, не требуя в награду ни благодарности, ни признательности.

Гипс пассивен. Он не стремится подчинить себе волю человека, подсказывает ему, как правильно поступить, не притягивает вожделенные успех, материальное благополучие, любовь и удачу.

Гипс - один из самых распространенных минералов в мире. Его добывают из земных недр повсеместно и широко используют в промышленности, строительной индустрии, медицине. В нашей статье вы найдете подробное описание и фото минерала гипса. Кроме того, узнаете о главных сферах его применения.

Минерал гипс: описание и химический состав

Горной породы, а также соответствующего строительного материала произошло от греческого слова gipsos («мел»). О гипсе человечество знает с самых древних времен. Не потерял он своей популярности и в наши дни.

Гипс - мягкий минерал. Он, кстати, является эталонным для шкалы относительной твердости Мооса, принятой еще в начале XIX века (твердость - 1,5-2,0).

По химическому составу минерал гипс - это водный сульфат кальция. В его структуру входят такие элементы, как кальций (Ca), сера (S) и кислород (O). Распишем химический состав гипса более подробно:

• трехокись серы, SO 3 - 46 %;
• окись кальция, CaO - 33 %;
• вода, H 2 O - 21 %.

Генетическая классификация: моноклинная сингония. Этот минерал отличается слоистой кристаллической структурой и весьма совершенной спайностью (от него можно с легкостью отщеплять отдельные тонкие «лепестки»).

Минерал гипс: свойства и отличительные признаки

Вот основные физические характеристики гипса, по которым его можно отличить от других минералов:

• излом неровный, но гибкий;
• блеск: от стеклянного до шелковистого или матового;
• твердость: низкая (легко царапается ногтем);
• минерал медленно растворяется в воде;
• на ощупь не жирный;
• оставляет после себя хорошо заметную белую черту;
• цвет: от белого до серого (иногда может быть розовым).

Гипс не вступает в реакции с кислотами, однако растворяется в хлористом водороде (HCl). Может иметь разную прозрачность, хотя прозрачный минерал гипс в природе встречается чаще. При нагревании свыше 107 градусов по Цельсию гипс превращается в алебастр, который, в свою очередь, при смачивании водой затвердевает.

Гипс очень часто путают с ангидритом. Отличить друг от друга эти два минерала можно по твердости (второй гораздо тверже, нежели первый).

Генезис минерала и его распространение в природе

Гипс - типичный минерал осадочного происхождения. Чаще всего он образуется из естественных водных растворов (например, на дне усыхающих морей и водоемов). Минерал гипс также может накапливаться в зонах выветривания самородной серы и сульфидов. При этом формируются так называемые гипсовые шляпы - рыхлые или же уплотненные горные массы, загрязненные многочисленными примесями.

В гипс часто встречается в сопровождении песка, каменной соли, ангидрита, серы, известняков и железа. Соседство с последним, как правило, придает ему буроватый оттенок.

В природе гипс встречается в виде вытянутых и призмовидных кристаллов. Он также часто формирует плотные чешуйчатые, волокнистые или же «таблеточные» агрегации. Нередко гипс представлен в виде так называемых роз или ласточкиных хвостов.

Основные разновидности минерала

Геологи выделяют несколько десятков разновидностей гипса. Минерал может быть волокнистым, атласным, плотным, пенистым, тонкозернистым, костяным, кубическим и т. д.

К основным разновидностям гипса относят:

• селенит;
• алебастр;
• «марьино стекло».

Селенит - полупрозрачный минерал с шелковистым блеском. Название происходит от греческого слова selena - «луна». Этот минерал и вправду отличается слегка голубоватым оттенком. Селенит используется как поделочный камень в изготовлении бюджетных ювелирных украшений.

Алебастр - мягкий, легко разрушаемый материал белого цвета, продукт дегидратации гипса. Широко применяется в производстве садовых скульптур, ваз, столешниц, лепнины и прочих предметов интерьера.

«Марьино стекло» (девичий или дамский лед) - еще одна разновидность гипса, прозрачный минерал с перламутровым или цветным отливом. Отличается уникальной структурой кристаллической решетки. В старину «марьино стекло» широко использовали в оформлении икон и святых образов.

Главные месторождения гипса

Минерал гипс распространен в земной коре повсеместно. Его месторождения встречаются в отложениях практически всех периодах геологической истории планеты - от кембрийского до четвертичного. Залежи гипса (а также сопутствующего его ангидрита) в осадочных породах имеют форму линз или пластов мощностью в 20-30 метров.

Ежегодно из недр земли извлекают свыше 100 миллионов тонн гипса. Крупнейшие мировые производители ценного стройматериала - США, Иран, Канада, Турция и Испания.

В России главные залежи этой породы сосредоточены на западных склонах Уральских гор, в Поволжье и Прикамье, Татарстане и Краснодарском крае. Главные месторождения гипса в стране: Павловское, Новомосковское, Скуратовское, Баскунчакское, Лазинское и Болоховское.

Сферы применения гипса

Область применения гипса чрезвычайно широка: строительство, медицина, ремонт и отделка, сельское хозяйство, химическая промышленность.

С самых древних времен из этого минерала вытесывали скульптуры и различные предметы интерьера - вазы, столешницы, балюстрады, барельефы и т. п. Из него часто изготавливают карнизы, стеновые блоки и плиты (так называемый гипсокартон). В «сыром» виде гипс применяется и в сельском хозяйстве в качестве удобрения. Его рассыпают на полях и угодьях для нормализации кислотности почвы.

Где еще применяют гипс? Минерал широко используется в бумажной и химической промышленности для получения цемента, серной кислоты, красок и глазурей. Кроме того, каждому, кто когда-либо ломал ногу или руку, знакома еще одна сфера его применения - медицина.

Гипс как строительный материал

Стройматериал гипс получают из Для этого породу обжигают в специальных печах, а затем перемалывают в мелкий порошок. В дальнейшем полученное сырье широко используется в строительстве и отделке.

В промышленной индустрии существует своя классификация гипса - техническая. Так, выделяют следующие его разновидности:

• высокопрочный гипс (применяется в медицине и стоматологии; из него также производят различные строительные смеси и формы для фарфорофаянсовой промышленности);
• полимерный (используется исключительно в травматологии для наложения фиксирующих повязок при переломах);
• скульптурный (название говорит само за себя - это основной компонент шпаклевочных смесей, различных статуэток и сувениров);
• акриловый (облегченный гипс, используемый для отделки фасадов зданий);
• огнеупорный из которого нередко производят гипсокартонные листы и стеновые блоки).

Помимо этого, существует отдельная маркировка гипса по прочности. Согласно с ней, выделяется 12 марок гипса - от Г2 до Г25.

В строительно-отделочных работах также широко применяется алебастр. По сравнению с гипсом, он более прочен и легок в обработке. Правда, без специальных добавок алебастр практически непригоден, так как он моментально высыхает.

Важно отметить, что даже при современном, столь высоком уровне развития науки и промышленности достойной замены гипсу пока не найдено.

Лечебные и магические свойства камня

Гипс не зря используют в медицине. Он способствует срастанию костных тканей, избавляет от излишней потливости, излечивает туберкулез позвоночника. Применяется гипс и в косметологии - как один из компонентов тонизирующих масок.

Издревле этот минерал считался своеобразным «лекарством» от человеческой гордыни, высокомерия и излишней самонадеянности. В магии считается, что гипс способен подсказывать человеку, как ему нужно поступить в той или иной ситуации. Он сулит удачу и материальное благополучие. Астрологи советуют носить амулеты из гипса людям, рожденным под знаками Козерога, Овна и Льва.

«Роза пустыни» - что это такое?

Таким красивым именем называют минеральный агрегат, одну из разновидностей гипса. Он и вправду напоминает внешне цветочные бутоны. Агрегаты состоят из кристаллических линзовидных сростков-лепестков характерного вида. Окрас «розы пустыни» может быть самым разнообразным. Он определяется цветом почвы или песка, в котором она сформировалась.

Довольно интересен механизм формирования этих «роз». Они образовываются в особо засушливых природно-климатических условиях. Когда в пустыни изредка выпадает дождь, влагу моментально впитывает в себя песок. Вода вступает во взаимодействие с частичками гипса, которые вымываются вместе с ней вглубь. Позже вода испаряется, а гипс кристаллизируется в песчаной массе, создавая самые неожиданные и причудливые формы.

«Роза пустыни» хорошо известна кочевым племенам африканской Сахары. В некоторых культурах данного региона сложилась традиция дарить эти каменные цветы своим возлюбленным в День святого Валентина.

Введение

Материалы на основе гипса имеют различное назначение в стоматологической практике. К ним относятся:

Модели и штампики;

Оттискные материалы;

Литейные формы;

Огнеупорные формовочные материалы;

Штампики - это копии или модели отдельных зубов, которые необходимы при изготовлении коронок и мостовидных зубных протезов.

Огнеупорный формовочный материал для изготовления литых металлических зубных протезов - это материал устойчивый к воздействию высоких температур, в котором гипс служит связующим веществом или связкой; такой материал применяется для форм при изготовлении протезов из некоторых литейных сплавов на основе золота.

Химический состав гипса

Состав

Гипс - дигидрат сульфата кальция CaS04 - 2Н20.

При прокаливании или обжиге этого вещества, т.е. нагревании до температур, достаточных для удаления некоторого количества воды, оно превращается в полугидрат сульфата кальция (CaS04)2 - Н20, а при более высоких температурах образуется ангидрит по следующей схеме:

Получение полугидрата сульфата кальция может осуществляться тремя способами, позволяющими получать разновидности гипса различного назначения. К этим разновидностям относятся: обожженный или обычный медицинский гипс, модельный гипс и супергипс; следует отметить, что эти три вида материала имеют одинаковый химический состав и отличаются только по форме и структуре.

Обожженный гипс (обычный медицинский гипс)

Дигидрат сульфата кальция нагревается в открытом варочном котле. Вода удаляется, и дигидрат превращается в полугидрат сульфата кальция, называемый также обожженным сульфатом кальция или ГЗ-полугидратом. Полученный материал состоит из больших пористых частиц неправильной формы, которые не способны к значительному уплотнению. Порошок такого гипса необходимо смешивать с большим количеством воды для того, чтобы эту смесь можно было применять в стоматологической практике, так как рыхлый пористый материал поглощает значительное количество воды. Обычное соотношение для смешивания - 50 мл воды на 100 г порошка.

Модельный гипс

При нагревании дигидрата сульфата кальция в автоклаве получаемый полугидрат состоит из небольших частиц правильной формы, которые почти не имеют пор. Такой автоклавированный сульфат кальция называют а-полугидратом. Благодаря непористой и регулярной структуре частиц, этот вид гипса дает более плотную упаковку и требуется меньшее количество воды для смешивания. Соотношение при смешивании - на 20 мл воды 100 г порошка.

Супергипс

При производстве этой формы полугидрата сульфата кальция дигидрат подвергается кипячению в присутствии хлорида кальция и хлорида магния. Эти два хлорида действуют как дефлоккулянты, препятствуя образованию хлопьев в смеси и способствуя разделению частиц, т.к. в противном случае частицы имеют тенденцию к агломерации. Частицы получаемого полугидрата по сравнению с частицами автоклавированного гипса еще более плотные и гладкие. Супергипс смешивается в соотношении - на 100 г порошка 20 мл воды.

Применение

Обычный обожженный или медицинский гипс используется как материал общего применения, главным образом в качестве основания моделей и самих моделей, поскольку он дешевый и легко обрабатывается. Расширение при затвердевании (см. ниже) не имеет существенного значения при изготовлении таких изделий. Такой же гипс применяется в качестве оттискного материала, а также в составах огнеупорных формовочных материалов на гипсовом связующем, хотя для такого использования рабочее время и время затвердевания, а также расширение при затвердевании тщательно контролируется путем введения различных добавок.

Автоклавированный гипс применяют для изготовления моделей тканей полости рта, в то время как более прочный супергипс - для изготовления моделей отдельных зубов, называемых штампиками. На них моделируют различные виды восстановлений из воска, по которым затем получают литые металлические протезы.

Процесс затвердевания

При нагревании гидрата сульфата кальция для удаления некоторого количества воды образуется в значительной степени обезвоженное вещество. Как следствие этого, полугидрат сульфата кальция способен реагировать с водой и превращаться обратно в дигидрат сульфата кальция по реакции:

Полагают, что процесс затвердевания гипса происходит в следующей последовательности:

1. Некоторое количество полугидрата сульфата кальция растворяется в воде.

2. Растворенный полугидрат сульфата кальция вновь вступает в реакцию с водой и образует дигидрат сульфата кальция.

3. Растворимость дигидрата сульфата кальция очень низкая, поэтому образуется перенасыщенный раствор.

4. Такой перенасыщенный раствор нестабилен, и дигидрат сульфата кальция выпадает в осадок в виде нерастворимых кристаллов.

5. Когда кристаллы дигидрата сульфата кальция выпадают в осадок из раствора, следующее дополнительное количество полугидрата сульфата кальция опять растворяется, и этот процесс продолжается до тех пор, пока не растворится весь полугидрат. Рабочее время и время затвердевания

Материал необходимо смешивать и заливать в форму до окончания рабочего времени. Рабочее время для различных продуктов разное и выбирается в зависимости от конкретного применения.

Для оттискного гипса рабочее время составляет всего 2-3 минуты, в то время как для огнеупорных формовочных материалов на гипсовом связующем оно достигает 8 минут. Короткое рабочее время связано с коротким временем затвердевания, так как оба эти процесса зависят от скорости реакции. Следовательно, если обычно рабочее время для оттискного гипса находится в пределах 2-3 минут, то время затвердевания для огнеупорных гипсовых формовочных материалов может изменяться от 20 до 45 минут.

Материалы для изготовления моделей имеют такое же рабочее время, как и оттискной гипс, но время их затвердевания несколько дольше. Для оттискного гипса время твердения равно 5-ю минутам, тогда как для автоклавированного или модельного гипса оно может длиться до 20 минут.

Изменение манипуляционных свойств или рабочих характеристик гипса можно получать путем ввода различных добавок. Добавки, которые ускоряют процесс затвердевания, это порошок самого гипса - дигидрата сульфата кальция (<20%), сульфат калия и хлорид натрия (<20%). Эти вещества действуют как центры кристаллизации, вызывая рост кристаллов дигидрата сульфата кальция. Вещества, которые замедляют процесс затвердевания, это хлорид натрия (>20%), лимоннокислый калий и бура, которые препятствуют образованию кристаллов дигидрата. Эти добавки также влияют на размерные изменения при затвердевании, как будет упомянуто ниже.

Различные манипуляции при работе с системой порошок-жидкость также влияют на характеристики затвердевания. Можно изменить соотношение порошок-жидкость, и при добавлении большего количества воды время затвердевания увеличится, поскольку времени для получения насыщенного раствора потребуется больше, соответственно больше времени будет нужно для выпадения в осадок кристаллов дигидрата. Увеличение времени перемешивания смеси шпателем приводит к уменьшению времени затвердевания, поскольку при этом может возникнуть разрушение кристаллов по мере их формирования, следовательно, образуется больше центров кристаллизации.

Клиническое значение

Увеличение времени перемешивания гипса шпателем приводит к уменьшению времени затвердевания и увеличению расширения материала при затвердевании.

Повышение температуры оказывает минимальное действие, поскольку ускорение растворения полугидрата уравновешивается более высокой растворимостью дигидрата сульфата кальция в воде.

Основы стоматологического материаловедения
Ричард ван Нурт