Прочность гипса на сжатие
Прочность гипса
Марку низкообжиговых гипсовых вяжущих определяют по прочности при сжатии образцов-балок размером 40x40x160 мм, сформованных из теста нормальной густоты в возрасте 2 часа после затворения водой. ГОСТ утверждает 12 марок от Г-2 до Г-25 (цифра в обозначении марки соответствует прочности при сжатии, выраженной в МПа). Наряду с прочностью при сжатии нормируется также прочность при изгибе, которая существенно ниже.
Прочность гипса может быть повышена путем сушки. При этом растворенный двуводный гипс оседает в порах и упрочняет кристаллический сросток. Прочность гипсовых образцов, высушенных при температурах до 60°С, в 2—2,5 раза выше прочности влажных образцов после 2 часов твердения.
У высокообжиговых вяжущих свои методы оценки прочности. Марку ангидритового вяжущего определяют по прочности при сжатии в возрасте 28 суток в образцах из растворов жесткой консистенции состава 1 : 3 (вяжущее : песок). Предусмотрен выпуск четырех марок вяжущего — 5, 10, 15 и 20 МПа. Прочность любого вида гипса зависит также от количества воды при приготовлении раствора. Следовательно, можно получить увеличение прочности гипсовой формы также за счет уменьшения количества воды, в которой разводится гипс, но в таких пределах, чтобы консистенция разведенного гипса разрешала хорошо заполнить форму. Необходимо учитывать, что чем сложнее изготовляемая форма, тем более жидкотекучим должен быть гипс для лучшего обтекания про-модели, по которой изготовляется форма.
Марки гипса: характеристика, определение, фото
Гипс и сегодня не потерял популярности, хоть известен еще с древности. Многие современные материалы по сей день не могут составить ему конкуренцию. Его используют в керамической, фарфоро-фаянсовой, нефтяной промышленности, строительстве и медицине. Гипс востребован в лепке скульптур, при производстве декоративного камня и делится на разные марки в зависимости от получаемой прочности.
Определение
Гипс имеет сероватый или белый цвет. Помол у материала тонкий, его получают из гипсового камня. Природный гипс после обработки обжигается при температуре до 190 ˚С. Вещество быстро схватывается, является быстротвердеющим вяжущим. Его используют для штукатурных работ, при изготовлении гипсовых строительных предметов, гипсобетона, отливок, а также в качестве добавки к вяжущим по типу цемента и извести.
Обжиг материала происходит во вращающихся печах, после этого сырье перемалывается до образования порошка. На сегодняшний день известно две разновидности гипса - волокнистая и зернистая. Первая называется селенитом, вторая - алебастром.
Технические характеристики
Если вы хотите использовать гипс, марки и их характеристики вас должны заинтересовать. Всего их 12. У всех гипсовых смесей характеристики обладают большим сходством. Среди основных особенностей строительного гипса следует выделить плотность, которая варьируется от 2,60 до 2,76 г/см2. Материал обладает плотной мелкозернистой структурой. В рыхлонасыпном виде плотность изменяется от 850 до 1150 кг/м2.
Если материал представлен в уплотненном виде, то этот параметр варьируется от 1245 до 1455 кг/м2. Довольно важной особенностью является время высыхания. Среди основных преимуществ следует выделить быстрое затвердевание и схватываемость. На 4-ой минуте после замешивания гипс начинает твердеть, спустя 30 минут он застывает полностью. Готовый раствор в связи с этим необходимо немедленно расходовать.
О температуре плавления и насыпном весе
Для замедления схватывания в гипс добавляется водорастворимый животный клей. Важно упомянуть еще и удельный вес, который представляет собой отношение массы к занимаемому им объему. Объемный и насыпной вес примерно одинаковы. Довольно часто потребители интересуются еще и тем, какую температуру претерпевает гипс. Эта характеристика еще называется температурой плавления. Нагревание может происходить до 700 ˚С без разрушения. Огнестойкость довольно высокая. Разрушение происходит лишь через 8 часов после воздействия высокой температуры.
Если вы хотите приобрести описываемый материал, то вас должны заинтересовать марки гипса по прочности. Например, строительный материал при сжатии обладает параметром прочности от 4 до 6 МПа. Если перед вами высокопрочный гипс, то этот параметр у него варьируется от 15 до 40 МПа. У высушенных образцов прочность может быть в три раза выше. Материал соответствует еще и государственным стандартам 125-79 (СТ СЭВ 826-77).
Теплопроводность и растворяемость
Среди характеристик следует выделить способность к проведению тепла. У гипса с этим дела плохи. Теплопроводность составляет 0,259 ккал/м град/час, что верно для температуры от 15 до 45 ˚С. Растворимость в одном литре достигает 2,256 г. Эти цифры верны при 0 ˚С. Если температура увеличивается до 15 ˚С, растворимость составляет 2,534 г. При температуре 35 ˚С растворимость увеличивается до 2,684 г. Если нагревание продолжается, растворимость снижается.
Дополнительные характеристики
Изучая марки гипса для искусственного камня, вы можете отметить, что не всегда удобно, что материал так быстро схватывается. При работе с растворами вы должны учитывать, что затвердевающее тесто при перемешивании схватывается и омолаживается. Но если такой раствор нанести на поверхность, он уже не будет обладать нужной прочностью, а при высыхании материал станет разрушаться, покрываться трещинами. Поэтому растворы на основе гипса следует готовить в небольших объемах, которые вы сможете использовать в течение нескольких минут.
Для того чтобы снизить схватываемость, следует добавить глиняный или известковый раствор. С этой же целью используется специальный замедлитель из раствора буры. Все эти смеси готовятся на воде. Затвердевший гипс отличается высокой прочностью и низкой плотностью, которая изменяется в пределах 1200-1500 кг/м3 , такой материал почти в два раза легче цемента. Это говорит о том, что состав менее теплопроводен.
Марки
Марок гипса, как было упомянуто выше, 12. Они включают некоторые разновидности гипса, среди них следует выделить:
- строительный;
- технический; модифицированный;
- формовочный.
Первый маркируется как Г4 или Г5 и используется для штукатурных работ и изготовления различных строительных элементов. Техническая разновидность имеет маркировку Г5 и является формовочным модельным материалом. Рассматривая марки гипса, вы должны обратить внимание на модифицированную разновидность, которая маркируется как Г16 и применяется с целью заделки швов, затирки грунтовок и шпаклевок.
Формовочный гипс маркируется следующим образом: Г10, Г18. Его используют в керамической, авиационной и автомобильной промышленности. Среди основных областей применения следует выделить изготовление форм для литья сплавов и цветных металлов. Формовочный гипс нашел свое широкое распространение при изготовлении моделей для скульптурных работ.
Если вас заинтересовали марки гипса строительного, вы должны обращать внимание на маркировки от Г-2 до Г-7. Эти материалы относятся к группе Б, а их прочность при сжатии варьируется от 0,2 до 0,7 МПа, что составляет предел от 2 до 7 кгс/см2. В данном случае начало схватывания происходит на шестой минуте. Схватывание заканчивается не позднее получаса. Марка гипса строительного называется алебастром. Это вяжущее единственное, которое расширяется и увеличивается в объеме до 1 % в процессе твердения, а вот цемент и известковое тесто дают усадку.
Дополнительно о марках: строительная
Строительная марка гипса используется для изготовления деталей, штукатурных работ и формирования перегородочных плит. Работы с таким раствором необходимо осуществлять в короткое время - от 8 до 25 минут. Конечное значение будет зависеть от конкретной марки. При начале твердения материал набирает примерно 40 % конечной прочности.
По той причине, что при твердении не образуются трещины при замешивании раствора с известковым составом, который необходим для получения пластичности, можно не использовать разные заполнители. Сроки схватывания при этом будут снижаться благодаря замедлителям твердения.
Высокопрочные полимерные марки
По составу высокопрочная марка схожа со строительной, однако у последней более мелкие кристаллы, а у высокопрочной - крупнофракционные, поэтому она обладает меньшей пористостью и высокой прочностью. Такой гипс изготавливается с помощью термической обработки в аппаратуре в условиях герметичности, куда помещается гипсовый камень.
Рассматривая определение марки гипса, вы сможете понять, что сфера ее использования довольно обширна. Из сырья изготавливаются строительные смеси и формируются несгораемые перегородки. Из гипса выполняются разные формы для фарфоровых и фаянсовых сантехнических изделий. Высокопрочная разновидность используется в стоматологии и травматологии. А вот травматологи-ортопеды больше знакомы с полимерным синтетическим гипсом, на основе которого изготавливаются гипсовые бинты для повязок при переломах. Среди основных преимуществ полимерной марки следует выделить:
- "легкую накладываемость";
- устойчивость к влаге;
- легкость;
- возможность контроля сращения костей.
Материал позволяет коже дышать, ведь обладает хорошей проницаемостью.
Определение марки
Если вам интересно, как определить марку гипса, то вы должны знать, что маркировка осуществляется по некоторым показателям, среди них следует выделить:
- прочность;
- тонкость помола; скорость схватывания.
Марку можно определить испытанием на изгиб и сжатие стандартных образцов. Они имеют следующие размеры: 4 x 4 x 16 см. Испытания проводятся через 2 часа после формования. Сначала определяется прочность на изгиб, после – на сжатие. За это время кристаллизация и гидратация заканчиваются.
По ГОСТ 129-79 установлено 12 марок материала по прочности. Цифра после буквы указывает на нижний предел прочности при сжатии. Для гипсового вяжущего важным фактором является начало и конец схватывания. По этим параметрам материал делится на три группы – А, Б, В. По тонкости помола, которая определяется остатком пробы при просеивании, вяжущее делят на три группы: грубый, средний, тонкий. Плотность может быть истинной и насыпной. 1-я варьируется от 2650 - 2750 кг/м3, 2-я - от 800 - 1100 кг/м3.
Характеристики гипса Г5
Эта марка строительного гипса имеет предел прочности при сжатии, равный 5. При изгибе этот параметр составляет 2,5. С помощью этого состава можно ремонтировать поверхности, заделывать трещины, углубления, выбоины и монтировать электроустановочные изделия. Гипс позволяет крепить маяки и профили при штукатурных работах.
Еще одной областью использования такого гипса является изготовление сухих строительных смесей при облицовочных работах. Степень помола составляет 14% при просеивании через сито с ячейками с размером 0,2 мм. Предел прочности образцов при сжатии составляет 5 МПа. Сроки схватывания варьируются от 6 до 30 минут. Рассматривая характеристики гипса марки Г 5, вы должны обратить внимание на предел прочности при изгибе, который составляет 25 кг/см2.
Характеристики гипса Г10
Этот гипс является высокопрочным тонкомолотым белым порошком. В чистом виде он прозрачен и бесцветен, а при наличии примесей обладает желтоватым, серым, бурым или розовым оттенком. Гипс марки Г 10 - это огнестойкий негорючий материал, который не обладает токсичными компонентами. Его кислотность аналогична кислотности человеческой кожи.
Прочность на сжатие составляет 100 кгс/см2. Нормально-твердеющая разновидность начинает полимеризоваться на шестой минуте, конец отвердения достигается на 9-ой минуте. Использовать материал можно при скульптурных работах, в керамической промышленности, авиационной и автомобильной сфере, а также для осуществления высококачественных отделочных работ. Применяется этот гипс и при производстве декоративного камня.
В заключение
Гипс известен человеку довольно давно, но сегодня ему находят все более обширные области использования. Его применяют не только в промышленности, но и в частных целях. Он становится частью несгораемых перегородок и изделий разного назначения.
Гипсы всех марок в одном месте! +7 495 663-93-93
ГИПС
(гипсовое вяжущее) – вяжущий строительный материал, который можно получить из природного двуводного гипса (СаSO4 ∙ 2H2O), называемого гипсовым камнем, природного ангидрида СаSO4 и некоторых отходов промышленности (фосфогипс, а также сульфат кальция, образующийся при химической очистке дымовых газов от оксидов серы с использованием известняка).
В зависимости от температуры тепловой обработки сырья, гипсовое вяжущее разделяют на две группы:
- низкоотжиговые (до 250оС)
- высокоотжиговые (свыше 450оС)
СТРОИТЕЛЬНЫЙ ГИПС |
Строительный гипс изготавливают путем отжига гипсовой породы в варочных котлах с предварительным размалыванием. При этом он теряет часть химически связанной воды, превращаясь в полуводный сульфат кальция СаSO4 ∙ 0,5H2O [β – модификация (β-полугидрат). Основной проблемой и недостатком строительного гипса (β-полугидрат) является наличие большого количества свободной воды в затвердевшем гипсе.
Дело в том, что для гидратации гипса* нужно около 20% воды от его массы, а для получения пластичного гипсового теста 50-60%. Соответственно после затвердевания такого раствора в нем остается 30-40% свободной воды (от массы гипса). Этот объем воды образует поры, временно занятые водой, а это, в свою очередь, отражается на прочностных характеристиках материала. Для увеличения прочности (в 1,5-2 раза), готовые гипсовые изделия подвергают сушке.
Наша фирма предлагает своим покупателям строительные гипсы производства: «Пешеланского гипсового завода» (Г6 БII), «Самарского гипсового комбината», «Гипсобетон» (г.Видное, Московская обл.), «Усть-Джегутинского гипсового комбината» (марка Г5 БII).
________
* Гидратация гипса – процесс твердения гипса
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ГИПС |
Высокопрочный гипс получают путем термической обработки высокосортного гипсового камня в герметичных аппаратах под давлением пара (автоклав). В этом случае решается проблема снижения водопотребности гипса, и соответственно при твердении образуется менее пористый и более прочный камень. Полученный в данном случае гипс имеет другую кристаллическую модификацию полуводного гипса α-полугидрат) с водопотребностью 35-40%.
В настоящее время в России и СНГ лидером по производству качественного высокопрочного гипса является ЗАО «Самарский гипсовый комбинат» ( «СГК»). Выпускаемые марки: гипс ГВВС-13, гипс ГВВС-16, Гипс для художественной лепнины (ГВВС-19).
Кроме этого «СГК» на основе высокопрочных гипсов выпускает специализированные гипсовые смеси СКУЛЬПТОР и КАМНЕДЕЛ. Это композиции, где в качестве вяжущего материала выступает высокопрочный гипс с добавкой белого цемента, а также определенное количество минерального наполнителя и химические добавки для улучшения потребительских свойств этих смесей и технических характеристик готовых изделий.
ООО «ГеоСтиль» является основным дистрибьютором в московском регионе по распространению и продаже гипсовой продукции ЗАО «Самарский гипсовый комбинат».
Кроме этого, как некий альтернативный вариант по высокопрочным гипсам мы предлагаем гипс марки Г-19 производства ООО «ЧеркесскСтройПродукт».
ФОРМОВОЧНЫЙ ГИПС |
Формовочный гипс получают путем определенной механической «доработки» строительного гипса, подвергая его дополнительному размалыванию и просеиванию. В качестве формовочного гипса мы предлагаем своим клиентам гипс для заливки форм цена производства ООО «Пешеланский гипсовый завод» (марка Г6 БIII) и ЗАО «Усть-Джегутинский гипсовый комбинат» (марка Г5 БIII).
МЕДИЦИНСКИЙ ГИПС |
В названии данного гипса заложена возможность его применения в медицинских целях. Это – стоматология (временные протезы и муляжные слепки) и травматология (фиксирующие гипсовые повязки). Основным требованием к медицинскому гипсу является его чистота (отсутствие примесей), и поэтому для производства такого гипса используется гипсовый камень только 1 сорта (содержание примесей в породе не должно превышать 5%). А так, собственно, в качестве медицинского гипса может выступать как строительный, так и формовочный или высокопрочный гипс. Вопрос только в получении соответствующих разрешительных документов в органах сертификации. В связи с достаточно дорогой стоимостью этих процедур и сравнительно небольшим объемом потребления данного продукта, многие гипсовые заводы получением таких сертификатов не занимаются.
При этом наиболее удобны для применения в медицинских целях нормальнотвердеющие (начало схватывания – от 6 мин) формовочные и высокопрочные гипсы тонких помолов.
Мы предлагаем своим Покупателям один из самых качественных российских медицинских гипсов – медицинский гипс для травматологии и стоматологии производства ЗАО «Самарский гипсовый комбинат».
Основные технические характеристики гипса |
Марка гипса
Марку гипса определяют испытанием на сжатие и изгиб стандартных образцов-балочек 4х4х16 см спустя 2 часа после их формования. За это время гидратация и кристаллизация гипса заканчивается. По ГОСТу 129-79 установлено 12 марок гипса по прочности от Г2 до Г25 (цифра показывает нижний предел прочности при сжатии данной марки, единица измерения МПа).
Сроки схватывания
Для гипсового вяжущего определяющими являются: начало и конец схватывания. По этим параметрам гипс делят на три группы (А, Б, В).
Вид гипса |
Начало схватывания |
Конец схватывания |
А – быстротвердеющий |
не ранее 2 мин |
не позднее 15 мин |
Б – нормальнотвердеющий |
не ранее 6 мин |
не позднее 30 мин |
В – медленнотвердеющий |
не ранее 20 мин |
не нормируется |
Тонкость помола
По тонкости помола, определяемой максимальным остатком пробы гипса при просеивании на сите с отверстиями 0,2 мм, гипсовые вяжущие делят на 3 группы:
Группа |
I |
II |
III |
Помол |
грубый |
средний |
тонкий |
Остаток на сите 0,2 мм |
23% |
14% |
2% |
Цвет
Окраска гипса зависит от наличия в нем примесей в частности оксида железа.
Плотность
Истинная плотность 2650-2750 кг/м3
Насыпная плотность 800-1100 кг/м3
Плотность затвердевшего гипсового камня 1200-1500 кг/м3
Нормальная густота
Нормальная густота выражается в процентах.
Маркировка
Маркировка гипсового вяжущего осуществляется по трем основным показателям – скорости схватывания, тонкости помола и прочности, например:
Гипсовое вяжущее Г7 АII- быстротвердеющее (А), среднего помола (II), прочность на сжатие не менее 7 МПа.
Изготовление растворов из гипсовых вяжущих |
Для приготовления однородной массы сметанообразной консистенции, в холодную воду постепенно надо добавлять гипс и быстро перемешивать. В зависимости от вида гипса на 1 кг гипсового вяжущего используется следующее количество воды.
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ГИПС |
|||||||
Н/Г %% |
36 |
37 |
38 |
39 |
40 |
41 |
и т.д. |
Вода, мл |
360 |
370 |
380 |
390 |
400 |
410 |
|
СТРОИТЕЛЬНЫЙ ГИПС |
|||||||
Н/Г %% |
66 |
67 |
68 |
69 |
70 |
71 |
и т.д. |
Вода, мл |
660 |
670 |
680 |
690 |
700 |
710 |
Допускается увеличение количества воды до 10% от массы вяжущего.
Лучшее качество работы достигается при применении раствора до начала схватывания. Сильно застывшую массу нельзя вновь разводить водой и применять для работ. Удлинение сроков схватывания раствора достигается путем добавки в воду до затворения: раствора клея (столярного, обойного), сульфатноспиртовой барды (ССБ), технических лигносульфонатов (ЛСТ), кератинового замедлителя, борной кислоты, буры и полимерных дисперсий (например ПВА). Для сокращения сроков схватывания раствора может использоваться в небольшом количестве поваренная соль. Количество добавок определяют опытным путем. Все зависит от вида вяжущих, их нормальной густоты и желаемого результата.
Сравнительные характеристики технических параметров гипсов
Марка вяжущего |
Производитель |
Тонкость помола, % (остаток на сите № 0,2 мм) |
Начало схватывания, мин. |
Конец схватывания, мин. |
Изгиб кгс/см2 |
Сжатие, кгс /см2 |
Цвет |
Строительный гипс |
|||||||
Г5 БII |
Видное |
2 |
6 |
8 |
25 |
49 |
серый |
Г5 БII |
Усть-Джегута |
12 |
8.22 |
10.40 |
25 |
50 |
белый |
Г5 БII |
Самара |
14 |
6 |
30 |
25 |
50 |
белый |
Г6 БII |
Пешелань |
10 |
7 |
11 |
31 |
55 |
белый |
Формовочный гипс |
|||||||
Г5 БIII |
Усть-Джегута |
0,1 |
7.22 |
8.15 |
25 |
50 |
белый |
Г6 БIII |
Пешелань |
0,4 |
6 |
10 |
34 |
66 |
белый |
Высокопрочный гипс (скульптурный) |
|||||||
Г16 |
Самара |
0,22 |
7.30 |
10.3 |
65 |
167 |
белый |
Г19 |
Черкесск |
0,1-0,5 |
6 |
11 |
79,6 |
190-220 |
белый |
Гипс для худ.лепнины |
Самара |
1 |
4.30 |
20 |
- |
180 |
белый |
Гипс медицинский |
|||||||
Г5 БIII (медицинский) |
Самара |
0,3 |
14.30 |
18.30 |
2,9 |
5,9 |
белый |
Гипсовые смеси |
|||||||
СКУЛЬПТОР |
Самара |
1 |
10 |
30 |
8 |
35 |
белый |
КАМНЕДЕЛ |
Самара |
15 |
10 |
40 |
- |
15 |
белый |
Строительный гипс : свойства, характеристики и применение.
Что общего между недавно найденным древнеегипетским саркофагом и современными настенными покрытиями? И то, и другое сделано из одного материала. Сейчас его принято называть строительным гипсом. Информация из этой статьи поможет понять, почему его ценят мастера и архитекторы на протяжении нескольких тысячелетий.
Определение и основные характеристики
Строительный гипс – это природный минерал из класса сульфатов. Его химической формула CaSO4·2H2O (гидрат сульфата кальция). Так как в молекуле вещества содержится 2 атома воды, его также называют диаквасульфат кальция.
Мелкокристаллическая структура с большим количеством пор является и положительным качеством (дает легкость и устойчивость к высоким температурам), и отрицательным (не обеспечивает прочность и влагостойкость).
Оптимальная пористость изделия после отвердевания составляет 40-60%. Если она выше, изделие становится менее прочным и легко разламывается. Пористость зависит от количества воды, использованного при замешивании раствора.
Удельный вес материала – 2,6-2,75 г/см³. Плотность в рыхлом состоянии – 800-1100 г/м³, при уплотнении может достигать 1450 кг/м³.
Что представляет собой строительный гипс внешне? Это порошок довольно мелкого помола, обычно белый или сероватый, иногда с желтым или розовым оттенком. Запах очень слабый, усиливается при добавлении воды.
Жидкий раствор (тесто) представляет собой серую массу со специфическим запахом. После высыхания приобретает белый или светло-серый цвет, поверхность готового изделия гладкая на ощупь.

Гипсовый порошок

Гипсовый раствор
Марки
В зависимости от прочности гипсовые вяжущие разделяют на 12 типов, или марок. Их обозначают буквой Г и числами от 2 до 25: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25. Цифровая часть обозначает прочность при сжатии: например, для марки Г-5 она будет 0,5 Мпа (5 кгс/см²). Испытания на прочность проводят на стандартных брусках-балках размером 4х4х16 см. После отливки они в течение 2 часов сохнут на открытом воздухе. Затем целые балки испытывают на изгиб, а половинки – на сжатие. В зависимости от результатов образцам присваивается соответствующая марка.
В свою очередь марки строительного гипса делятся на две группы:
- Низкообжиговые – к ним относятся строительный, формовочный и высокопрочный.
- Высокообжиговые – созданные при высоких (до 1000°C) температурах эстрихгипс и ангидритовый цемент.
Технология производства
Месторождения природного гипса бывают осадочными, остаточными или метасоматическими (по типу формирования). В России крупные месторождения в основном осадочные. При разработке большинства залежей добыча ведется карьерным способом, но из-за природных условий на некоторых месторождениях приходится применять камерно-столбовой метод.
Добытое сырье доставляется на завод по переработке. Там оно измельчается сначала на шнековой дробилке, а затем на молотковой мельнице. После этого полученный порошок сушится и подвергается термической обработке – обжигу в специальных варочных котлах. Это самая распространенная технология производства строительного гипса, но есть и другие. Например, обжиг может проводиться во вращающихся печах или в мельницах совмещенного помола и обжига.
Чаще всего обжиг проходит при температуре 150-180°C. Сушка происходит двумя способами:
- В отрытой печи – вода выходит в виде пара. Полученный в результате β-гипс по структуре волокнистый с рыхлой кристаллической решеткой. Он довольно пористый, причем поры находятся и между волокнами, и внутри кристаллов. Его обычно используют в строительстве в качестве формовочного или вяжущего сырья.
- В автоклаве – вода выводится капельным методом. При обработке с высоким давлением влага начинает выделяться уже при малых (от 60°C) температурах. В результате получается менее пористый и более прочный алебастр, который можно измельчить в тончайший порошок. Также автоклавный метод дегидрации позволяет уменьшить количество примесей и получить очень чистый результат. Он заметно дороже, поэтому его используют в основном в медицине, например, для стоматологических слепков, и искусстве – скульптуры и декор из него выглядят аккуратно и получаются более прочными.
После обезвоживания химическая формула выглядит как CaSO4·0,5H2O. Полученный полуводный гипс измельчают в мелкий порошок и фасуют в бумажные или полиэтиленовые мешки.

Мешки с гипсом
Алебастр – другой материал или тот же?
Из-за возникающей временами путаницы нужно знать, чем строительный гипс отличается от алебастра. Недавно даже по ГОСТу они считались одним материалом, но сейчас принято их различать.
Во-первых, алебастром называют карбонат кальция (кальцит). Это довольно твердый минерал, который при этом хорошо поддается обработке. Именно из него мастера Древнего Египта и Греции создавали свои алебастрово-белые творения – скульптуры и сосуды, а средневековые строители использовали тонкие пластины алебастра вместо оконных стекол. В качестве отделочного и поделочного камня используется алебастр-оникс – разновидность природного алебастра с красивым мраморным рисунком. Сейчас его добывают в Северной Африке, Мексике и США.
Второе вещество, называемое алебастром – гипсовый алебастр, он же диаквасульфат кальция, то есть двухводный β-гипс. Его используют в строительстве как самостоятельный материал, вяжущую добавку и как сырье для производства строительных плит и блоков. Основное отличие алебастра от строительного гипса – ограниченная сфера употребления. Он не подходит для медицинских работ и производства формовочных изделий.

Фасованные мешки алебастра и гипса
Правильное хранение
За счет пористой структуры минерал легко впитывает влагу, поэтому существует ряд требований к его упаковке и хранению. Раньше основной упаковкой были бумажные мешки. Сейчас все чаще встречаются прочные мешки из полиэтилена, которые можно герметично закрыть, чтобы исключить попадание в порошок влаги. Но даже плотно упакованный порошок рекомендуется хранить в сухом вентилируемом помещении и избегать контакта мешков с землей.

Хранение строительного гипса
Даже правильно хранившийся порошок со временем слеживается и утрачивает свои свойства, но истечение срока годности не означает, что его нельзя использовать. Из-за такой неопределенности опытные мастера перед применением строительного гипса проводят его проверку. Для этого 100 г порошка разводят водой до густоты сметаны и наносят на гладкую поверхность с низкой адгезивностью, лучше всего металлическую или стеклянную. Если период затвердевания соответствует норме, смесь можно использовать без опасений.
Подготовка к нанесению или формовке
Смешиваясь с водой, полуводный гипс снова становится двухводным. Возникает вопрос: а зачем тогда нужны сушка и измельчение, если в итоге все возвращается к началу? Дело в том, что после обработки мелкокристаллическая структура материала становится более равномерной, уменьшается его пористость. Изделия из такого сырья крепче и долговечней, чем произведенные из необработанного.
Для получения рабочего раствора (теста) порошок аккуратно, небольшими порциями, засыпают в воду, непрерывно размешивая. Пропорции рассчитываются, исходя из чистоты сырья, тонкости помола, температуры воды. Нередко информацию о рекомендуемых пропорциях можно найти на упаковке, но как разводить строительный гипс, если такой информации нет?
В таких случаях действует усредненная формула: нужно взять 1 часть сухой смеси и 1 или 1,25 часть воды. В результате получится умеренно густое тесто, подходящее для большинства работ. Чем меньше воды, тем плотнее и прочнее получится изделие. Количество жидкости уменьшают с помощью специальных добавок: это может быть известь с глюкозой или мелассой, сульфитно-спиртовая барда и др.

Разведение строительного гипса

Разведение строительного гипса
Готовую смесь используют сразу после приготовления. Повторное перемешивание начавшей схватываться смеси не сделает ее пригодной для работы – наоборот, это ухудшит ее свойства и после застывания поверхность изделия или оштукатуренной стены быстро начнет трескаться и разрушаться. Попытки «обновить» готовую смесь добавлением воды или новой порции порошка приведет к таким же результатам.
Сроки схватывания
Строительный гипс относится к быстросхватывающимся вяжущим. В зависимости от марки, помола, количества воды для затвора, наличия примесей и добавок сроки схватывания могут изменяться.
По срокам схватывания он разделен на группы:
- А – 2 минуты до начала, 15 минут до конца схватывания. Этот вид называют быстросхватывающимся.
- Б (марки с Г-2 по Г-7) – процесс начинается через 6 минут и заканчивается через 30. Это нормальносхватывающееся вяжущее – подходит для большинства строительных и отделочных работ.
- В – начало схватывания через 20 минут. Сроки окончания не нормируются, поэтому определить, сколько застывает строительный гипс медленносхватывающегося типа, можно только после проверки конкретной партии.
Изменение сроков схватывания
Обычно для затвора теста используют холодную воду. Теплая (40-45°C) вода ускоряет процесс схватывания, а использование горячей (90-100°C) воды останавливает его – при высоких температурах не происходит растворения полугидрата.
При выполнении некоторых работ требуется раствор с увеличенным или уменьшенным сроком схватывания. В таких случаях используют различные добавки. Их условно разделяют на 4 класса:
- Изменяющие растворимость без вступления в химическую реакцию. К таким относятся аммиак и этиловый спирт, замедляющие отвердевание. Некоторые из них, например, хлорид натрия, при изменении концентрации могут ускорить процесс.
- Образующие труднорастворимые соединения в виде своего рода защитной пленки на поверхности вещества и тормозящие переход полугидрата в дигидрат. Для гипса это борная кислота, фосфат натрия, бура.
- Центры кристаллизации, ускоряющие отвердевание. Например, фосфат СаНРО4 * 2Н2О – садоводам он известен как удобрение преципитат.
- Поверхностно-активные добавки, пластификаторы. В процессе адсорбции делают тесто более подвижным и уменьшают количество воды, нужной для затвора. Это известково-клеевой замедлитель, сульфитно-дрожжевая бражка, кератиновый замедлитель.
Скорость отвердевания можно замедлить и добавлением примесей-наполнителей. Это могут быть песок, опилки, шлак, другие мелкофракционные вещества.
Сроки высыхания
Отвердевание гипса происходит с выделением тепла, то есть это экзотермическая реакция. Это способствует тому, что за время высыхания он немного (до 1%) увеличивается в объеме. Это отличает его от других вяжущих, в том числе цемента, которые при отвердевании дают усадку.
Первая стадия отвердевания – схватывание. Полужидкая масса густеет, теряя пластичность, и становится более плотной. На второй стадии раствор становится твердым, но сохраняет рыхлую структуру. На третьей, финальной, стадии вместе с испаряющейся водой уходит рыхлость и материал окончательно твердеет, становясь прочным.

Строительный гипс
Сколько строительный гипс сохнет до полного отвердевания, зависит от марки, количества взятой для затвора воды и наличия добавок. В основном он набирает прочность через 20-30 минут после нанесения или отливки, а окончательное высыхание происходит через 2 часа.
Изменение прочности
Подготовленный для формовки, отделочных или строительных работ гипс может содержать примеси – песок, опилки, торф, костра – из-за чего он становится менее прочным. Особенно сильно прочность снижают органические наполнители. Но таким образом повышается адгезивность, то есть улучшается сцепляется с другими поверхностями.
Повысить прочность готового изделия можно с помощью других добавок. Это может быть негашеная известь, действующая как катализар ангидрита, или сульфитно-дрожжевая бражка, изменяющая процесс кристаллизации.
Достоинства
При выборе стройматериалов всего решающими факторами становятся его цена, простота в работе и быстрое отвердевание. Но стоит учитывать и другие, не менее важные характеристики строительного гипса:
- Экологичность. Полностью натуральный материал, гипоаллергенный, не содержит вредных веществ. Помогает поддерживать в помещении благоприятный микроклимат.
- Долговечность. Постройки из него выдерживают не менее 15-20 циклов замораживания-оттаивания. В условиях сухого климата без резких перепадов температуры строения и изделия сохраняются особенно хорошо.
- Пожарная безопасность. Сам по себе минерал не горюч, способен выдерживать длительное воздействие температуры в 600-700°C, а выделение влаги при воздействии высоких температур замедляет распространение огня.
- Низкая теплопроводность. Может использоваться для утепления помещений.
- Легкость. При высокой прочности у него низкая плотность, всего 1200-1500 кг/м³. Благодаря этому он вдвое легче цемента.
- Доступность. Среди вяжущих гипс – самый доступный. Его легко добыть, а при обработке он не требует сложных или энергоемких технологий.
Недостатки
Не существует стройматериалов без недостатков. У дигидрата кальция (гипса) они связаны в основном с водой:
- Гигроскопичность. Из-за пористой структуры минеральное сырье впитывает большое количество воды. Это свойство ограничивает применение строительного гипса во влажной среде.
- Низкая влагостойкость. В результате намокания высока вероятность деформации изделия или постройки.
- Коррозия металлической арматуры, проложенной внутри строительных блоков. Поэтому для армирования построек лучше использовать натуральные волокнистые материалы – дерево, камыш и пр.
- Низкая прочность. Побочный эффект пористой структуры. Гипсовое покрытие легко поцарапать, причем иногда для этого даже не нужны инструменты.
Показатели влагостойкости можно улучшить с помощью добавок-наполнителей. Ими могут быть известь, олеиновая кислота, глина, гранулированный доменный шлак, смесь растворимого стекла и декстрина. Другим вариантом является нанесение на готовое изделие финишных покрытий, предотвращающих попадание воды в поры.
Варианты применения
Гипс используется в строительстве самостоятельно и в качестве добавки к цементным смесям для повышения вязкости и лучшего сцепления с поверхностью. Также он нужен для изготовления строительных материалов. В их числе:
- Гипсокартон – состоит из двух слоев картона, между которыми находится сердечник из гипса с наполнителями. Широко используется для создания межкомнатных перегородок, арок, декоративных потолков.
- Гипсоволоконные плиты – монолитные листы с добавлением волокон целлюлозы. От предыдущего материала отличаются повышенной прочностью и возможностью использовать во влажных помещениях (для этого подойдет влагостойкая разновидность).
- Гипсостружечные плиты – относительно новый материал, пока не получивший особого распространения на российском рынке. Состоят на 80% из CaSO4·2h3O и на 15% из древесной стружки. При изготовлении не используются отходы деревообрабатывающих производств – только особым образом измельченная окоренная древесина. Такие плиты подходят для внутренних отделочных работ. К перегородкам из них можно смело крепить мебель, так как по прочности они превосходят остальные варианты.
- Пазогребневые плиты – используются для возведения межкомнатных перегородок и облицовки. Их производят из разных материалов, но разновидность на основе дигидрата сульфата кальция особенно удачна. Она достаточно прочная, с малым весом и высоким уровнем звукоизоляции, безопасная – хороший ответ на вопрос, для чего нужен строительный гипс в составе. Выпускаются влагостойкие виды.
- Штукатурки – пластичные, легкие в работе, высокоадгезивные и не дающие усадки. Экономно расходуются, позволяют получить ровную, гладкую поверхность. Улучшают звуко- и теплоизоляцию помещения.
- Шпаклевки – экономичны, легко наносятся и шлифуются, хорошо ложатся на любую поверхность. Создают идеально гладкое покрытие и улучшают микроклимат в помещении благодаря своей гигроскопичности.
- Декоративные изделия (лепнина) – недорогие и привлекательные. Гипс удобен в работе, легок в обработке и позволяет создавать формы от простых до причудливых. Подходит для окрашивания и других способов декорирования, надежно крепится к стенам и потолку с помощью клеевых составов.

Применение строительного гипса в качестве штукатурки

Изделия из гипса
Также распространено его применение в областях, далеких от строительства. К примеру, это удачное сырье для изоляционных материалов в нефтяной отрасли.
Высокопрочный гипс и модифицирующие добавки
Основными компонентами гипсовых сухих смесей являются: гипсовые вяжущие, наполнители, функциональные добавки.
В качестве вяжущего в гипсовых смесях применяют строительный гипс на основе бетта- или aльфа-полугидрата сульфата кальция. Реже используют их в смеси с ангидритом (особенно для штукатурных работ) для обеспечения необходимых сроков схватывания.
В составах самонивелирующихся смесей используются высокопрочный гипс (альфа-полугидрат) и ангидрит. Применение высокопрочных гипсовых вяжущих в сухих строительных смесях объясняется особыми требованиями, предъявляемыми к затвердевшим растворам - необходимая живучесть и высокая ранняя прочность.
- Заполнитель вводят для удешевления продукта, но главное — для предотвращения растрескивания в процессе эксплуатации.
- Кроме того, улучшается технологичность при нанесении.
В качестве заполнителей в гипсовых смесях используют:
- Кварцевый песок
- Известняковую муку
- Доломитовую муку
- Мел
- Золу
В составах легких штукатурок используется перлит. В определенных видах шпатлевочных смесей рекомендуется использование слюды.
Дисперсность заполнителей определяется видом гипсовой смеси: кварцевый песок и известняковый песок применяются дисперсностью до 0,8 - 1,0мм.
При подборе заполнителей особое внимание уделяется гранулометрическому составу - должно быть примерно одинаковое соотношение фракций заполнителя.
Гидратная известь Са(ОН)2 вводится в состав гипсовых смесей для улучшения пластических свойств, снижения усадочных деформаций и замедления схватывания.
Функциональные добавки осуществляют:
- замедление схватывания гипсовой смеси
- увеличивают водоудержание
- подвижность
- пластичность
- прочность сцепления
- создают особую поровую структуру
- снижают риск трещинообразования.
Замедлители схватывания - важные функциональные добавки, обеспечивающие увеличение живучести растворной гипсовой смеси. Известно, что гипсовые вяжущие быстро схватываются, и решение задачи увеличения живучести заключается в правильном выборе специальных добавок - замедлителей схватывания.
Водоудерживающие добавки вводятся в гипсовые смеси с целью увеличения водоудержания, прилипаемости к основе, улучшения перемешивания, придания растворной смеси необходимой вязкости и пластичности. Для этих целей используются различные эфиры целлюлозы.
Кроме водоудерживающей добавки, в некоторые составы гипсовых смесей вводятся реологические добавки, так называемые загустители, которые улучшают консистенцию растворной смеси, ее удобообрабатываемость и снижает липкость к инструменту. В этом качестве используют простые эфиры крахмала.
Редиспергируемые полимерные порошки (РПП) вводятся в состав гипсовых смесей для увеличения прочности сцепления с подложкой, прочности на изгиб, водостойкости и улучшения технологичности приготовления и нанесения растворной смеси.
Порообразователи или воздухововлекающие агенты - добавки, используемые в штукатурных смесях для создания особой поровой структуры затвердевшего материала. Они представляют собой поверхностно-активные вещества, которые уменьшают поверхностное натяжение воды, и тем самым улучшают обволакиваемость самых мелких частиц растворной смеси. При этом образуются микропоры, равномерно распределенные по всему объему. Они минимизируют образование трещин, улучшают морозостойкость, технологичность.
Диспергаторы (пластификаторы) - добавки, которые абсорбируются на поверхности частиц растворной смеси, уменьшая образование комков при ее приготовлении.
Целлюлозные волокна вводят в состав гипсовых смесей для снижения трещинообразования и усадочных деформаций.
Сухие смеси для самонивелирующихся полов имеют более сложный состав. Помимо названных компонентов, эти гипсовые смеси включают такие функциональные добавки, как суперпластификаторы, ускорители твердения, пеногасители.
- Суперпластификаторы - добавки, снижающие водоцементное отношение при увеличении текучести.
- Ускорители твердения - добавки, которые сокращают сроки достижения времени хождения в ангидритовых полах.
- Пеногасители - добавки, представляющие собой углеводороды и полигликоли на инертном носителе (аморфном кремнеземе), они снижают образование макропор в процессе приготовления растворной смеси, и в дальнейшем, после затвердевания, - риск образования кратеров на поверхности.
Портландцемент - вводят в a- полы для снижения трещинообразования и увеличения водостойкости.
В составе гипсовых штукатурных смесей в качестве вяжущего используется, в основном, строительный гипс марок от Г3 до Г5, Г6, в легких штукатурных смесях может применяться смесь с ангидритом.
Известь гидратная добавляется в гипсовую штукатурную смесь для улучшения пластических свойств, снижения объемных деформаций при твердении и для замедления схватывания.
- Известняковый песок играет роль заполнителя, дисперсность меньше 1 мм, основные требования - чистый, сухой, рационального гранулометрического состава (то есть примерно одинаковое соотношение фракций), как говорят, должна быть непрерывная гранулометрическая кривая.
- Перлит используется как легкий заполнитель для снижения плотности раствора, размер частиц 0 - 1мм (иногда используется вспученный вермикулит).
- Известняковая мука используется в некоторых штукатурных составах для создания необходимой плотности упаковки частиц, для создания рационального гранулометрического состава заполнителя. После затвердевания снижается риск усадочных деформаций.
Водоудерживающая добавка - важный компонент штукатурных смесей, содержание колеблется от 0,16 до 0,3.
Реологическая добавка - придает штукатурным смесям необходимые пластические и вязкие свойства, вводится в малых количествах 0,01 - 0,03%.
Воздухововлекающая добавка - способствует образованию микропористой структуры. Вводится во все штукатурные составы в количестве 0,01 - 0,03%.
Замедлители схватывания - вводятся во все штукатурные составы в количестве, зависящем от вида замедлителя. В основном, это лимонная кислота и ее соли (цитраты натрия) и винная кислота и ее соли (тартраты натрия).
Аквалон предлагает специально разработанный для гипсовых смесей замедлитель схватывания серии Silipon RV: RV 1730 и RV 1731. 1730 - смесь кальциевых комплексных соединений, 1731 - натриевая соль алкилфосфиновой кислоты. Рекомендуемая концентрация в сухой смеси - 0,1 - 0,4%.
Диспергатор - улучшает приготовление растворной смеси, устраняет образование комков. Можно рекомендовать Genapol PF80.
Шпатлевки, затирки и гипсовый клей отличаются от штукатурных составов как компонентным составом, так и его дисперсностью. Особенностью этих составов является то, что в качестве вяжущего используется строительный гипс дисперсностью менее 0,1мм, наполнителем является известняковая, доломитовая мука, мел с дисперсностью также менее 0,1мм. В связи с этим увеличивается количество водоудерживающей добавки до 0,5 - 0,8%.
В состав гипсовых шпатлевок, затирок и клеев входит РПП, который улучшает прочность на изгиб, ударную вязкость, устойчивость к деформациям, адгезию, технологичность переработки. В зависимости от вида смеси вводится в количестве 1 - 4%.
С целью снижения водопоглощения гипсовых растворов фирма Ваккер предлагает использовать Виннапас RI551Z с гидрофобным эффектом. Для полного проявления эффекта гидрофобности RI551Z необходима щелочная активация. Кроме того, рекомендуется в этих же целях в гипсовых системах соблюдать соотношение гипса и наполнителя 30/70. Ощутимое снижение водопоглощения может быть достигнуто при введении 2 - 6% RI551Z. Однако необходимо учитывать, что гидрофобные свойства материалов с использованием RI551Z сильно зависят от наличия добавок: пеногасителей, порообразователей, загустителей, пластификаторов, замедлителей схватывания и др.
Перечень испытаний (по DIN 1168) свойств сухих гипсовых смесей в зависимости от вида следующий:
- Ситовой анализ (рассев на ситах) - соответствует ГОСТ 125 на испытания гипса.
- Определение водогипсового отношения - по подвижности (затворяют 2,5 дм3 гипсовой смеси, укладывают в конус, затем выкладывают на стеклянную пластинку, 15 раз встряхивают, расплыв конуса должен быть 165 мм).
- Начало схватывания - на приборе Вика.
- Особенности испытания в отличие от испытаний сроков схватывания по ГОСТ 125: вместо иглы диаметром 1,1 мм используется конус размерами: нижний диаметр - 1мм, верхний - 8 мм, высота 50 мм. За начало схватывания гипсовой растворной смеси принимается время, когда конус не доходит до стеклянной пластинки 18 мм.
- Определение прочности при сжатии и при изгибе - на балочках 40х40х160 мм. Особенность - испытания проводят через 7 дней твердения в нормальных условиях, затем образцы помещают в тепловой шкаф, где выдерживают при температуре 40оС до постоянного веса.
- Прочность сцепления (адгезия). Осуществляется по измерению усилия отрыва затвердевшего раствора от подложки (асбестоцементные плиты или гипсокартонные листы).
Сухие гипсовые смеси для самонивелирующихся полов и стяжек имеют следующий компонентный состав:
- Вяжущее - в самовыравнивающихся полах и стяжках используют либо строительный гипс в форме a-полугидрата, либо ангидрит, либо их смесь.
- Заполнитель - в стяжках используется кварцевый песок с размером частиц до 0,8 мм, в наливных полах используется кварцевый песок с дисперсностью до 0,4 мм, а также тонкий наполнитель - известняковая мука, зола, мел, доломит (менее 0,1 мм) с целью уплотнения структуры затвердевшего раствора, снижения риска усадочных деформаций.
- Гидратная известь - вводится в небольших количествах и в стяжки, и самоналивные полы с целью снижения усадочных деформаций.
- Суперпластификатор - вводится в состав гипсовых полов с целью увеличения подвижности и снижения водогипсового отношения, в количестве 0,3 - 0,7%.
- Водоудерживающая добавка - в этом случае используется для стабилизации многоводных гипсовых растворных смесей. В стяжках водоудерживающую добавку можно не вводить. В наливных полах на a-гипсе используются низковязкие и сверхнизковязкие эфиры целлюлозы в количестве 0,02 - 0,2%.
- РПП - для самоналивных полов используются специально разработанные редиспергируемые полимерные порошки для сухих смесей для наливных полов.
- Пеногаситель - способствует снижению воздухововлечения в процессе приготовления растворной смеси и предотвращает появление кратеров на поверхности затвердевшего раствора. Для гипсовых систем рекомендуется использование Агитана Р803.
Замедлители схватывания - используются в гипсовых полах не всегда, поскольку сроки схватывания a-гипса могут обеспечивать необходимую живучесть, а ангидрит требует введения катализаторов твердения. Рекомендуется вводить в случае необходимости цитрат или тартрат натрия.
Ускорители твердения - вводят в состав ангидритовых полов с целью сокращения времени хождения, можно использовать сульфат калия.
Реологическая добавка - иногда вводится в наливные полы как загуститель.
Контроль качества гипсовых смесей для устройства наливных полов рекомендовано производить по следующим показателям:
- Текучесть - по расплыву конуса (должен быть 210 - 230 мм).
- Живучесть - должна быть не менее 30 мин по ДИН 18560.
- Время хождения (достижение прочности при сжатии не менее 1,5 Мпа).
- Прочность при сжатии и изгибе в зависимости от класса прочности по ДИН 18560.
- Усадочные деформации.
- Прочность сцепления с подложкой.
Что такое высокопрочный гипс?
Высокопрочный гипс отличается от обычного более крупными кристаллами не волокнистого строения и потому обладает меньшей водопотребностью.
Особенностью высокопрочного гипса является также мономинеральность его структуры.
Уменьшение водопотребности и вызываемое этим повышение прочности гипса имеет значение для литых изделий. Если же применяется масса жесткой консистенции например при изготовлении изделий путем вибрирования, то количество воды, необходимое для получения из обычного и высокопрочного гипса теста нужной консистенции примерно равно и получаемые изделия имеют почти одинаковую прочность.
Недостаток высокопрочного гипса - повышенная ею ползучесть, т. е. появление неупругих деформаций при длительном выдерживании под нагрузкой.
Высокопрочный гипс используется в настоящее время главным образом для изготовления различных форм и некоторых других целей.
Удельный вес полуводного гипса колеблется в пределах 2,5-2,8. Объемный вес его в рыхлом состоянии 800-1100 кг/м3, а уплотненного 1250-1450 кг/м3.По стандарту (ГОСТ 125-57) тонкость помола строительного гипса, характеризуемая остатком на сите №02 (918 отв/см2), для первого сорта составляет не более 15%, а для второго 30%. Предел прочности при сжатии через 1,5 ч соответственно не менее 45 и 35 кг/см.
Начало схватывания для обоих сортов строительного гипса должно наступать не ранее 4 мин, а конец схватывания не ранее 6 мин и не позднее 30 мин после начала затворения гипсового теста. От начала затворения гипсового теста до конца кристаллизации гипса должно пройти не менее 12 мин. За конец кристаллизации принимается момент, когда повысившаяся вначале температура твердеющего гипсового теста начинает понижаться.
Тонкость помола строительного гипса по сравнению с другими вяжущими веществами сравнительно невысока.
Более тонкий помол, правда, повышает скорость гидратация гипса, но одновременно увеличивает и его водопотребность.
- Высокопрочный гипс представляет собой мономинеральный продукт с незначительным включением ангидрита
- Остаточная влажность резко снижает прочность гипсовых изделий.
- При полном насыщении водой коэффициент размягчения высокопрочного гипса равен 0,52, а обыкновенного гипса — 0,41.
- Прочность высокопрочного гипса ГП в водонасыщенном состоянии составляет около 150 кг/см2 при сжатии
- Высокопрочный гипс ГП значительно более водостойкий материал по сравнению с гипсом обыкновенным.
- Кристаллы у высокопрочного гипса ГП крупные, с четкими гранями.
- Изделия из высокопрочного гипса ГП состоят в основном из двуводного гипса (основная масса) и отдельных зерен полуводного гипса неправильной формы, вследствие растворения их с поверхности. Структура плотная.
В качестве исходного сырья для производства высокопрочного гипса служит природный гипсовый камень.
Добыча этого минерала ведется давно. Археологические исследования показывают, что гипсовый камень применялся в качестве строительного материала еще в Месопотамии, Вавилоне, Ассирии, Греции (2000 – 1400 гг. до н.э.) для облицовки стен и полов. Цвет гипсового камня может варьироваться в зависимости от примесей и быть серым, желтоватым, розоватым, бурым и другим.
Визуально гипсовый камень: плотный с мелкозернистой структурой, сахаровидный в изломе или крупнозернистый, кристаллы его рассоложены беспорядочно. Природный гипс (гипсовый камень) имеет осадочное происхождение. Состав химически чистого двуводного гипса: 32,56% СаО, 46,51% SО3 и 20,93% Н2О, обычно содержащий некоторое количество примесей глины, кремнезема, известняка, органических веществ и др. Двуводный гипс является мягким минералом — твердость его по шкале Мооса равна 2.
Плотность двуводного гипса составляет 2200-2400 кг/м3. Одна из чистых разновидностей гипса в виде мелкозернистой плотной массы белого цвета называется в минералогии алебастром; этот материал напоминает по внешнему виду мрамор и применяется для скульптурных работ.
Для производства гипсовых вяжущих веществ важное значение имеет характер кристаллизации двуводного гипса — мелко- или крупнокристаллический. Мелкокристаллический гипс дегидратируется быстрее и при более низкой температуре.
Прочность на сжатие и свойства микроструктуры щелочно-активированных систем с доменным шлаком, обессеривающим шлаком и гипсом
В данном исследовании исследуется влияние обессеривающего шлака (DS) и гипса (G) на прочность на сжатие и микроструктурные свойства доменного шлака. - Системы на основе (BFS-), активируемые щелочью. DS производится в реакторе Камбара из жидкого чугуна, полученного в процессе производства стали. DS содержит CaO, SiO 2 , Fe 2 O 3 и SO 3 и состоит из Ca (OH) 2 и 2CaO · SiO 2 в качестве основных соединений.В этом исследовании вес BFS был заменен DS на 5, 10, 15, 20, 25 и 30%. Кроме того, G также применяли в количестве 9, 12 и 15% по весу от BFS, чтобы улучшить прочность на сжатие системы, активированной щелочью, с BFS и DS. Согласно этому исследованию, прочность на сжатие смесей, активированных щелочью, с BFS и DS составляла от 14,9 МПа (B95D5) до 19,8 МПа (B90D10) через 91 день. Однако прочность на сжатие смесей, активированных щелочью с BFS, DS и G за 28 дней, достигла 39.1 МПа, 45,2 МПа и 48,4 МПа соответственно, что составляло примерно от 78,8 до 97,5% от смеси O100 (49,6 МПа). Основными гидратами образца связующего BFS-DS (B80D20) были Ca (OH) 2 , CaCO 3 и низкокристаллические гидраты силиката кальция, а основным продуктом гидратации связующего BFS-DS-G (B75D10G15) был найден как эттрингит. Использование связующих BFS-DS-G приведет к использованию стального шлака с добавленной стоимостью и предоставит экологически чистый строительный материал, а также внесет вклад в сокращение CO 2 в цементной промышленности.
1. Введение
При производстве 1 тонны обычного портландцемента (OPC) образуется примерно 900 кг CO 2 . Признавая устойчивость окружающей среды в качестве главного приоритета, сообщается о многих исследованиях по снижению количества CO 2 , генерируемого при производстве цемента, и снижению потребления энергии [1–4]. В рамках этого были предприняты различные попытки уменьшить количество OPC за счет увеличения количества вяжущих материалов для бетона, таких как летучая зола, доменный шлак (BFS) и известняковый порошок [5–7].Кроме того, активно проводились исследования систем, активируемых щелочью, которые можно отверждать без содержания цемента. Эти активированные щелочью системы можно отверждать без использования цемента путем включения щелочного активатора в цементирующие материалы, богатые CaO и SiO 2 , такие как BFS, летучая зола, метакаолин и каолинитовые глины [8–12]. В случае BFS включение щелочного активатора в BFS облегчает элюирование Ca 2+ , Si 4+ и Al 3+ из BFS, что позволяет гидратам силиката кальция (CSH) и кальций-алюминиевые гидраты (CAH) [13–16].Для активации щелочью в системах, активированных щелочью, во многих исследованиях в основном использовались NaOH, Na 2 SiO 3 и KOH на основе щелочных металлов, таких как натрий (Na) и калий (K) [2 , 17–21]. Хотя щелочные активаторы Na- и K-типа способствуют образованию высокой концентрации гидроксид-ионов (OH-), что приводит к быстрому схватыванию за короткое время, есть некоторые недостатки, такие как высокая стоимость, высокая токсичность (с pH 14 или выше) и реакции щелочного кремнезема [22–24].
В этом исследовании мы исследовали применимость шлака десульфурации (DS) в качестве щелочного активатора системы, активированной щелочью. DS производится в реакторе Камбара из жидкого чугуна, полученного в процессе производства стали. Как правило, жидкий чугун содержит небольшое количество серы (0,1–0,5%), что отрицательно сказывается на качестве стальной продукции. Следовательно, требуется процесс обессеривания, чтобы уменьшить количество серы примерно на 0,05%.
В этом процессе механическое перемешивание выполняется после добавления десульфуризатора (CaO).Сера в расплавленном железе реагирует с CaO с образованием соединений типа CaS, включая CaS и CaSO 4 . Поскольку скорость реакции CaO составляет 30% или меньше, остается непрореагировавший CaO. Удельный вес соединения CaS и непрореагировавшего CaO невелик; поэтому они всплывают на поверхность расплавленной стали и смешиваются со слоем шлака. В процессе обессеривания образуется шлак DS [25, 26].
АС, заполненный в движущейся емкости, передается на холодильный склад. Затем распыляется вода, чтобы предотвратить рассеяние пыли и добиться быстрого охлаждения.После распыления воды железо извлекается из шлака путем дробления и магнитной сепарации. Восстановленное железо перерабатывается в качестве заменителя железной руды или лома в процессе производства чугуна и стали. Немагнитный ДС, последний остаток процесса, состоит из песчаных зерен диаметром 2 мм и менее. Применяется только для основания дороги или полигона со смесью конвертированного шлака. Корейские производители стали производят до 300 000 тонн немагнитного DS в год, но он еще не использовался, за исключением материалов для строительных работ.
Поскольку DS охлаждается распылением воды, большая часть CaO превращается в Ca (OH) 2 , который растворяется в воде с Ca 2+ и 2OH - с образованием среды с высоким pH. В этом исследовании были изучены прочность на сжатие и характеристики микроструктуры активированных щелочами систем на основе BFS, использующих DS и гипс (G) в качестве активаторов. Конечная цель этого исследования - показать, что DS, промышленный побочный продукт, можно более эффективно и действенно использовать в системах, активируемых щелочами.
2. Материалы и методы
2.1. Материалы
Тип ASTM Ι OPC. BFS, DS и G (природный безводный гипс) использовали в качестве компонентов системы, активируемой щелочью. BFS использовали как порошкообразный продукт.
Кроме того, смесь только с OPC и смесь с 50% OPC и 50% BFS использовались для сравнения производительности системы, активируемой щелочью. DS был произведен корейской компанией P, тонкость по Блейну составила 404 м 2 / кг, тогда как для OPC, G и BFS, использованных в этом исследовании, было 341, 433 и 453 м 2 / кг, соответственно.
Химический состав представлен в таблице 1.
|
Образец раствора для испытания на прочность на сжатие был изготовлен с использованием песка стандарта ISO (KS L ISO 679, стандартный песок для измерения прочности), как указано в таблице 2.Поглощение и удельный вес песка ISO составляли 1,03% и 2,54 г / см 3 соответственно.
|
2.2. Пропорции смеси и подготовка образца
В таблице 3 представлен экспериментальный план этого исследования. Для веса BFS применялся DS в количестве 5, 10, 15, 20, 25 и 30%. Кроме того, G также применялся в количестве 9, 12 и 15% от веса BFS для улучшения прочности на сжатие системы, активированной щелочью, с BFS и DS.Весовое соотношение вода: песок: связующее в строительном растворе для оценки прочности смесей на сжатие составляло 0,5: 3: 1. Прочность на сжатие строительного раствора измеряли в соответствии с ASTM C349. Образец раствора размером 40 × 40 × 160 мм был изготовлен на тряске и отвержден в воде при 20 ± 2 ° C. Затем прочность образца на сжатие была измерена через 3, 7, 28, 56 и 91 день [27].
|
Соотношение вода-связующее образцы, подготовленные для определения свойства микроструктуры, включая теплоту гидратации, дифракцию рентгеновских лучей (XRD), сканирующую электронную микроскопию (SEM) и анализ пористости, составляли 0.5.
Теплота гидратации измерялась в течение 7 дней с интервалами 30 с с использованием калориметра (MMC-511SV6, Tokyo Rico Corp.). Микроструктурные исследования образцов проводили с помощью XRD (D / Max-2500V, Rigaku Corp.) и SEM (S-4300SE, Hitachi Corp.) через 28 дней. Кроме того, для оценки микропористой структуры был проведен тест на проникновение ртути (MIP) (ASTM D 4284) [28, 29].
3. Результаты и обсуждение
3.1. Химические свойства сырья
На рис. 1 показаны рентгенограммы и изображения SEM сырья, использованного в этом исследовании.DS содержит CaO, SiO 2 , Fe 2 O 3 и SO 3 и состоит из Ca (OH) 2. и 2CaO · SiO 2 в качестве основных соединений. Поскольку во время процесса охлаждения распыляется вода, непрореагировавший CaO, который был добавлен в качестве десульфуризатора, переносится в Ca (OH) 2 . Содержание Ca (OH) 2 в DS, рассчитанное термогравиметрическим анализом, составило примерно 25–30%. Содержание SiO 2 и Al 2 O 3 в DS значительно ниже, чем в BFS, но оно содержит больше CaO и Fe 2 O 3 , чем BFS.Диаграммы XRD DS показывают очень высокий пик кристаллического углерода. Как правило, кокс используется для отделения кислорода от железной руды, присутствующей в виде оксидов типа FeOx в процессе выплавки стали. Несгоревший кокс, который является раскислителем, также присутствует в расплавленном чугуне, и большая часть несгоревшего кокса включается в слой шлака. Таким образом, DS содержит примерно 4-5% кокса (углеродный компонент).
Основные пики OPC показывают 3CaO · SiO 2 (алит) и 2CaO · SiO 2 (белит). Он также содержит небольшие количества 3CaO · Al 2 O 3 (алюминат кальция) и 4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 (феррит алюмината кальция).
Главный пик DS - это Ca (OH) 2 , и он может действовать как щелочной активатор, поскольку содержит ион OH - . Некоторые пики CaCO 3 также были обнаружены в процессе сушки, но свободный CaO не был обнаружен в DS. Кроме того, DS содержит пик 2CaO · SiO 2 , потому что некоторое количество CaO, добавленного в качестве десульфуризатора, реагирует с SiO 2 , присутствующим в шлаке, с образованием соединения CaO-SiO 2 . СЭМ-изображение DS показывает шероховатую поверхность из-за присутствия частиц Ca (OH) 2 и CaCO 3 , образованных в результате процессов водяного охлаждения и сушки.В случае СЭМ-изображения BFS была обнаружена аморфная и очень гладкая поверхность, поскольку BFS охлаждалась путем быстрого полива в расплавленном состоянии.
3.2. Прочность на сжатие
Когда вода добавляется к смеси, состоящей из BFS и DS, ионы OH - элюируются из Ca (OH) 2 , содержащегося в DS. Непроницаемая пленка вокруг BFS разрушается щелочной активацией ионов OH -, и происходит реакция гидратации с образованием продуктов гидратации, таких как x CaO- y SiO 2 - z H 2 O и x CaO- y Al 2 O 3 - z H 2 O [30–32].На рисунке 2 показан compre
.Развенчание распространенных мифов, связанных с наливными гипсовыми полами - Страница 2 из 2

Заполнители
Введение заполнителя, такого как песок, в суспензию полугидрата снизит прочность затвердевшей массы, поскольку он раздвигает новые кристаллы гидратированного гипса. Песок также предотвращает врастание новых кристаллов гидратированного гипса друг в друга. Кроме того, песок не связывается химически с новообразованными кристаллами; вместо этого песок застревает в кристаллической матрице.
Поскольку песок добавляется в большинство гипсовых цементов, особое внимание следует уделять количеству и типу песка, который поможет плите соответствовать разработанной спецификации. Один из способов максимально улучшить интеграцию песка с суспензией - убедиться, что частицы различаются по размеру и форме. Слишком угловатый и плоский песок не так хорош, как песок округлой формы. Песок более округлой формы имеет тенденцию «катиться» больше, чем песок плоской формы. Это важно при попытке контролировать расход и характеристики выравнивания раствора.
В конечном итоге, учитывая ранее описанные правила, можно сделать вывод, что избыток воды и возникающие в результате отрицательные эффекты роста кристаллов приведут к получению «мягких» или «меловых» гипсовых бетонных полов.
За последние 15 лет усовершенствования в рецептурах и более строгие процедуры установки повысили качество выравнивателей на основе гипса до такой степени, что установленные характеристики могут превосходить характеристики традиционных продуктов ПК и HAC. Гипсовые выравниватели на современном рынке можно смешивать, чтобы соответствовать или превосходить отраслевые стандарты, поскольку они являются подходящей основой для всех типов напольных покрытий.Современные технологии позволяют создавать гидратированные продукты, достигающие прочности на сжатие, приближающейся к 137 800 кПа (20 000 фунтов на квадратный дюйм), по сравнению с примерно 34 450 до 41340 кПа (от 5000 до 6000 фунтов на квадратный дюйм) у обычных продуктов ПК и HAC. Эта сила может быть достигнута всего за несколько часов или дней, а не за несколько недель.

Миф номер два
Подложка на основе гипса «тает» под воздействием воды.
Truth
Гипс растворим в воде из расчета 2 г / л (1 унция / 3,64 галлона) воды. Это означает, что для растворения 2 г / л воды 0,45 кг (1 фунт) гипса потребуется примерно 227 л (60 галлонов) воды.
Например, если на пол, поддерживаемый гипсовой подкладкой, вылить 227 л воды - например, в ванной или на кухне, - 0,45 кг гипса никоим образом не «растают», особенно если учесть, что напольное покрытие предотвратить попадание большей части воды на гипсовую подкладку.
Если бы напольное покрытие не применялось, большая часть воды, вероятно, была бы поглощена гипсовой подложкой. Даже если вода полностью пропитается гипсовой подстилкой, эрозии не произойдет, потому что водный раствор будет насыщен со скоростью 2 г / 1 л и просто останется в массе. Если исключить источник воды, подстилка высохнет. Вода испарится, оставив гипс, который находился в растворе, в межузельных пространствах кристаллической структуры массы.

Миф номер три
Гипсобетон - это не гидравлический цемент.
Правда
ASTM C219-07, Стандартная терминология, относящаяся к гидравлическому цементу определяет гидравлический цемент как:
цемент, который схватывается в воде и способен делать это под водой.
Гипс полностью соответствует этому определению, и самовыравниватели на основе гипса правильно называть «гипсовым цементом» (в том виде, в каком он поступает из мешка) и «гипсобетоном» (после того, как он укладывается в качестве подложки для пола).
Характеристики и преимущества наливных гипсовых полов
Для большинства применений гипсовые выравниватели не требуют дробеструйной обработки или скарификации основания или существующего напольного покрытия перед нанесением, поскольку гипсобетон слегка расширяется в процессе гидратации. Это сильно отличается от усадки, обычно связанной с традиционным бетоном при его застывании. Некоторые гипсовые цементы можно даже окрасить и отполировать, чтобы получить декоративную поверхность износа.
Заливные гипсовые полы достигают высокой прочности на сжатие за несколько часов по сравнению с обычным 28-дневным циклом отверждения для традиционных цементов.В конструкции с деревянным каркасом гипс можно заливать непосредственно на древесину без армирования проволочной сеткой при минимальной толщине 19 мм (3⁄4 дюйма) для достижения одночасовой огнестойкости. Минимальная толщина ПК должна составлять 38 мм (11⁄2 дюйма) для достижения номинальной продолжительности работы в один час. Поверх пустотных бетонных досок гипсовые подкладки могут достигать четырехчасовых показателей огнестойкости при половине толщины бетона на портландской основе. Гипсовые выравниватели при использовании в сочетании со звуковыми матами обеспечивают класс звукопередачи (STC) и класс изоляции от ударов (IIC), которые превышают требования Раздела 1207 Международного строительного кодекса ( IBC ).Гипсовые выравниватели также можно заливать до 76 мм (3 дюйма) за один подъем, в отличие от примерно 25 мм (1 дюйм) для традиционных цементных выравнивателей.
Заключение
Гипсобетон является подходящим материалом для использования в качестве основы по разным причинам. Он требует меньше подготовки, имеет отличные свойства текучести, может заливаться глубже и обладает потенциалом для лучшей трещиностойкости. Некоторые продукты, изготовленные с использованием гипса FGD, могут достигать 90 процентов вторичного содержания и иметь более высокую прочность на сжатие, чем другие материалы.В большинстве случаев гипсовая подложка может соответствовать или превосходить характеристики пола, налитого ПК или HAC, за небольшую часть установленной стоимости.
Бретт Флери (Brett Fleury) - менеджер по маркетингу продукции для напольных покрытий в USG. Из 17 лет работы в USG 10 были потрачены на получение опыта продаж в индустрии плитки и полов в рамках подразделения по основам и специальным материалам. До того, как присоединиться к команде, занимающейся плиткой и напольными покрытиями, Флери тесно сотрудничал с архитекторами, владельцами и дизайнерами в качестве технического торгового представителя подразделения USG по потолкам и системам зданий.Он также имеет сертификат специалиста по строительной документации CSI. С Флери можно связаться по адресу [email protected]
.Влияние геометрии образца и скорости нагружения на прочность на сжатие нестабилизированного уплотненного земляного блока
Скорость нагружения и геометрия образца являются критическими параметрами, используемыми в простых испытаниях на сжатие для определения прочности грунтовых материалов. В этом исследовании кубический и цилиндрический нестабилизированный уплотненный земляной блок различных размеров был изготовлен и испытан на неограниченное сжатие для исследования влияния размера и формы на прочность на сжатие грунтовых материалов при различных скоростях нагружения.Определена корреляция между прочностью грунтовых материалов на сжатие и геометрическими параметрами образца. Приведены рекомендованная скорость нагружения и образец для испытания грунтовых материалов на сжатие. Наконец, была предложена конститутивная модель для описания деформационного отклика грунтовых материалов. Эта модель изменяет дефекты определяющих уравнений, предложенных в предыдущих исследованиях, и может быть применена для численного анализа структуры земли.
1.Введение
Земля как природный строительный материал широко используется во всем мире [1], и его можно отнести к множеству преимуществ, таких как низкая стоимость, отличные тепловые характеристики и простота использования местных материалов [2]. Однако по сравнению с промышленными строительными материалами, такими как бетон, земляные материалы имеют очевидный недостаток физических свойств, механических свойств и долговечности [3, 4]. Это препятствовало развитию и применению земляных материалов в строительстве.В связи с повышением внимания людей к окружающей среде проблема устойчивого развития привлекла большое внимание в области гражданского строительства. Между тем применение недорогих и экологически чистых материалов в строительстве стало предметом исследований [5, 6]. Следовательно, земляные материалы снова привлекли внимание людей, объясняя их экологическими преимуществами и широкой региональной адаптируемостью [7–9]. Прочность на сжатие является наиболее важным механическим свойством грунтовых материалов и одним из основных механических параметров, необходимых для проектирования земных конструкций.Поэтому точное измерение прочности на сжатие грунтовых материалов имело большое исследовательское и инженерное значение. Однако в большинстве существующих исследований размер и форма образца для определения прочности на одноосное сжатие грунтовых материалов были разными, а скорости нагружения, используемые в простом испытании на сжатие, не были однородными [10–13]. Было отмечено, что экспериментальные условия, такие как форма образца, размер и скорость нагружения, существенно влияют на результаты испытаний, а различия в условиях испытаний затрудняют сравнение предыдущих результатов.
Сдерживание стола - одна из причин, по которой геометрия образца влияет на прочность на сжатие. Метод обработки геометрических эффектов, используемый как в Новой Зеландии [14], так и в Австралии [15], заключался в том, чтобы отразить эффекты ограничения рабочей поверхности с помощью одного поправочного коэффициента соотношения сторон. Преимущество этого метода состоит в том, что его можно применять к образцам различных размеров, но он также зависит от точности поправочных коэффициентов. В соответствии со стандартами Новой Зеландии «NZS 4298: 1998» [14] и австралийским справочником [15] прочность на сжатие образца с соотношением сторон 2 была равна 0.В 88 раз превышает прочность на сжатие образца куба. Morel et al. [16] указали, что другой причиной геометрического влияния на прочность на сжатие образцов земли было трение во время изготовления образца. Они заявили, что для образцов, изготовленных с использованием однократного уплотнения, плотность увеличивается с высотой, близкой к поверхности сжатия, из-за трения по сторонам формы.
Несколько исследований, представленных в предыдущей литературе, показали, что прочность на сжатие грунтовых материалов с сопоставимостью может быть получена путем стандартизации размера и формы образцов.Silveira et al. [17] установили взаимосвязь между прочностью на сжатие кубических образцов и прочностью на сжатие цилиндра с поправочным коэффициентом около 0,94 для преобразования кубической прочности в прочность цилиндра. Они также пришли к выводу, что небольшая разница в прочности на сжатие образцов разной формы может быть сведена к минимуму с помощью раствора для регуляризации в конце образцов. Однако образцы для испытаний были взяты из существующего глинобитного здания в районе Авейру, Португалия, что привело к высокой вариабельности результатов.Чианцио и Гиббингс [11] измерили прочность на сжатие утрамбованной земли, стабилизированной цементом, путем простого испытания на сжатие образца с коэффициентом гибкости, равным 2. Из-за ограниченного количества образцов результаты не смогли отразить влияние размера образца на прочность на сжатие. Между тем, они обнаружили, что образцы цилиндров с нагруженным концом, контактирующим со стальной пластиной, демонстрируют очевидный эффект гибкости, но эффект гибкости был в значительной степени устранен после замены стальной пластины на тефлоновый лист.Обер и др. [18] измерили прочность на сжатие небольших образцов куба, спиленных из земляного кирпича. Поскольку практическая реализация производственного процесса была довольно сложной, он посоветовал не использовать этот метод для получения прочности на сжатие земляного кирпича. Однако эту проблему легко решить, изготовив образцы для испытаний по той же технологии, что и кирпич. Хотя результаты испытаний с сопоставимостью могут быть получены с использованием стандартного образца для испытаний, форма и размер стандартного образца все еще требуют дальнейшего изучения.
Влияние скорости нагружения на механические свойства грунтовых материалов играет важную роль в измерении прочности материала на сжатие. Однако в настоящее время получено небольшое количество данных испытаний грунтовых материалов в широком диапазоне скоростей нагружения. Согласно результатам испытаний на неограниченное сжатие мерзлого грунта, Chen et al. [19] обнаружили, что прочность на сжатие увеличивалась в среднем на 100% при увеличении скорости нагружения с 5 × 10 -5 до 1 × 10 -3 и предложили (1) коррелировать прочность на сжатие со скоростью нагружения: где представляет скорость нагружения , представляет собой эталонную скорость загрузки, является параметром, связанным с температурой, и является индексом.После анализа, проведенного Chen et al., Du et al. [20] предположили, что модуль упругости мерзлого грунта увеличивался со скоростью нагружения в определенном диапазоне, но когда скорость нагружения превышала этот диапазон, модуль упругости уменьшался с увеличением скорости нагружения. Вышеупомянутые исследования были сосредоточены на мерзлом грунте, и анализ причин влияния скорости нагружения не приводился. Для материалов, подобных бетону, значительное количество исследований показало, что повышение прочности на сжатие при высокой скорости нагружения было в основном вызвано сочетанием основных свойств материала и эффектов инерционного ограничения [21–23].Эти анализы послужили ориентиром для изучения влияния скорости нагружения на грунтовые материалы.
В настоящее время лишь несколько стран указали рекомендуемую скорость нагружения для простого испытания грунтовых материалов на сжатие. Скорость нагружения, используемая в большинстве простых испытаний грунтовых материалов на сжатие, была определена в соответствии с методом испытаний на прочность бетона и камня [24]. Следовательно, изучение влияния скорости нагружения грунтовых материалов и определение стандартной скорости нагружения, используемой в испытании на одноосное сжатие, стало актуальной проблемой.
В рамках данного исследования были проведены простые испытания на сжатие кубических и цилиндрических блоков из сжатого грунта (CEB) для изучения влияния размера образца, формы образца и скорости нагружения на сжимающие свойства грунтовых материалов. Установлены эмпирические зависимости между геометрическими параметрами образца и прочностью на сжатие. Были проанализированы характер отказов и механизм разрушения различных образцов при простых испытаниях на сжатие. Кроме того, была предложена конститутивная модель для описания напряженно-деформированного поведения CEB при сжатии.
2. Материалы и методы
2.1. Материалы
Испытанные CEB были произведены с использованием почвы, собранной в районе Сиань в Китае. Тест на анализ частиц и тест на предельное содержание воды проводились в соответствии со Спецификацией теста почвы (SL237-1999) [25] для получения состава и пределов Аттерберга для частиц почвы. На Рисунке 1 показано гранулометрическое распределение исследуемой почвы. Состав грунта: глины 17,6% (<5 мкм м), 38.5% ила (5–75 мкм м), 36,1% песка (75–2000 мкм м) и 7,8% гравия (> 2000 мкм м). Пределы Аттерберга грунта были получены следующим образом: W L = 33,6% (предел жидкости), W P = 17,2% (предел пластичности) и I P = 16,4% (индекс пластичности ). Ее можно классифицировать как глину с низким пределом текучести (CL) в соответствии со Стандартом инженерной классификации почв (GB T 50145-2007) [26]. Оптимальное содержание влаги (OMC) и максимальная плотность в сухом состоянии (MDD) почвы составили 18.2% и 1,9 г / см 3 соответственно, а также в соответствии с SL237-1999 [25].
2.2. Подготовка образца
Кубические CEB различных размеров (70,7 мм, 100 мм, 150 мм и 200 мм) были использованы для исследования влияния размера на прочность на сжатие грунтовых материалов. Между тем, десять цилиндрических CEB были изготовлены в качестве контрастной группы. Количество образцов по размеру, форме и типу испытаний указано в таблице 1.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Диаметр поперечного сечения цилиндрические экземпляры равны его высоте. В c , скорость нагрузки. |
PPT - гипсовая презентация PowerPoint | бесплатно скачать
Название: гипс
1
ГИПСОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ
- Представлено
Под руководством - Ашутош Пай. Доктор
Амит Джагтап.
2
- ВВЕДЕНИЕ
- ПРОИЗВОДСТВО ГЕМИГИДРАТА СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ.
- НАСТРОЙКА ГИПСОВЫХ ИЗДЕЛИЙ.
- ТЕСТЫ ДЛЯ РАБОТЫ, НАСТРОЙКИ, КОНЕЧНОЙ НАСТРОЙКИ
ВРЕМЕНИ. - КОНТРОЛЬ УСТАНОВКИ ВРЕМЕНИ.
3
- РАСШИРЕНИЕ НОРМАЛЬНЫХ НАСТРОЕК.
- ГИГРОСКОПИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ РАСШИРЕНИЯ.
- ВИДЫ ГИПСОВЫХ ИЗДЕЛИЙ.
- ДОЗИРОВАНИЕ, СМЕШИВАНИЕ УХОД ЗА ГИПСОМ
ИЗДЕЛИЯ. - СПЕЦИАЛЬНЫЕ ГИПСОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ.
- КОНТРОЛЬ ИНФЕКЦИЙ.
4
ВВЕДЕНИЕ
- ПОЛУЧЕНА -
- Как побочный продукт некоторых химических операций.
- Добыто.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ -
- Формы отливки.
- Изготовление оттисков -gt тип I.
- Эскизные модели для челюстно-лицевых структур
.
5
ВВЕДЕНИЕ ПРОДОЛЖЕНИЕ. .
- Важные вспомогательные материалы для стоматологических
лабораторных процедур. - Гипсовые наполнители (формы кремнезема) гипс
стоматологические паковочные массы. - ДРУГОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ -
- Артефакты.
- Широко применяется в промышленности.
- Оформление стен из гипса (подвесной потолок).
6
ПРОИЗВОДСТВО - CaSO4 1/2 h3O
- Процесс обжига
- Гипс измельчают при
температурах от 110 ° C до 130 ° C для удаления части
кристаллизационной воды, то есть
количества воды необходимо для преобразования гипса в форму полугидрата
. - Это делается в чане или печи на открытом воздухе.
- Сухой обжиг мокрый обжиг.
7
ПРОЦЕСС ПРОДОЛЖЕНИЕ..
- При повышении температуры оставшаяся вода
удаляется, и продукты образуются, как указано
. - 1100 1300
1300 2000 2000 10000
CaSO42h3O CaSO41 / 2 h3O
CaSO4 CaSO4
ГЕМИГИДРАТ КАЛЬЦИЯ
ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ АНГИДРАТ
ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ АНГИДРАТ
ORTHOROMBIC
ORTHOROMBIC Можно получить
форм полугидрата -
в 30 водном растворе хлорида кальция и
хлорида магния). Используется в основном для штампов
.
9
ПОЧЕМУ a ß ОБОЗНАЧЕНИЯ?
- Для традиционного удобства.
- Разница между a ß -
- Разница в размере кристалла.
- Площадь поверхности.
- Степень совершенства решетки.
10
Разница между α-гемимгидратом и ß-
полугидратом.
- гемимгидрат
- Тип III, IV V
- Получен мокрым прокаливанием.
- Для перемешивания требуется меньше воды.
- Лучшая упаковочная способность.
- Низкая поверхностная свободная энергия.
- Форма кристаллов гексагонального сульфата кальция.
- Высокая кажущаяся плотность.
- ß-полугидрат
- Тип I II
- Получается путем сухого прокаливания.
- Требуется большее количество воды для смешивания.
- Меньшая упаковочная способность.
- Высокая поверхностная свободная энергия.
- Форма кристаллов полугидрата.
- Малая кажущаяся плотность.
11
- DENTAL PLASTER
- (ß HEMIHYDRATE)
- DENTAL STONE
- (a - HEMIHYDRATE)
12
УСТАНОВКА РЕАКЦИИ GYPSUM 1 ПРОДУКТЫ
- реакция
- (CaSO4) 2.h3O 3h3O 2CaSO4. 2h3O
-
непрореагировавший (CaSO4) 2 1/2 h3O тепло - Тепло, выделяющееся в экзотермической реакции, составляет
, эквивалентное теплу, первоначально использовавшемуся при прокаливании
. - Гексагональный ангидрит реагирует очень быстро,
, тогда как орторомбический ангидрит требует больше времени.
порошка полугидрата сульфата кальция
с водой с образованием гипса -
13
УСТАНОВКА РЕАКЦИИ
- ПРЕДЛАГАЕМЫЕ ТЕОРИИ
- Коллоидная теория
- полугидрат вода - gt коллоидное состояние
через золь-гель механизм. - В состоянии золя частицы полугидрата
превращаются в дигидрат, и по мере расходования
измеренного количества воды масса превращается в твердый гель
.
14
ПРЕДЛАГАЕМЫЕ ТЕОРИИ ПРОДОЛЖ. .
- Теория гидратации
- предполагает, что регидратированные частицы гипса
соединяются посредством водородных связей с сульфатными группами
с образованием застывшего материала. - Теория осаждения при растворении
- (наиболее широко принятая теория)
- основана на растворении гипса и мгновенной перекристаллизации
гипса с последующим сцеплением
кристаллов с образованием твердого тела
.
15
ПРЕДЛАГАЕМЫЕ ТЕОРИИ ПРОДОЛЖ. .
- Полугидрат в 4 раза более растворим в воде, чем
- дигидрат при температуре около комнатной (20 ° C). Таким образом, реакцию схватывания
можно понять следующим образом: - полугидрат воды
- Образуется жидкая и работоспособная суспензия.
- Полугидрат растворяется до образования насыщенного раствора
. - Этот насыщенный раствор, перенасыщенный дигидратом
, осаждает дигидрат.
16
ПРЕДЛАГАЕМЫЕ ТЕОРИИ ПРОДОЛЖ. .
- Таким образом, раствор больше не насыщается полугидратом
, поэтому он продолжает растворяться. - Растворение полугидрата и осаждение
дигидрата происходит по мере образования новых кристаллов или
дальнейшего роста существующих кристаллов. - Реакция продолжается до тех пор, пока дигидрат
не перестанет выпадать в осадок.
17
СООТНОШЕНИЕ W / P
- Отношение воды к порошку полугидрата
обычно выражается как отношение W / P или отношение
, полученное, когда вес (или объем)
воды равен деленное на вес порошка. - Соотношение W / P? время схватывания, прочность, расширение установки
. - Пример: если 100 г смешать с 60 мл воды
, соотношение W / P составит 0,6.
18
СООТНОШЕНИЕ W / P ПРОДОЛЖЕНИЕ ..
- Некоторые типичные рекомендуемые диапазоны
- Штукатурка типа II - от 0,45 до 0,50
- камень типа III - от 0,28 до 0,30
- камень типа IV - от 0,22 до 0,24
- В предварительно взвешенных мешках изменение массы порошка может составлять
2
19
Предел прочности на сжатие в зависимости от соотношения вес / вес
для пяти типов гипсовых изделий.
- Американский национальный институт стандартов / Американская стоматологическая ассоциация
(ANSI / ADA) Спецификация № 25
для стоматологических гипсовых изделий, а значения прочности
представляют прочность во влажном состоянии за 1 час.
20
ЭТАПЫ УСТАНОВКИ
- При смешивании присутствует непрерывная водная (ЖИДКОСТЬ)
фаза, проявляющая псевдопластичность - По мере протекания реакции сгустки растущих
кристаллов гипса взаимодействуют, смесь становится
ПЛАСТИЧНОЙ. - Глянцевая поверхность исчезает, растущие кристаллы
раздвигаются, превращая пластичную массу в твердое твердое тело
, слабое и ХРУПКОЕ. - Относительное количество твердой фазы увеличивается до
, после чего эта рыхлая масса становится РЕЗЬБНОЙ.
21
ИСПЫТАНИЯ ДЛЯ РАБОТЫ, НАСТРОЙКИ И КОНЕЧНОЙ НАСТРОЙКИ
ВРЕМЕНИ.
- ВРЕМЯ СМЕШИВАНИЯ (MT)
- Время от добавления порошка в воду
до завершения перемешивания. - механическое перемешивание от 20 до 30 секунд
- ручное перемешивание не менее 1 минуты.
- РАБОЧЕЕ ВРЕМЯ (WT)
- измеряется от начала смешивания до точки
, когда консистенция
больше не является приемлемой для продукта по назначению. - Обычно достаточно 3 минут рабочего времени.
22
ИСПЫТАНИЯ ДЛЯ WT, ST И КОНЕЧНОГО ST ПРОДОЛЖЕНИЕ
- ВРЕМЯ УСТАНОВКИ
- Время, которое проходит с начала
смешивания до затвердевания материала, называется
временем схватывания. - Реакция (2) требует определенного времени для завершения
.
23
ИСПЫТАНИЯ ДЛЯ УСТАНОВКИ ВРЕМЕНИ ПРОДОЛЖЕНИЕ ..
- ИСПЫТАНИЕ НА ПОТЕРЮ БЛЕСКА ДЛЯ НАЧАЛЬНОГО НАБОРА
- Избыток воды поглощается при образовании дигидрата
, так что смесь теряет свой блеск. - Это происходит примерно через 9 минут.
- Масса все еще не имеет измеримой прочности на сжатие
.
24
ТЕСТЫ ДЛЯ УСТАНОВКИ ВРЕМЕНИ ПРОДОЛЖ..
- НАЧАЛЬНЫЙ ТЕСТ GILLMORE ДЛЯ НАЧАЛЬНОГО НАБОРА
- Меньшая игла
чаще всего используется для цементов, но иногда она применяется для гипсовых изделий
. - Смесь распределяется, и игла
опускается на поверхность. Момент, когда
больше не оставляет отпечатка, называется начальным набором
, отмеченным как Initial Gillmore. - Это происходит примерно в 13 мин.
25
ТЕСТЫ ДЛЯ УСТАНОВКИ ВРЕМЕНИ ПРОДОЛЖ..
- ТЕСТ VICAT ДЛЯ УСТАНОВКИ ВРЕМЕНИ
- Игла с утяжеленным штоком поршня
поддерживается и удерживается только в контакте со смесью. - вскоре после потери блеска плунжер
отпускается. - Время, прошедшее до тех пор, пока игла
больше не проникает на дно смеси, называется временем схватывания
.
26
A
B ИГЛА ДЛЯ АВИКАТА, ИГЛА
ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ НАСТРОЙКИ ГИПСА.B
НАБОР ИГЛ GILLMORE.
27
ИСПЫТАНИЯ ДЛЯ УСТАНОВКИ ВРЕМЕНИ ПРОДОЛЖЕНИЕ ..
- ТЕСТ GILLMORE ДЛЯ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ВРЕМЕНИ
- Измерено с использованием более тяжелой иглы Gillmore
. - Время, прошедшее с этой иглой, оставляет
еле заметной отметки на поверхности, которая называется
- время окончательной схватывания.
28
ПРОЧНОСТЬ НА СЖАТИЕ МОДЕЛИ ТИПА II
ВО ВРЕМЯ УСТАНОВКИ.СООТНОШЕНИЕ W / P СОСТАВИЛО 0,50.
29
КРИТЕРИЙ ГОТОВНОСТИ К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ
- Субъективная оценка.
- Способность судить о готовности улучшается с опытом
. - Вышеупомянутые тесты помогают нам
определить, готов ли затвердевший материал к использованию
, но выводы теста могут отличаться в зависимости от
вариаций соотношения W / P, времени смешивания
и конкретного используемого продукта.
30
КОНТРОЛЬ РАСШИРЕНИЯ УСТАНОВКИ
- Растворимость может быть увеличена или уменьшена.
- Количество зародышей кристаллизации может быть увеличено или уменьшено на
. - Время схватывания
можно увеличить или замедлить, увеличив или уменьшив скорость роста кристаллов
.
31
КОНТРОЛЬ РАСШИРЕНИЯ НАСТРОЙКИ ПРОДОЛЖ. .
- КАК МЫ ДОСТИГАЕМ ЭТОГО ??
- ПРИМЕСЕЙ
- Добавление гипса сокращено.
- (из-за увеличения потенциального числа ядер на
) - Орторомбический любой адрит? период индукции
- Гексагональный ангидрит? период индукции
32
КОНТРОЛЬ НАСТРОЙКИ РАСШИРЕНИЯ ПРОДОЛЖ..
- ТОЧНОСТЬ
- Более мелкий размер частиц полугидрата
быстрее схватывание смеси. - Частицы измельчаются? скорость растворения
. -
количество ядер. - СООТНОШЕНИЕ W / P
- Более высокое отношение w / p меньше ядер на единицу объема
больше время схватывания. -
33
КОНТРОЛЬ НАСТРОЙКИ РАСШИРЕНИЯ ПРОДОЛЖ. .
- СМЕШИВАНИЕ
- Быстрее, более быстрое перемешивание установлено в пределах
. - ТЕМПЕРАТУРА
- Небольшие изменения происходят между 0 и 50 0 c,
выше 50 0 c, происходит замедление и
выше 100 0 c - реакция не происходит. По мере прохождения реакции образуется
обратных полугидрата.
34
КОНТРОЛЬ НАСТРОЙКИ РАСШИРЕНИЯ ПРОДОЛЖ. .
- УСКОРИТЕЛИ
- Сульфат натрия - 3-4
- Сульфат калия - 2-3
- Хлорид натрия - 2
- Гипс - lt 20
- Сульфат калия
ROCHELLE - Тартрат калия и натрия
SALT - Ускорение, вызванное ускорением добавка
зависит от количества и скорости растворимости полугидрата
по сравнению с таким же эффектом для дигидрата
.
35
КОНТРОЛЬ НАСТРОЙКИ РАСШИРЕНИЯ ПРОДОЛЖ. .
)
1-2
36
10.7 Прочность на сжатие модели гипса
в зависимости от времени, когда в гипс добавлены ускорители и замедлители схватывания
. Прирост прочности
является мерой скорости затвердевания или схватывания
.
37
РАСШИРЕНИЕ УСТАНОВКИ
- Гипсовый продукт показывает линейное расширение во время схватывания
из-за выталкивания кристаллов наружу, которое на
изменяется от полугидрата к дигидрату. - Низкое 0,06 Высокое 0,5
- CaSO42 h3O 3h3O
2 CaSO4 2h3O - Молекулярная масса 290.284 54,048
344,322 - Плотность (г / см³) 2,75 0,997
2,32 - Эквивалентный объем 105,556 54,211
148,405 - Общий объем 159,767
148,405
38
НАСТРОЙКА РАСШИРЕНИЯ. .
- Чистое изменение объема
- (148,405 159,767) 100 -7,11
- 159,767
- МЕХАНИЗМ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
- кристаллы растут? развивается тяга наружу или напряжение
? расширение всей массы. - На практике продукт больше по внешнему объему
, но меньше по кристаллическому объему.
39
ГИГРОСКОПИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА РАСШИРЕНИЯ
40
- ВИДЫ ГИПСА
- ЭТО СЛЕДУЮЩИХ ТИПОВ
- Оттискный гипс
ТИП I - Модель гипса.
TYPE II - Стоматологический камень.
ТИП III - Стоматологический камень, высокая прочность. ТИП
IV - Стоматологический камень, высокая прочность ТИП
V - Высокое расширение.
41
ОТПЕЧАТКИ ТИПА I
- Состоит из гипса Парижа. (Ss-полугидрат)
- Редко используется в настоящее время для изготовления слепков
(заменен гидроколлоидными эластомерами). - ИСПОЛЬЗУЕТ
- Создание окончательного оттиска при изготовлении полных протезов
. - Материал для регистрации прикуса.
- Для снятия слепков протез челюстно-лицевой
.
42
МОДЕЛЬ PLASTERTYPE II
- Называется модельной штукатуркой.(ß-полугидрат)
- Он имеет меньшую прочность и требует большего количества воды для смешивания
- Его прочность на сжатие составляет всего 9 МПа, а прочность на разрыв
составляет 0,6 МПа. - Использует
- Для изготовления моделей отливок.
- Для монтажа.
- Для опорожнения.
43
ЗУБНЫЙ КАМЕНЬ ТИПА III
- В 1930 году исследователь из US Gypsum Corporation
узнал, что гипсовая форма, используемая для формирования резиновых оснований протезов
в вулканизаторе под давлением пара
, за ночь стала необычно твердой.Гипс - , кальцинированный под давлением, дал
гораздо лучшего качества кристаллизованного полугидрата сульфата кальция
.
44
ЗУБНЫЙ КАМЕНЬ ТИПА III ПРОДОЛЖ. .
- Вскоре продукт был запатентован как гипс.
- С момента этого открытия процесс
выполнялся в автоклаве. - Обладает минимальной прочностью на сжатие в течение 1 часа
20,7 МПа. - Время схватывания варьируется от 30 до 60 минут.
- ИСПОЛЬЗУЕТ
- Для изготовления мастер-слепков.
45
СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ КАМЕНЬ, ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ТИП IV
- Его также называют ПЛОТНОМУ, УЛУЧШЕННЫЙ КАМЕНЬ, КРАСНЫЙ КАМЕНЬ
ИЛИ ХРУСТАЛЬ. - Поверхность сохнет быстрее, твердость поверхности
увеличивается быстрее, чем прочность на сжатие
. - Это реальное преимущество в том, что поверхность
устойчива к истиранию, тогда как сердцевина матрицы
прочна и менее подвержена случайным поломкам. - В основном используется в качестве материала для штамповки.
46
ЗУБНЫЙ КАМЕНЬ, ВЫСОКАЯ ПРОЧНОСТЬ, ВЫСОКОЕ РАСШИРЕНИЕ (ТИП
V)
- Обладает более высокой прочностью на сжатие, чем тип IV
. - Расширение схватывания увеличено с
0,10 до 0,30. - Обоснование
- Определенные новые сплавы основных металлов демонстрируют на
большую усадку отливки. - Таким образом, для камня
, используемого для штампа, требуется большее расширение, чтобы компенсировать усадку при затвердевании сплава
.
47
ТИПИЧНЫЕ СВОЙСТВА, РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ADA / ANSI
СПЕЦИФИКАЦИЯ № 25
48
ДРУГИЕ ВИДЫ ГИПСА
- СИНТЕТИЧЕСКИЙ ГИПС
- Образуется как побочный продукт химической реакции
с участием фосфорной кислоты. - они обладают лучшей упаковочной способностью, чем полугидрат
, но стоят дорого. - Очень немногие добились успеха.
49
ДРУГИЕ ВИДЫ ГИПСА ПРОДОЛЖ..
- ПЛАСТИК ОРТОДОНТИЧЕСКИЙ (БЕЛЫЙ КАМЕНЬ)
- Используется для изготовления ортодонтических моделей.
- Прочность во влажном состоянии составляет 25 МПа за 1 час высыхания.
Прочность составляет 45 МПа. - Его рабочее время составляет 7 9 минут, подходов около
14 минут. - Рекомендуемое соотношение W / P составляет 37 мл / 100 г.
- расширение настройки 0,20
50
РАБОТА СМЕШИВАНИЕ ДЛЯ ГИПСА
- СМЕШИВАНИЕ
- Соотношение W / P должно быть оптимальным.
- Предпочтительный метод смешивания заключается в добавлении сначала отмеренной воды
с последующим постепенным добавлением
предварительно взвешенной воды. После
следует примерно 15 секунд ручного перемешивания, а затем
- 20-30 секунд механического перемешивания в вакууме
. Думаю, НЕЛЬЗЯ делать работу!
51
РАЗДЕЛ ЧЕРЕЗ ОТЛИВ КАМНЯ, КОТОРЫЙ БЫЛ
НЕПРАВИЛЬНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНО СМЕШАННЫЙ РАЗДЕЛ
ЧЕРЕЗ ОТЛИВ ОТЛИЧНОГО КАМНЯ, КОТОРЫЙ БЫЛ
ПРАВИЛЬНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНО СМЕШАННЫЙ.
52
- РАЗЛИЧНЫЕ ПРИБОРЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ.
53
РАБОЧИЙ СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ГИПСА ПРОДОЛЖ. .
- УХОД ЗА ОТЛИВКОЙ
- Гипсовые отливки плохо растворяются в воде.
Если гипс погружен в проточную воду, его линейный размер
может уменьшиться примерно на 0,1
за каждые 20 минут. Самый безопасный метод - это погрузить
в раствор, содержащий
насыщенного раствора сульфата кальция. - При повышении температуры хранения примерно до
100 C может произойти усадка.
54
РАБОЧИЙ СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ГИПСА ПРОДОЛЖ. .
- УХОД ЗА ГИПСОМ
- Полугидрат легко впитывает воду из воздуха.
- Если относительная влажность превышает 70, штукатурка
впитывает достаточно водяного пара, чтобы начать реакцию
. - При этом образуется несколько частиц гипса на полугидрате
. - Эти кристаллы действуют как зародыши кристаллизации
и, таким образом, сокращается время схватывания. - Использование герметичных емкостей исключено.
- Это можно компенсировать увеличением времени перемешивания на
.
55
МИКРОСТРУКТУРА ЛИТЕЙНОГО ГИПСА
- Материал набора содержит игольчатые кристаллы гипса
длиной от 5 до 20 мкм. - Видны два разных типа пористости.
- Из-за остаточной непрореагировавшей воды.Они имеют примерно сферическую форму
и расположены между скоплениями
кристаллов. Эти пористости будут видны при высоком соотношении
Вт / П. - Из-за роста кристаллов гипса. Это
угловых промежутков, которые встречаются между отдельными кристаллами
во время их роста. Это будет
с низким соотношением W / P.
56
- A Демонстрирует пористость, обусловленную ВЫСОКИМ СООТНОШЕНИЕМ W / P.
- B ПОКАЗЫВАЕТ СВОЙСТВА ИЗ-ЗА ОПТИМАЛЬНОГО СООТНОШЕНИЯ W / P.
57
ДЕЗИНФЕКЦИЯ ГИПСОВЫХ ОТДЕЛЕНИЙ
- Для предотвращения перекрестного заражения.
- Добавление дезинфицирующих средств в воду, используемую
для смешивания 5 фенола и 2 глутарового альдегида,
, оказалось эффективным и не изменило
свойств затвердевшего материала. - В качестве альтернативы слепки и штампы можно обрабатывать имерсией
в дезинфицирующем растворе после каждой
клинической стадии. - Стерилизация в автоклаве также возможна, но
ее следует проводить в тщательно контролируемых условиях
.
58
ТОЧНОСТЬ И ПЕРЕДАЧА ГИПСА
ПАКЕТОВ Journal of Prosthodontics, Volume
10, Number 2, June 2001, pp.86-90 (5)
- НАЗНАЧЕНИЕ
- Целью данного исследования было определение количества гипса
, предоставленного производителями в
их предварительно взвешенных упаковках, и определение количества
гипса, выдаваемого из упаковок, как функции
от используемый метод. - ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- В рамках данного исследования результаты
показывают, что использование тщательного метода
удаления гипса из предварительно взвешенных упаковок было важным для
. В идеале гипс, поставляемый в предварительно взвешенных упаковках по
штук, следует сначала взвесить, чтобы обеспечить оптимальное соотношение воды и порошка
.
59
ДЕТАЛИ ПОВЕРХНОСТИ, ПРОЧНОСТЬ НА СЖАТИЕ И РАЗМЕРНАЯ ТОЧНОСТЬ
ГИПСОВЫХ КОРПУСОВ ПОСЛЕ
ПОВТОРНОГО ПОГРУЖЕНИЯ В ГИПОХЛОРИТ
РЕШЕНИЕ, Кафедра ортопедических наук Королевства Саудовской Аравии, Королевский стоматологический колледж, Королевство стоматологии
8 июня 2006 г.
- НАЗНАЧЕНИЕ
- Целью данного исследования была оценка
изменений качества деталей поверхности, точности размеров
и прочности на сжатие во влажном состоянии зубных слепков
в результате повторной дезинфекции в суспензии
, содержащей 0.525 раствор гипохлорита натрия
.
60
ДЕТАЛИ ПОВЕРХНОСТИ, ПРОЧНОСТЬ НА СЖАТИЕ И РАЗМЕРНАЯ ТОЧНОСТЬ
ГИПСОВЫХ ОТДЕЛЕНИЙ ПОСЛЕ ПОВТОРНОГО ПОГРУЖЕНИЯ
В РАСТВОР ГИПОХЛОРИТА ПРОДОЛЖЕНИЕ
. .
- МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
- Были использованы две различные конфигурации испытательных образцов
, одна для оценки качества деталей поверхности
и точности размеров, а другая
для прочности на сжатие. Шестьдесят экземпляров по
были изготовлены из зубного камня типа III и IV типа
(Экскалибур).Тридцать образцов погружали в суспензию
, надосадочный раствор сульфата кальция
в дистиллированной воде (контрольные отливки) и 30 образцов в суспензию
с гипохлоритом натрия (тестовые слепки)
растворов на 30 минут и сушили на воздухе в течение 24
часов. Этот процесс повторялся 7 раз перед испытанием
. Линейное изменение размеров, качество деталей поверхности
и прочность на сжатие во влажном состоянии были определены в соответствии со стандартами
Американского национального института стандартов
/ Американской стоматологической ассоциации
(ANSI / ADA).Данные были проанализированы
с использованием двухфакторного дисперсионного анализа и двухвыборочных
независимых t-критериев (a.05).
61
ДЕТАЛИ ПОВЕРХНОСТИ, ПРОЧНОСТЬ НА СЖАТИЕ И РАЗМЕРНАЯ ТОЧНОСТЬ
ГИПСОВЫХ ОТДЕЛЕНИЙ ПОСЛЕ ПОВТОРНОГО ПОГРУЖЕНИЯ
В РАСТВОР ГИПОХЛОРИТА ПРОДОЛЖЕНИЕ
. .
- РЕЗУЛЬТАТЫ
- Для образцов, приготовленных из камня типа III и
типа IV, обработка погружением в суспензию
(контрольные слепки) и суспензию с гипохлоритом натрия
(тестовые слепки) привела к увеличению на
(Plt.0001) с линейным изменением размеров. Отливки типа
IV, обработанные суспензией с гипохлоритом натрия
, показали значительно меньшее (Plt.0001)
среднее линейное изменение размеров (0,025) по сравнению с
с каменными слепками типа III (0,063), а значения
остались в пределах установленных ANSI / ADA.
стандартов. Оба тестовых раствора вызвали эрозию в той или иной степени
или повредили качество поверхности
отливок, сделанных из камней типа III и типа IV.
Однако разница между контрольными и
тестовыми слепками не была значимой.Суспензия с раствором гипохлорита натрия
0,525 значительно снизила прочность на сжатие
обоих типов камней
(Plt.001) по сравнению с дистиллированной водной суспензией
. Однако значения оставались близкими к
стандартам ANSI / ADA.
62
ДЕТАЛИ ПОВЕРХНОСТИ, ПРОЧНОСТЬ НА СЖАТИЕ И РАЗМЕРНАЯ ТОЧНОСТЬ
ГИПСОВЫХ КОРПУСОВ ПОСЛЕ ПОВТОРНОГО ПОГРУЖЕНИЯ
В РАСТВОР ГИПОХЛОРИТА ПРОДОЛЖЕНИЕ
. .
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- Результаты показали, что повторное погружение
образцов камня III и IV типа
в суспензию с дистиллированной водой и суспензию с
0.525 гипохлорит натрия, наряду с сушкой на воздухе
, вызвал значительное увеличение линейного размера
и значительное снижение прочности на сжатие
во влажном состоянии. Хотя оба раствора
вызвали некоторую степень повреждения деталей поверхности
для камней типа III и типа IV, разница
не была значительной.
63
ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО ОТВЕРДИТЕЛЯ НА ИСОРПИРОВАНИЕ ГИПСА
СОПРОТИВЛЕНИЕ И СОРБЦИЯ ВОДЫ JPD, ОБЪЕМ 90,
ВЫПУСК 5, (НОЯБРЬ 2003)
- НАЗНАЧЕНИЕ
ВОДООСОРСИРОВАНИЕ, обычно используемое
, абсорбция гипса и оценка устойчивости к абразии
, обычно оценивалась
die
материалов с нанесением поверхностного упрочнителя
и без него.
64
ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО ОТВЕРДИТЕЛЯ НА ИДЕРЖАНИЕ ГИПСА
УСТОЙЧИВОСТЬ И ВОДОСОРБЦИЯ ПРОДОЛЖ. .
- МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
- Три материала ADA типа IV (Vel-Mix, ResinRock и
Silky-Rock) и 1 штамповочный материал типа V (Die-Keen)
были оценены на стойкость к истиранию после нанесения
2 отвердителей поверхности (Permabond 910
цианоакрилат и прозрачное покрытие). Тридцать образцов по
каждого материала были изготовлены с использованием слепка
стандартной латунной матрицы, обработанного с
гребнями высотой 1 мм и наклоном 45 градусов.Гипсовые материалы
были смешаны в соответствии с рекомендациями производителей
и оставлены на 1 час до отделения
. Все реплицированные штампы были помещены на стенд
на 14 дней перед испытанием. За час
до тестирования образцы
произвольно были отнесены к 1 из 3 подгрупп обработки
(n10 / группа) без обработки (контроль), покрыты
Permabond 910 или покрыты Clear Coat. В группах с покрытием
отвердитель был нанесен поверх канавок
и высушен на воздухе.Стойкость к истиранию
(измеренная по потере веса) оценивалась с использованием устройства обратного истирания
, в котором стилусом
наносился груз массой 50 г перпендикулярно выступам.
Потерю массы определяли с использованием аналитических весов
до и после каждого цикла испытаний. Было выполнено пять наборов по
по 20 однонаправленных проходов на
каждого образца. Сканирующий электронный микроскоп
использовали для оценки поверхности образцов в каждой подгруппе лечения
. Сорбцию воды также оценивали
с использованием 2 гипсовых материалов типа IV (Silky-Rock, ResinRock)
и 1 типа III (Microstone).
Штампы образцов отделяли через 1 час после заливки
слепка и оставляли для стендовой установки
перед тестированием за 1 неделю. Пять образцов из каждой группы материалов
получили покрытие отвердителем поверхности за 1
час до испытания. Образцы помещали в дистиллированную воду
на 15 минут и определяли разницу в массе
с использованием аналитических весов
до и после каждого испытания. Был проведен двухфакторный анализ дисперсии
, за которым последовал тест Tukey post
hoc (a.05)
65
ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО ОТВЕРДИТЕЛЯ НА ИДЕРЖАНИЕ ГИПСА
УСТОЙЧИВОСТЬ И ВОДОСОРБЦИЯ ПРОДОЛЖ. .
- РЕЗУЛЬТАТЫ
- Двухфакторный дисперсионный анализ выявил взаимодействие
между продуктом и поверхностным покрытием
(P.0459). Учитывая это взаимодействие, 12
комбинаций, определенных обработкой поверхности, и
типом материала были рассмотрены индивидуально с использованием
метода Тьюки. Vel-Mix, контроль (2,62 2,64
мг) показал наибольшие потери материала, а Vel-Mix, Clear
Coat (0.48 0,29 мг) имел наименьшие материальные потери
. Результаты по сорбции воды показали взаимодействие
между гипсовым материалом и обработкой поверхности
(Plt.0001). Контрольные группы
Microstone (299,2 49,6 мг) и Silky-Rock
(159,0 8,5 мг) показали наибольшую абсорбцию воды
по сравнению с другими группами обработки. - ВЫВОДЫ
- Это исследование продемонстрировало, что значительное улучшение устойчивости к истиранию на
произошло только на
при использовании определенных комбинаций гипс / поверхностный отвердитель
.Кроме того, абсорбция воды на
значительно снизилась для гипсовых материалов Microstone и Silky-Rock
при использовании поверхностного отвердителя
.
66
ССЫЛКИ
- PHILLIPS SCIENCE OF DENTAL MATERIALS
- 11-е ИЗДАНИЕ - ANUSAVICE.
- СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИХ ВЫБОР 3-е ИЗДАНИЕ
- УИЛЬЯМ Дж. ОБРИЕН. - РЕСТАВРАЦИОННЫЕ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ 12 ИЗДАНИЕ -
GRAIGS. - ССЫЛКИ НА ЖУРНАЛ.
67
ОБСУЖДЕНИЕ..
- Данные дифракции рентгеновских лучей предполагают, что частицы полугидрата
остаются в затвердевшем продукте, а оценки в
эти данные показывают, что 50 гипса присутствуют в камнях типа IV
и V, около 60 - в материалах штампа типа II
и более 90 - в гипсе. Этот результат
демонстрирует более высокие концентрации гипса в
, более слабом затвердевшем материале. - ?
68
ОБСУЖДЕНИЕ ПРОДОЛЖЕНИЕ
- Ускорение, вызываемое добавкой, зависит от
количества и скорости растворимости полугидрата
по сравнению с таким же эффектом для дигидрата
. -
- ?
69
СПАСИБО? .
PEH: Цементирование - PetroWiki
Добавки, используемые для изменения свойств цементных растворов для использования в приложениях для цементирования нефтяных скважин, делятся на следующие широкие категории: ускорители, замедлители схватывания, расширители, утяжелители, диспергенты, средства контроля водоотдачи, средства против потери циркуляции, прочность -редители ретрогрессии, контроль свободной воды / свободной жидкости, расширительные агенты и специальные добавки.
Спрос на новые присадки с особыми свойствами и улучшенными характеристиками продолжает расти.Эти требования включают такие факторы, как диапазон плотности нанесения, температурная стабильность, экономичность, диапазон вязкости, особая функция, многофункциональность, скорость растворимости, синергизм с дополнительными добавками и устойчивость к изменчивости цемента.
Ускорители
Ускорители ускоряют или сокращают время реакции, необходимое для того, чтобы цементный раствор превратился в затвердевшую массу. В случае нефтесодержащих цементных растворов это указывает на сокращение времени загустевания и / или увеличение скорости развития прочности на сжатие раствора.Ускорение особенно полезно в случаях, когда требуется цементный раствор с низкой плотностью (например, с высоким содержанием воды) или где встречаются низкотемпературные образования.
Хлорид кальция (CaCl 2 ). Из хлоридных солей наиболее широко используется CaCl 2 , и в большинстве случаев он также является наиболее экономичным. Исключением являются водорастворимые полимеры, такие как агенты, снижающие водоотдачу.Основные преимущества использования CaCl 2 заключаются в значительном сокращении времени загустевания и в том, что независимо от концентрации он всегда действует как ускоритель. Нормальный диапазон использования CaCl 2 составляет от 1 до 4% от веса цемента (BWOC). При концентрации BWOC выше 6% результаты станут непредсказуемыми и может произойти гелеобразование.
Хлорид натрия (NaCl). NaCl - вторая наиболее широко используемая хлоридная соль.Поваренная поваренная соль NaCl является наиболее универсальной из хлоридных солей. В зависимости от концентрации использования NaCl может действовать как ускоритель или замедлитель, и он действует как мягкий диспергатор во всех концентрациях. Некоторые дополнительные применения NaCl включают улучшение сцепления с трубой, стабилизацию реактивных пластов (например, глинистых сланцев и гумбо), улучшение сцепления с солевыми пластами, снижение проницаемости затвердевшего цемента, повышение долговечности затвердевшего цемента при контакте с пластами, содержащими соленую воду, и увеличить плотность суспензии без использования диспергаторов или снижения содержания воды.Как правило, NaCl действует как ускоритель при концентрациях от 1 до 10% от массы воды (BWOW), хотя наиболее часто используемая концентрация NaCl в качестве ускорителя составляет 3% BWOW.
Хлорид калия (KCl). Ускорение KCl аналогично ускорению NaCl. KCl имеет два преимущества по сравнению с другими ускорителями: его стабилизирующий эффект на сланцы или активные глиносодержащие пласты и его минимальное влияние на характеристики водоотдающих добавок. В качестве ускорителя можно использовать KCl в концентрациях до 5% BWOW; для стабилизации пласта эффективны концентрации 3% BWOW.
Силикат натрия (Na 2 SiO 3 ). Силикат натрия обычно считается химическим наполнителем, хотя он также действует как ускоритель. Эффективность зависит от концентрации и молекулярной массы. Низкомолекулярная форма может использоваться при концентрациях 1% BWOC или менее для ускорения получения суспензий нормальной плотности.Высокомолекулярная форма является эффективным ускорителем при концентрациях до 4% BWOC. Мета-силикат натрия также обеспечивает отличный контроль потери циркуляции при использовании с цементом или рассолами CaCl 2 .
Морская вода. Морская вода - это встречающаяся в природе смесь хлоридных солей щелочных металлов, включая хлорид магния. Состав морской воды во всем мире сильно различается. Например, эквивалентное содержание хлоридной соли может варьироваться от 2,7 до 3,8% BWOW.
Гидроксиды щелочных металлов [ Ca (OH) 2 , NaOH ] . Гидроксиды щелочных металлов обычно используются в пуццолановых цементах. Они ускоряют как пуццолановый, так и цементный компоненты, изменяя химический состав воды.
Монокальциевый алюминат (CaO • Al 2 O 3 = CA ).Алюминат кальция используется в качестве ускорителя в пуццолановых и гипсовых цементах.
Ретардеры
Обычно в скважинах используются цементы API класса A, C, G и H. Эти цементы, произведенные в соответствии с API Spec. 10A, [8] , не имеют достаточно длительного срока службы жидкости (времени загустевания) для скважинных применений при BHCT выше 38 ° C (100 ° F). Чтобы продлить время загустевания сверх времени, полученного с чистым (цемент и вода без добавок или минералов) цементным раствором API-класса, требуются добавки, известные как замедлители схватывания.
Лигносульфонаты. Из химических соединений, которые были идентифицированы как замедлители схватывания, лигносульфонаты являются наиболее широко используемыми. Лигносульфонат представляет собой соль сульфоната металла, полученную из лигнина, полученного при переработке древесных отходов. Обычными лигносульфонатами являются лигносульфонат кальция и натрия.
Три сорта лигносульфоната доступны для замедления образования цементных растворов. Каждый сорт доступен в виде солей кальция / натрия или натрия. Три сорта фильтруются, очищаются и модифицируются.
Отфильтрованная кальциевая или натриевая соль обычно используется при температуре 200 ° F BHCT или ниже при концентрации 0,6% BWOC или ниже. Его можно использовать при более высоких температурах, но обычно это ограничивается экономическими соображениями. Очищенный сорт представляет собой класс лигносульфонатов с пониженным содержанием сахара. Соль кальция / натрия обычно используется при BHCT 200 ° F или ниже и при концентрации 0,5% BWOC или меньше.
Модифицированный сорт представляет лигносульфонаты, которые были смешаны или прореагировали со вторым компонентом.Соединения, наиболее часто используемые в качестве компонентов смеси, представляют собой борную кислоту и гидроксикарбоновые кислоты или их соли. Смешанные материалы доступны в виде солей кальция или натрия. Модифицированные лигносульфонаты обычно используются при BHCT 200 ° F или выше. Они более эффективны, чем очищенный сорт, при температурах выше 250 ° F. Преимуществами, будь то смесь или прореагировавший продукт, являются их улучшенная высокотемпературная стабильность выше 300 ° F BHCT, повышенная диспергирующая активность и синергизм с добавками, снижающими водоотдачу.
Производные целлюлозы. Два полимера целлюлозы используются при цементировании скважин. Это гидроксиэтилцеллюлоза (HEC) и карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза (CMHEC). ГЭЦ обычно считают добавкой, снижающей водоотдачу. Хотя в качестве возможного варианта стоит отметить, что при BHCT 125 ° F или меньше время загустевания в пресноводной суспензии можно увеличить примерно на два часа. Традиционно единственной целлюлозой, которая считается замедлителем схватывания, является CMHEC.Это в значительной степени связано с тем, что он действует как замедлитель схватывания при температуре BHCT примерно до 230 ° F при тех же концентрациях, что и лигносульфонат кальция, но он также обеспечивает хороший контроль потери жидкости.
Гидроксикарбоновые кислоты. Гидроксикарбоновые кислоты хорошо известны своими антиоксидантными и связывающими свойствами, которые улучшают характеристики цементного раствора. Антиоксидантные свойства улучшают температурную стабильность растворимых соединений, таких как добавки, снижающие водоотдачу. Обычно используемые гидроксикарбоновые кислоты и их производные представляют собой лимонную кислоту, винную кислоту, глюконовую кислоту, глюкогептонат и глюконо-дельта-лактон.Обычно используемые гидроксикарбоновые кислоты обычно получают из сахаров природного происхождения.
Фосфатыорганические. Органофосфонаты, за некоторыми исключениями, являются наиболее мощными замедлителями схватывания, используемыми в цементе. Эти материалы не получили широкого распространения при цементировании скважин из-за необходимой низкой концентрации, сложности точных измерений и чувствительности к концентрации. Преимущество фосфорорганических замедлителей схватывания заключается в их эффективности в сверхвысокотемпературных скважинах ( > 450 ° F) или там, где требуется увеличенное время загустения до 24 часов или больше.
Синтетические замедлители схватывания. Термин «синтетический замедлитель схватывания» является неправильным, поскольку все ранее упомянутые замедлители схватывания фактически созданы человеком. Однако термин «синтетический замедлитель схватывания» применялся к семейству низкомолекулярных сополимеров. Эти замедлители схватывания основаны на тех же функциональных группах, что и обычные замедлители схватывания (например, сульфонат, карбоновая кислота или ароматическое соединение). Двумя распространенными синтетическими замедлителями схватывания являются сополимеры малеинового ангидрида и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (AMPS).
Неорганические соединения. Механизм замедления гидратации цемента неорганическими соединениями отличается от такового для ранее рассмотренных замедлителей схватывания. Неорганические соединения, обычно используемые в качестве замедлителей схватывания цемента, - это бура (Na 2 B 4 O 7 • 10H 2 ) и другие бораты, такие как борная кислота (H 3 BO 3 ) и ее натрий. соль и оксид цинка (ZnO).
Бораты обычно используются в качестве замедлителя схватывания для высокотемпературных замедлителей схватывания при BHCT 300 ° F (149 ° C) и выше.При более высоких температурах борат является менее мощным замедлителем схватывания, чем при более низких температурах; однако он оказывает синергетический эффект с другими замедлителями схватывания, такими как лигносульфонаты, в результате чего комбинация обеспечивает лучшее замедление схватывания, чем любой из замедлителей по отдельности. ZnO является сильным замедлителем схватывания при использовании отдельно. Обычно он используется для замедления образования химически расширенных цементов.
Соль как замедлитель схватывания. Вода, содержащая соли с концентрацией более 20% BWOW, оказывает замедляющее действие на цемент.Гелеобразование проявляется в профиле вязкости насыщенных солевых суспензий во время загустевания по внезапному увеличению единиц консистенции Бердена, которые затем выравниваются перед схватыванием. Насыщенные солевые растворы полезны для цементирования через соляные купола. Они также помогают защитить сланцевые секции от оседания и вспучивания во время цементирования и помогают предотвратить образование кольцевых перемычек и возможную потерю циркуляции. Насыщенные солевые цементы также диспергированы, и соль снижает эффективность добавок, снижающих водоотдачу.
Легкие добавки / наполнители
Чистые цементные растворы, приготовленные из цементов API классов A, C, G или H с использованием количества воды, рекомендованного в API Spec. 10A [8] будет иметь массу суспензии более 15 фунтов / галлон. Во многих частях мира обычны сильная потеря циркуляции и слабые пласты с низким градиентом трещиноватости. Эти ситуации требуют использования цементных систем низкой плотности, которые снижают гидростатическое давление столба жидкости во время укладки цемента.Следовательно, для снижения веса суспензии используются легкие добавки (также известные как наполнители). Можно использовать несколько различных типов материалов. К ним относятся физические наполнители (глины и органические вещества), пуццолановые наполнители, химические наполнители и газы.
Любой материал с удельным весом ниже, чем у цемента, будет действовать как наполнитель. Эти материалы, как правило, снижают плотность цементных растворов одним из трех способов. Пуццолановые и инертные органические материалы имеют более низкую плотность, чем цемент, и могут использоваться для частичной замены цемента, тем самым снижая плотность твердого материала в суспензии.В случае физических и химических наполнителей они не только имеют более низкую плотность, но также поглощают воду, что позволяет добавлять больше воды к суспензии без образования свободной жидкости или разделения частиц. Газы ведут себя по-разному, поскольку они используются для производства вспененного цемента, который имеет исключительно низкую плотность и приемлемую прочность на сжатие.
Во многих легких суспензиях обычно используется комбинация различных типов материалов. Например, пуццолановые и химические наполнители используются или могут использоваться с физическими наполнителями и / или газами.Конструкции пуццолановой суспензии почти всегда содержат бентонит, а газы обычно содержат химический наполнитель для стабилизации пены. Легкие добавки также увеличивают выход суспензии и могут привести к получению экономичной суспензии.
Физические расширители. Это сыпучие материалы, которые действуют как расширители цемента, увеличивая потребность в воде или уменьшая средний удельный вес сухой смеси. В эту категорию попадают два основных класса материалов: глины и инертные органические материалы.Наиболее часто используемый глинистый материал - бентонит, хотя также используется аттапульгит. Обычно используемые инертные органические материалы - это перлит, гильсонит, молотый уголь и молотый каучук.
Бентонит (гель). Этот наполнитель представляет собой коллоидный глинистый минерал, состоящий преимущественно из монтмориллонита натрия. [ NaAl 2 (AlSi 3 O 10 ) • 2OH] . Содержание монтмориллонита в бентоните является определяющим фактором его эффективности в качестве наполнителя; следовательно, это один из двух расширителей, на которые распространяется спецификация API.Бентонит может быть добавлен к цементу любого класса API и обычно используется в сочетании с другими наполнителями. Бентонит используется для предотвращения отделения твердых частиц, уменьшения количества свободной воды, уменьшения потерь жидкости и увеличения выхода суспензии.
Бентонит обычно используется при концентрациях от 1 до 16% BWOC. Он может быть смешан с цементом в сухом виде или предварительно гидратирован в воде для замешивания. При предварительной гидратации эффект предварительно гидратированного 1% BWOC приблизительно равен 3,5% BWOC в сухом виде, но предел текучести намного выше.Для достижения наилучших результатов предварительно гидратированную смесь бентонита и воды следует использовать для смешивания цементного раствора вскоре после завершения предварительной гидратации. Рекомендуется проводить лабораторные испытания для определения надлежащей концентрации геля и процедуры смешивания для предварительно гидратированного бентонита. Бентонит для цемента не должен заменять технический или «грязевой гель». Лигносульфонат обычно используется в качестве диспергатора и замедлителя схватывания в цементах с высоким содержанием геля для снижения вязкости суспензии.
Аттапульгит (солевой гель). Это более эффективный наполнитель, чем бентонит, в морской воде или растворах с высоким содержанием соли, но он не регулируется или не имеет спецификации. Аттапульгит, (Mg, Al) 2 (OH / Si 4 O 10 ) • 12H 2 O, состоит из скоплений волокнистых иголок, которые требуют высокого усилия сдвига для диспергирования в воде. Он производит многие из тех же эффектов, что и бентонит, за исключением того, что он не снижает потери жидкости. Недостатком аттапульгита является то, что из-за сходства волокон с волокнами асбеста его использование запрещено в некоторых странах.Доступны гранулированные формы, которые могут быть разрешены в качестве замены.
вспученный перлит. Expanded Perlite - это кремнистое вулканическое стекло, которое подвергается термообработке с образованием пористой частицы, содержащей увлеченный воздух. Это продукт с высокой плавучестью, который требует добавления от 2 до 6% бентонита BWOC для предотвращения отделения от шлама. Из-за его низкой прочности на раздавливание потребность в воде для перлитсодержащих суспензий должна быть увеличена, чтобы обеспечить сжимаемость суспензии в скважинных условиях.Потеря объема также должна учитываться при расчете объема заполнения.
Гильсонит. Это асфальтовый материал или твердый углеводород, который встречается только в Юте и Колорадо. Это один из самых чистых битумов природного происхождения. Гильсонит можно использовать с плотностью суспензии всего 11 фунтов / галлон при нормальной концентрации от 5 до 25 фунтов / мешок (sk) цемента, и он закупорит поплавковое оборудование и перекрывает герметичные кольцевые зазоры. Низкая плотность гильсонита является результатом его низкой плотности (1.07 г / см 3 ). Поскольку гильсонит является органическим материалом, он обладает высокой плавучестью и будет всплывать из суспензии, если не будет ингибирован. Бентонит обычно добавляют в концентрации от 2 до 6% для предотвращения образования перемычек в стволе скважины.
Угольный щебень. Дробленый уголь используется для тех же целей, что и гильсонит (т. Е. Для уменьшения веса и контроля потери циркуляции). Обычно он используется при концентрациях до 50 фунтов / куб.м цемента. Его плотность немного выше (1,3 г / см 3 ), что требует небольшого увеличения содержания воды.Добавление бентонита для предотвращения расслоения обычно не требуется.
Шлифованная резина. Это недорогая альтернатива гильсониту, которую можно использовать в аналогичных целях. Плотность резиновой смеси немного выше (1,14 г / см 3 ). Физические свойства более изменчивы, чем у гильсонита, и зависят от источника материала. Одним из основных преимуществ измельченной резины является ее низкая стоимость. В настоящее время нет никаких проблем с окружающей средой при использовании резиновой смеси в цементной системе.
Пуццолановые расширители
Ряд пуццолановых материалов доступен для использования в производстве легких цементных растворов. Они могут быть как естественными, так и искусственными и включают зольную пыль, ДЭ, микрокремнезем, метакаолин и гранулированный доменный шлак. По сравнению с другими добавками, пуццолановые материалы обычно добавляют в больших объемах. Летучая зола, например, может быть смешана с цементом при соотношении летучей золы к цементу в диапазоне от 20:80 до 80:20, исходя из «эквивалентного веса мешка» (то есть, когда мешок с летучей золой имеет такое же абсолютный объем, как у мешка с цементом).Пуццолановые материалы имеют более низкий удельный вес, чем у цемента, и именно этот более низкий удельный вес дает пуццоланово-портландцементный раствор более низкой плотности, чем портландцементный раствор аналогичной консистенции. В зависимости от плотности пуццолановые цементы также имеют тенденцию давать затвердевший цемент, более устойчивый к воздействию пластовых вод.
Летучая зола. Зола-унос - безусловно, самый широко используемый из пуццолановых материалов. Согласно стандарту ASTM C618, , [9] существует два типа летучей золы: класс F и класс C; Класс N относится к натуральным пуццолановым материалам.Однако существует потребность в третьей категории, основанной на характеристиках летучей золы. Стандарт ASTM C618 , [9] классифицирует летучую золу на основе комбинированного процентного содержания SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 —Класс F, имеющий минимум> 90% и класс C 50%. На самом деле, существует гораздо большая взаимосвязь между содержанием CaO и характеристиками. Содержание CaO колеблется от 2 или 3% до 30% от массы летучей золы.«Настоящая» зола-унос класса F имеет содержание CaO менее 10%, тогда как «истинная» зола класса C имеет содержание CaO более 20%. Летучая зола с содержанием CaO от 10 до 20% ведет себя несколько иначе, чем у истинного класса F или класса C. Летучая зола обычно состоит из аморфных стекловидных частиц сферической формы.
Зола-унос ASTM класса F наиболее часто используется при цементировании нефтяных скважин. Именно на эту летучую золу распространяются спецификации API. Основными преимуществами золы-уноса класса F являются ее низкая стоимость и ее распространение во всем мире.Рабочие характеристики летучей золы класса F мало различаются от партии к партии из определенного источника. Однако различия между источниками могут быть значительными, поскольку состав может варьироваться от истинно низкого содержания CaO до 10-20% CaO. Это приводит к значительным отклонениям в эксплуатационных характеристиках, и по этой причине перед использованием необходимо тестировать различные источники летучей золы класса F. Также необходимо определить удельный вес. Некоторые электростанции производят летучую золу класса F с высоким содержанием углерода из-за плохого горения.Их следует избегать при цементировании нефтяных скважин, поскольку они могут вызвать серьезные проблемы гелеобразования. Использование летучей золы класса C в качестве наполнителя для цементирования скважин относительно ограничено. Частично это связано с ограниченной доступностью золы-уноса класса C и значительной вариабельностью, которая существует не только между источниками, но и в значительной степени между партиями из данного источника.
Микросферы. Микросферы используются, когда требуется плотность суспензии от 8,5 до 11 фунтов / галлон.Это полые сферы, получаемые как побочный продукт на электростанциях или специально разработанные. Микросферы побочного продукта представляют собой полые стеклянные сферы из летучей золы. Обычно они присутствуют в летучей золе класса F, но обычно в небольших количествах. Однако они получаются в значительных количествах, когда избыток летучей золы удаляется в отстойники для отходов. Полые сферы низкой плотности всплывают наверх и разделяются флотационным процессом. Эти полые сферы состоят из алюмосиликатных стекол с высоким содержанием кремнезема, типичных для летучей золы, и обычно заполнены смесью дымовых газов, таких как CO 2 , NO x и SO x .Синтетические полые сферы производятся из натриево-известково-боросиликатного стекла и имеют формулу, обеспечивающую высокое отношение прочности к массе - они обычно заполнены азотом. Синтезированные микросферы обеспечивают более однородный состав и демонстрируют лучшую устойчивость к механическому сдвигу и гидравлическому давлению. Основным недостатком большинства микросфер является их склонность к раздавливанию при смешивании и перекачивании, а также при воздействии гидростатического давления, превышающего средний предел прочности на раздавливание.Это может привести к увеличению плотности суспензии, увеличению вязкости суспензии, уменьшению объема суспензии и преждевременной дегидратации суспензии.
Однако эффект измельчения можно свести к минимуму за счет подходящего выбора микросфер. Эти эффекты можно спрогнозировать и учесть при расчетах конструкции шлама для получения шлама, имеющего требуемые характеристики для условий скважины. Легкие системы, включающие микросферы, могут обеспечить отличное увеличение прочности и могут помочь контролировать потерю жидкости, осаждение и свободную воду.
Microsilica. Микродиоксид кремния, также известный как микрокремнезем, представляет собой мелкодисперсный диоксид кремния с большой площадью поверхности, который может быть получен в виде жидкости или порошка. В виде порошка он может быть в исходном состоянии, уплотнен или гранулирован. Насыпная плотность уплотненного микрокремнезема составляет от 400 до 500 кг / м 3 . Microsilica обычно имеет удельный вес около 2,2.
Микрокремнезем состоит в основном из стекловидного кремнезема и имеет содержание SiO 2 от 85 до 95%, что делает его значительно чище, чем другие пуццолановые материалы.Также считается, что частицы микрокремнезема придают суспензии полезные физические свойства. Считается, что из-за своей крупности они заполняют пустоты между более крупными частицами цемента, что приводит к образованию плотной твердой матрицы даже до того, как произойдет какая-либо химическая реакция между частицами цемента. Реологические свойства обычно улучшаются при добавлении микрокремнезема, потому что крошечные сферы могут действовать как очень маленькие шарикоподшипники и / или они вытесняют часть воды, присутствующей между флокулированными зернами цемента, тем самым увеличивая количество доступной жидкости.Концентрация микрокремнезема может составлять от 3 до 30% BWOC, в зависимости от требуемой суспензии и свойств.
Физические и химические свойства микрокремнезема делают его очень полезным для множества применений, кроме как в качестве наполнителя. К ним относятся повышение прочности на сжатие для низкотемпературного легкого цемента, тиксотропные свойства для цементирования под давлением, потеря циркуляции, миграция газа и степень контроля водоотдачи.
Недостатком микрокремнезема является его стоимость.Первоначально рассматриваемый как отходы, с его увеличившимся использованием в строительной индустрии за последнее десятилетие, он стал больше специализированным химическим веществом. Кроме того, при колебаниях спроса и предложения возникает вопрос о том, чтобы иметь постоянные поставки хорошего источника продукта.
Диатомовая земля. DE - природный пуццолан, состоящий из скелетов микроорганизмов (диатомовых водорослей), отложившихся в пресной или морской воде.
Химические расширители
Некоторые материалы эффективны в качестве химических наполнителей.В общем, любой материал, который может предсказуемо ускорять и увеличивать концентрацию исходных продуктов гидратации, эффективен как химический наполнитель.
Силикат натрия. Это наиболее часто используемый химический наполнитель для цементных растворов. Силикат натрия в пять-шесть раз эффективнее бентонита при эквивалентной концентрации. В отличие от физических или пуццолановых наполнителей силикат натрия обладает высокой реакционной способностью по отношению к цементу.
Силикат натрия доступен как в сухом, так и в жидком виде, что делает его легко адаптируемым для применения на суше и на море.Твердая форма представляет собой метасиликат натрия (Na 2 SiO 3 ), и он обычно смешивается в сухом виде с цементом в концентрации от 1 до 3,5% BWOC при плотностях от 14,2 до 11,5 фунт / галлон. Он не так эффективен, если растворяется непосредственно в воде для смешивания, если только CaCl 2 не растворяется в воде первым. Если желательна жидкая система, лучше использовать жидкую форму. Жидкий силикат натрия обычно используется в морской воде с концентрацией от 0,1 до 0,8 галлона / ск цемента при плотности 14.От 2 до 11,5 фунт / галлон. Двумя основными преимуществами силикатов натрия в качестве наполнителей являются их высокий выход и низкая концентрация использования.
Гипс. Полугидратная форма сульфата кальция (CaSO 4 • 0,5H 2 O) обычно используется в качестве наполнителя. Обычно он используется при концентрациях 15% BWOC или менее для приготовления тиксотропных суспензий для использования в приложениях, где существуют серьезные проблемы потери циркуляции или где желательны свойства расширения для улучшения сцепления.Типичные составы суспензий для борьбы с потерей циркуляции, BHCT ≤ 125 ° F (52 ° C), содержат от 8 до 12% гипса BWOC с хорошими характеристиками расширения (от 0,2 до 0,4%). Для улучшенного склеивания, где требуется повышенное расширение (от 0,4 до 1%), используется NaCl (≥ 10% BWOW).
Вспененный цемент
Можно приготовить растворы плотностью от 4 до 18 фунтов / галлон с использованием вспененного цемента. Пеноцемент - это смесь цементного раствора, пенообразователя и газа. Вспененный цемент образуется, когда газ, обычно азот, нагнетается под высоким давлением в базовый раствор, содержащий пенообразователь и стабилизатор пены.Газообразный азот можно рассматривать как инертный, он не вступает в реакцию и не изменяет образование продукта гидратации цемента. В особых случаях вместо азота можно использовать сжатый воздух для создания вспененного цемента. В целом, из-за давления, скорости и объемов газа азотное насосное оборудование обеспечивает более надежную подачу газа. В результате образуется чрезвычайно устойчивая легкая суспензия, напоминающая серую пену для бритья. Когда вспененные суспензии правильно перемешиваются и измельчаются, они содержат крошечные дискретные пузырьки, которые не сливаются или не мигрируют.Поскольку образующиеся пузырьки не связаны между собой, они образуют цементную матрицу низкой плотности с низкой проницаемостью и относительно высокой прочностью.
Практически любая работа по цементированию нефтяных скважин может рассматриваться как кандидат на применение вспененного цементирования, включая функции первичного и восстановительного цементирования на суше и на море, а также в вертикальных или горизонтальных скважинах. Несмотря на то, что его конструкция и выполнение могут быть более сложными, чем стандартные работы, вспененный цемент имеет множество преимуществ, позволяющих преодолеть эти проблемы. Вспененный цемент легкий, обеспечивает отличное соотношение прочности и плотности, пластичен, улучшает удаление бурового раствора, расширяется, помогает предотвратить миграцию газа, улучшает зональную изоляцию, обеспечивает контроль водоотдачи, применим для сжатия и закупоривания, изолирует, стабилизирует при высоких значениях температур, совместим с непортландцементами, упрощает логистику добавок, увеличивает объем, имеет низкую проницаемость, устойчив к перетоку и создает синергетический эффект с некоторыми добавками, что улучшает свойства добавки.Недостатком вспененного цемента является необходимость в специализированном цементировочном оборудовании как для полевого применения, так и для лабораторных испытаний.
Утяжелители
Утяжелители или тяжеловесные добавки используются для увеличения плотности суспензии для контроля скважин с высоким давлением. Утяжелители обычно требуются при плотностях более 17 фунтов / галлон, когда диспергаторы или диоксид кремния больше не эффективны. Основные требования к утяжелителям заключаются в том, чтобы удельный вес был больше, чем у цемента, распределение частиц по размерам было постоянным, они имели низкую потребность в воде, они были химически инертными в цементном растворе и не мешали работе каротажных инструментов.
Гематит (Fe 2 O 3 ). Это наиболее часто используемый утяжелитель. Гематит - это природный минерал кирпично-красного цвета с тусклым металлическим блеском. Он содержит около 70% железа. Удельный вес гематита колеблется от 4,9 до 5,3, в зависимости от чистоты, и он имеет твердость по Моосу приблизительно 6.
Ильменит (FeO TiO 2 ). Он не так часто используется, как гематит, хотя имеет некоторые преимущества перед гематитом. Ильменит - это природный минерал от черного до темно-коричневато-черного цвета с субметаллическим блеском, содержащий примерно 37% железа. По внешнему виду он напоминает магнетит, но имеет лишь слабые магнитные свойства. Удельный вес колеблется от 4,5 до 5, в зависимости от чистоты, и твердость по шкале Мооса от 5 до 6.
Хаусманнит (Mn 3 O 4 ). Хаусманнит все чаще используется из-за его уникальных свойств, устраняющих многие недостатки, присущие другим утяжелителям. Хаусманнит - это темно-коричнево-черный материал, который является побочным продуктом перерабатывающей промышленности. Диапазон удельного веса или твердости по Моосу точно не установлен. Благодаря своему размеру частиц и уникальным характеристикам смачивания, материал может суспендироваться в воде для смешивания с концентрацией до 40 мас.% При минимальном перемешивании, обеспечивая жидкий утяжелитель.Поскольку средний размер частиц гаусманнита намного меньше, чем у цемента, он позволяет материалу вписываться в матрицу пор цемента, вытесняя увлеченную воду, что приводит к более низкой вязкости и значительно более стабильной суспензии. Основным недостатком является то, что он доступен не во всех географических регионах, поэтому дополнительные расходы на доставку могут сделать его слишком дорогим.
Барит (BaSO 4 ) Барит обычно не используется при цементировании в качестве утяжелителя из-за его большой площади поверхности и высокого водопотребления.Это мягкий светло-серый неметаллический материал природного происхождения. Удельный вес колеблется от 4,0 до 4,5, в зависимости от чистоты, а твердость по шкале Мооса составляет от 2,5 до 3,5.
Диспергенты
Диспергаторы, также известные как уменьшители трения, широко используются в цементных растворах для улучшения реологических свойств, связанных с текучестью раствора. Диспергаторы используются в основном для снижения давления на трение цементных растворов, когда они закачиваются в скважину.Преобразование давления трения суспензии во время закачки снижает скорость закачки, необходимую для получения турбулентного потока для конкретных условий скважины, снижает давление закачки на поверхности и мощность, необходимую для закачки цемента в скважину, и снижает давление, оказываемое на слабые пласты, что может препятствовать циркуляции убытки.
Еще одно преимущество диспергаторов состоит в том, что они позволяют получать суспензии с высоким соотношением твердых веществ и воды, которые обладают хорошими реологическими свойствами. Этот фактор был использован при разработке суспензий с высокой плотностью до примерно 17 фунтов на метр / галлон без необходимости использования утяжеляющей добавки.Эту концепцию также можно использовать для разработки суспензий с низкой плотностью, в которых содержание твердых веществ с высоким содержанием твердых частиц включает легкие наполнители.
Диспергенты тщательно изучены. Принято считать, что диспергаторы минимизируют или предотвращают флокуляцию частиц цемента, поскольку диспергатор адсорбируется на частице гидратационного цемента, вызывая отрицательный заряд поверхности частиц и отталкивание друг друга. Вода, которая в противном случае была бы унесена флокулированной системой, также становится доступной для дополнительной смазки суспензии.
Полисульфированный нафталин (PNS). Это самый распространенный диспергатор; он доступен в виде соли кальция и / или натрия и может быть получен как в твердой, так и в жидкой форме. Коммерческая жидкая форма обычно имеет содержание твердых веществ приблизительно 40%. Преимущество использования PNS заключается в том, что могут быть получены улучшенные реологические свойства, а суспензии могут перекачиваться с пониженным давлением трения. PNS также позволяет создавать суспензии с более высоким соотношением твердых веществ и воды с улучшенными свойствами.
Гидроксикарбоновые кислоты. Эти кислоты, такие как лимонная кислота, могут использоваться в качестве основного диспергатора в пресноводных суспензиях при более высоких температурах (BHCT ≥ 200 ° F). Обычно это выгодно для цементов с высоким содержанием свободной щелочи ( > 0,75%), чтобы компенсировать их замедляющие свойства. Лимонная кислота также используется в качестве диспергатора в цементных растворах с соленой и морской водой. Концентрация использования ограничена желаемой температурой и временем загустения, хотя концентрации равны 0.Обычно достаточно от 5 до 1,0% BWOC.
Добавки для контроля водоотдачи (FLA)
FLA используются для поддержания постоянного объема жидкости в цементном растворе, чтобы гарантировать, что рабочие характеристики раствора остаются в приемлемом диапазоне. Изменчивость каждого из этих параметров зависит от содержания воды в суспензии. Например, если содержание воды больше, чем предполагалось, обычно происходит следующее: время загустевания, потеря жидкости, свободная жидкость, седиментация, проницаемость и пористость будут увеличиваться; а плотность, вязкость и прочность на сжатие будут уменьшены.Если содержание воды меньше заданного, обычно происходит обратное. Величина изменения напрямую связана с количеством жидкости, потерянной из суспензии. Поскольку предсказуемость характеристик обычно является наиболее важным параметром в операции цементирования, значительное внимание было уделено механическому контролю плотности цементного раствора во время смешивания раствора для обеспечения воспроизводимости. Эквивалентное значение имеет плотность суспензии во время вытеснения, которая напрямую связана с контролем потери жидкости.
Цементные суспензии - это коллоидные суспензии, состоящие из различных твердых и жидких фаз. Во время операции цементирования существует несколько возможностей для отделения жидкой фазы от цементного раствора. Это может произойти, когда суспензия проходит через небольшие отверстия или порты внутри кольцевого пространства. Когда суспензия проходит через отверстия, жидкая фаза может ускоряться, что приводит к образованию мостиков между частицами. В кольцевом пространстве ствола скважины жидкость может вытесняться из суспензии, когда она проходит через суженные участки или в пласт, что приводит к увеличению ECD, что может привести к разрыву пласта (потеря циркуляции) или мгновенному схватыванию (дегидратация).После размещения жидкая фаза фильтруется до проницаемых пластов, что приводит к уменьшению объема суспензии и эффективного гидростатического давления, создавая возможность миграции пластовой жидкости в цементный столб и через него. Следовательно, FLA используются для предотвращения сегрегации твердых частиц во время размещения и для управления скоростью утечки жидкости в статическом состоянии.
Чистые цементные растворы обычно показывают неконтролируемую потерю жидкости по API не менее 1500 см. 3 /30 мин.Это значение является чрезмерным для большинства операций по цементированию, где встречаются проницаемые пласты или где будут использоваться длинные колонны цемента. Величина контроля водоотдачи, необходимая для конкретной операции, широко варьируется и во многом зависит от плотности суспензии, содержания воды, свойств пласта и кольцевого зазора.
Некоторые материалы эффективны как FLA. Материалы, которые используются в настоящее время, можно условно разделить на две группы в соответствии с их характеристиками растворимости: водонерастворимые и водорастворимые.За исключением бентонита, нерастворимые в воде материалы представляют собой полимерные смолы. Все нерастворимые в воде материалы действуют как понизители проницаемости. Водорастворимые материалы представляют собой модифицированные природные полимеры, целлюлозы и полимеры на винилиновой основе. Все полимерные материалы, не растворимые в воде или растворимые в воде, являются синтетическими (искусственными) материалами. Действие FLA зависит от их растворимости. Нерастворимые в воде вещества действуют за счет снижения проницаемости образовавшейся фильтровальной корки.
.