Gypsum sebagai bahan konstruksi dan finishing. Penentuan indikator mutu utama gipsum bangunan

Sebelum Anda mulai mempelajari artikel ini, saya ingin membuat pengantar singkat... Topik tentang gipsum tidak muncul secara kebetulan bagi saya. Tadinya saya akan melakukannya. Dalam hal ini, ini adalah pengalaman pertama saya. Hal pertama yang saya mulai lakukan dalam kasus seperti itu adalah mempelajari materi, yaitu. Saya mencoba mencari tahu segala hal tentang pembuatan gipsum.

Awalnya topiknya tampak sederhana bagi saya, tetapi ternyata tidak, itulah sebabnya saya membuat kata pengantar. Mari kita mulai dengan apa yang alami. Tapi bukan itu saja. Gypsum diperoleh sebagai limbah industri kimia(misalnya,) dan mengandung kotoran dan, biasanya, memperburuk sifat gipsum sebagai pengikat. Dan di alam, gipsum hadir dengan kotoran. Kotoran telah dihilangkan, tetapi beberapa di antaranya tetap ada, jadi Anda perlu memahami bahwa ketika membeli gipsum dari produsen berbeda, Anda membeli bahan yang berbeda. Jika Anda menambahkan sendiri bahan tambahan pengubah dan membeli gipsum dari produsen yang belum pernah bekerja sama dengan Anda sebelumnya, lebih baik lakukan uji batch dan aplikasikan lapisan uji.

Gypsum hadir dalam modifikasi β dan modifikasi α. Mereka hanya berbeda dalam metode persiapan (dehidrasi). Modifikasi β dilakukan dengan memanaskan gipsum dihidrat dalam tungku terbuka dan air keluar sebagai uap, membentuk pori-pori kecil, yang menurunkan kekuatan, karena Dengan kehalusan penggilingan apa pun, partikel berpori diperoleh. Modifikasi α dilakukan dalam autoklaf di bawah tekanan dan air keluar melalui tetesan, yang membuat gipsum semi-air menjadi monolitik, sehingga meningkatkan kekuatan. Modifikasi α sulit untuk diproduksi, oleh karena itu menghasilkan gipsum yang mahal dan hanya digunakan dalam pengobatan dan sebagian dalam seni pahat.

Alabaster adalah nama gipsum granular alami yang memiliki struktur butiran lebih halus. Di beberapa tempat mereka menulis bahwa setiap plester bangunan adalah pualam. Ini salah. Alabaster adalah gipsum granular, tetapi tidak semua gipsum granular adalah alabaster. Di alam, penampilannya berbeda dari gipsum granular sederhana dan mirip dengan marmer. Alabaster pada dasarnya berbutir halus, sehingga butiran yang lebih halus dapat diperoleh saat digiling daripada gipsum berbutir sederhana. Bubuk dengan butiran lebih halus memiliki luas permukaan partikel lebih besar, sehingga lebih cepat bereaksi dengan air dan lebih cepat mengeras. Konstruksi Alabaster adalah gipsum semi-hidrous yang diperoleh dari alabaster alami.

Ada satu lagi poin penting. Gipsum modifikasi β, yang hanya dijual dalam campuran siap pakai dan terdiri dari partikel berpori, tetapi untuk menyiapkan larutan kerja dengan fluiditas yang diperlukan, Anda harus menambahkan air 2 kali lebih banyak daripada yang dibutuhkan untuk reaksi kimia. Kelebihan air menguap, menciptakan pori-pori tambahan dan semakin mengurangi kekuatan. Oleh karena itu, jika kekuatan penting bagi Anda, kurangi air dan gunakan bahan tambahan yang meningkatkan fluiditas dan gunakan gipsum yang digiling halus.

Konstruksi gipsum- ini adalah bahan pengikat yang diperoleh dari batu gipsum atau limbah industri kimia.

Saat menembakkan batu gipsum, air yang terikat secara kimia dipisahkan dan, tergantung pada suhu, terbentuk berbagai bentuk gips Pada suhu 100 derajat Celcius, pembentukan gipsum hemihidrat dimulai. Ketika dicampur dalam air, kalsium sulfat dihidrat terbentuk kembali. Ini lingkaran tertutup ditemukan sekitar 20 ribu tahun yang lalu. Orang-orang membuat perapian dari batu gipsum dan mungkin memperhatikan bagaimana gipsum yang terbakar berubah menjadi batu di tengah hujan. Dalam tulisan paku Sumeria dan Babilonia terdapat referensi tentang gipsum dan penggunaannya.

Ketersediaan bahan baku, kesederhanaan teknologi dan intensitas energi produksi yang rendah (4-5 kali lebih kecil dibandingkan produksi semen Portland) menjadikan gipsum sebagai bahan pengikat yang murah dan menarik.

Kepadatan gipsum semi-air

Kepadatan batu gipsum yang mengeras rendah (1200-1500 kg/m3) karena porositasnya yang signifikan (masing-masing 60-30%).

Ekspansi selama pengerasan

Pengikat gipsum adalah salah satu dari sedikit pengikat yang mengembang saat mengeras. Peningkatan volume selama pengerasan dan pengerasan sebesar 0,5-1%. Saat dikeringkan, volumenya berkurang 0,05-0,1%. Fitur pengikat gipsum ini memungkinkannya digunakan tanpa bahan pengisi, tanpa takut retak karena penyusutan.

Sifat mudah terbakar

Bahan gipsum tidak hanya merupakan bahan yang tidak mudah terbakar, tetapi karena porositasnya, bahan ini memperlambat perpindahan panas, dan bila terkena suhu tinggi Akibat disosiasi termal, air dilepaskan sehingga menghambat penyebaran api. Dalam kondisi pengoperasian kering atau bila terlindung dari air (lapisan hidrofobik, impregnasi, dll.), gipsum merupakan pengikat yang sangat menjanjikan dari sudut pandang teknis dan lingkungan.

Jenis plester

gipsum modifikasi β

Gipsum modifikasi β diperoleh pada suhu 150-180°C dalam peralatan yang terhubung ke atmosfer. Produk penggilingan gipsum modifikasi β menjadi bubuk halus sebelum atau sesudah pemrosesan disebut gipsum bangunan atau alabaster; dengan penggilingan yang lebih halus, gipsum cetakan diperoleh atau, bila menggunakan bahan baku dengan kemurnian tinggi, gipsum medis.

Modifikasi gipsum α

Gipsum modifikasi α diperoleh dengan perlakuan panas suhu rendah (95-130°C) dalam oven tertutup rapat. Ini digunakan untuk membuat gipsum berkekuatan tinggi.

Pualam

Pualam(dari gr. alebastros - putih) - pengikat udara yang cepat mengeras yang terdiri dari kalsium sulfat CaSO 4 semi-air. 0,5H 2 O, diperoleh dengan pengolahan bahan baku gipsum pada suhu rendah.

Alabaster - gipsum modifikasi β, bahan pengikat bubuk yang diperoleh dengan perlakuan panas dalam oven terbuka pada suhu 150-180 derajat gipsum dihidrat alami CaSO 4 · 2H 2 O. Produk yang dihasilkan digiling menjadi bubuk halus. Dengan penggilingan yang lebih halus, cetakan gipsum diperoleh. Untuk gipsum medis, bahan baku dengan kemurnian tinggi digunakan.

Anhidrit

Anhidrit adalah gipsum anhidrat alami. Pengikat anhidrit mengeras perlahan dan mengeras perlahan, terdiri dari kalsium sulfat anhidrat CaSO 4 dan aktivator pengerasan.

Estrich-gipsum

Gipsum estrich berbahan bakar tinggi dihasilkan dengan menembakkan batu gipsum alami CaSO 4 . 2H 2 O hingga suhu tinggi (800-950°C). Dalam hal ini terjadi disosiasi parsial dengan pembentukan CaO, yang berfungsi sebagai penggerak pengerasan anhidrit. Produk pengerasan akhir dari pengikat tersebut adalah gipsum dihidrat, yang menentukan sifat kinerja material.

Sifat teknologi gipsum esrich berbeda secara signifikan dari sifat gipsum biasa. Pengaturan waktu untuk estrich gipsum: mulai tidak lebih awal dari 2 jam, akhir - tidak standar. Karena berkurangnya kebutuhan air (untuk gipsum estrik 30-35% dibandingkan 50-60% untuk gipsum biasa), gipsum estrik membentuk bahan yang lebih padat dan tahan lama setelah pengerasan.

Kekuatan sampel - kubus mortar dengan komposisi konsistensi kaku - pengikat: pasir = 1:3 setelah 28 hari pengerasan dalam kondisi basah - 10-20 MPa. Berdasarkan indikator tersebut ditentukan kadar gipsum estrich: 100, 150 atau 200 (kgf/cm2).

Estrich gipsum digunakan dalam akhir XIX- awal abad ke-20 untuk mortar pasangan bata dan plester (termasuk untuk produksi marmer buatan), pemasangan lantai mulus, alas untuk lantai jadi, dll. Saat ini, pengikat ini digunakan sampai batas tertentu.

Sifat-sifat bangunan gipsum

Gelar penggilingan

Menurut kehalusan penggilingan, ditentukan oleh sisa maksimum sampel gipsum pada saat diayak pada saringan berlubang 0,2 mm, bahan pengikat gipsum dibagi menjadi tiga kelompok: kasar, sedang, halus.

Kekuatan tekan dan lentur

Kadar gipsum ditentukan dengan menguji sampel standar untuk tekan dan tekuk - balok 4 x 4 x 16 cm 2 jam setelah dicetak. Selama waktu ini, hidrasi dan kristalisasi gipsum berakhir.

12 kadar gipsum telah ditetapkan dengan kekuatan dari 2 hingga 25 (angka tersebut menunjukkan batas bawah kuat tekan suatu kadar gipsum tertentu dalam MPa). Dalam konstruksi, gipsum kelas 4 hingga 7 terutama digunakan.

Menurut GOST 125-79 (ST SEV 826-77), tergantung pada kekuatan tekan, tingkatan pengikat gipsum berikut dibedakan:

Ketika dibasahi, gipsum yang mengeras tidak hanya secara signifikan (2-3 kali) mengurangi kekuatan, tetapi juga menunjukkan sifat yang tidak diinginkan - mulur - perubahan ukuran dan bentuk yang lambat dan tidak dapat diubah di bawah beban.

Kepadatan normal (kebutuhan air atau rasio air-gipsum)

Kepadatan normal (konsistensi standar) adonan gipsum ditandai dengan diameter penyebaran adonan gipsum yang mengalir keluar silinder ketika dinaikkan hingga ketinggian minimal 100 mm. Diameter penyebaran harus sama dengan (180±5) mm. Jumlah air merupakan kriteria utama untuk menentukan sifat pengikat gipsum: waktu pengerasan, kekuatan tarik, muai volumetrik, dan penyerapan air. Jumlah air dinyatakan dalam persentase, sebagai perbandingan massa air yang diperlukan untuk memperoleh campuran gipsum dengan konsistensi standar dengan massa pengikat gipsum dalam gram.

Saat membuat produk gipsum dengan cara pengecoran, diperlukan 60-80% air menurut berat gipsum bangunan atau cetakan dan 35-45% air menurut berat gipsum berkekuatan tinggi.

Saat mencampurkan pengikat gipsum dengan air, reaksi kimia hidrasi CaSO 4 hemihidrat secara teoritis mengkonsumsi 18,6% air, dan jumlah kelebihan air yang tersisa di pori-pori produk yang mengeras menguap selama pengerasan dan menyebabkan karakteristik porositas yang tinggi pada produk gipsum. - 50-60% dari total volume produk yang dikeraskan. Artinya, semakin sedikit air yang digunakan saat mencampur adonan gipsum dan nilainya lebih sedikit kepadatan normal ketika kemampuan pengerjaan adonan yang baik tercapai, semakin padat dan kuat produk gipsum.

Kepadatan normal pengikat gipsum bergantung pada banyak faktor, yang utama adalah jenis pengikat gipsum, kehalusan penggilingan, bentuk dan ukuran kristal hemihidrat.

Untuk mengurangi kebutuhan air pada pengikat gipsum, digunakan aditif - pengencer (plasticizer), yang meningkatkan mobilitas dan kemampuan kerja massa gipsum tanpa mengurangi sifat kekuatan material.

Bahan tambahan tersebut meliputi:

• glukosa;
• gula tetes;
• dekstrin (dimasukkan ke dalam pengikat gipsum yang dicampur dengan kapur);
• penyulingan sulfit-alkohol (SSB) dan termopolimernya;
• soda bikarbonat;
• Garam Glauber, dll.

Penambahan larutan Ca-Cl 2 0,1% pada batu gipsum selama proses pemasakan akan mengintensifkan proses pemasakan, mengurangi kebutuhan air dan mempercepat waktu pengikatan pengikat gipsum.

Ketika pengikat gipsum disimpan di udara, kebutuhan airnya agak berkurang ("terjadi penuaan buatan" gipsum), yang menyebabkan distorsi hasil penentuan kekuatan selama pengujian standar.

Dalam prakteknya, pengikat gipsum terkadang dibasahi dengan uap khusus untuk mengurangi konsumsi air dan sedikit meningkatkan plastisitas adonan dan kekuatan produk. Jumlah bahan tambahan air dalam pengikat gipsum adalah sekitar 5%, dan terjadi hidrasi parsial pada lapisan permukaan butiran gipsum dan keterbasahannya berubah selama pencampuran selanjutnya pengikat gipsum dengan air. Namun, penyimpanan pengikat gipsum dalam jangka panjang (lebih dari 3 bulan) dengan adanya uap air tidak dapat diterima, karena hidrasi dini gipsum, aktivitasnya berkurang secara signifikan.

Tahan beku

15-20 atau lebih siklus pembekuan dan pencairan.

Bantuan

Tulangan baja pada produk gipsum di lingkungan netral (pH = 6,5-7,5) dapat mengalami korosi yang hebat. Gypsum dibasahi karena higroskopisitasnya yang baik (kemampuan menyerap kelembapan dari udara).

Gypsum melekat dengan baik pada kayu dan oleh karena itu disarankan untuk memperkuatnya dengan bilah kayu, karton atau serat selulosa dan mengisinya dengan serutan kayu dan serbuk gergaji.

Gipsum sebagai pengikat

Pengikat gipsum adalah bahan yang berbahan dasar gipsum semi-air atau anhidrit. Mengacu pada pengikat udara.

Tergantung pada metode produksinya, zat pengikat gipsum (GB) dibagi menjadi tiga kelompok utama:

• I - pengikat yang diperoleh dengan perlakuan panas bahan baku gipsum: pembakaran rendah (pembakaran dan pemasakan) dan pembakaran tinggi: α

  Kalsium sulfat hemihidrat (atau campuran keduanya), serta anhidrit terlarut (gipsum terdehidrasi sempurna atau bahkan anhidrit terdisosiasi sebagian yang mengandung sedikit kalsium oksida bebas).

• II - pengikat diperoleh tanpa perlakuan panas (non-pembakaran): anhidrit alami, aditif khusus dimasukkan untuk mengaktifkan pengerasan.
• III - bahan pengikat diperoleh dengan mencampurkan bahan pengikat gipsum golongan I atau II dengan berbagai komponen (kapur, semen Portland dan varietasnya, bahan tambahan mineral aktif, bahan tambahan kimia, dll.).

Bahan pengikat golongan I dan II merupakan bahan pengikat gipsum (NGB) yang tidak kedap air (udara). Pengikat kelompok III, dengan beberapa pengecualian, termasuk dalam pengikat gipsum tahan air (WGB).

Untuk memproduksi bahan pengikat gipsum yang ditunjukkan pada Tabel 1.1, digunakan gipsum alami, bahan baku anhidrit atau limbah yang mengandung gipsum.

Tergantung pada suhu perlakuan panas, pengikat gipsum dibagi menjadi dua kelompok:

Kelompok tembak rendah

Bahan bakar rendah (sebenarnya gipsum, berbahan dasar CaSO 4 . 0,5H 2 O), diperoleh pada suhu 120-180 ° C. Mereka dicirikan oleh pengerasan yang cepat dan kekuatan yang relatif rendah. Ini termasuk:

• membangun gipsum, termasuk pualam;
• cetakan gipsum;
• gipsum berkekuatan tinggi;
• plester medis;

Kelompok tembak tinggi

Pembakaran tinggi (anhidrit, berdasarkan CaSO 4), diperoleh pada suhu 600-900°C. Pengikat anhidrit berbeda dari pengikat gipsum dalam pengerasan yang lambat dan kekuatan yang lebih tinggi. Ini termasuk:

• estrich gipsum (gipsum berbahan bakar tinggi);
• semen anhidrit;
• finishing semen.

Keuntungan dari pengikat gipsum:

• kecepatan pengaturan tinggi;
• netralitas bahan kimia, yaitu keramahan lingkungan dari bahan;
• kekuatan yang memuaskan;
• kemudahan aplikasi, plastisitas.

Kekurangan pengikat gipsum:

• ketahanan air yang terbatas;
• cakupan terbatas, terutama untuk pekerjaan konstruksi dan penyelesaian internal;
• ketahanan panas yang tidak memadai;

Pengaturan plester

Menurut waktu pengerasan yang ditentukan pada alat Vicat, gipsum dibagi menjadi tiga kelompok (A, B, C):

Lamanya pengerasan gipsum tergantung pada merek gipsum, jumlah air, suhu air, dan daya sebar gipsum. Dengan kadar air yang rendah, campuran tidak dapat dituang dengan baik, cepat mengeras, menghasilkan lebih banyak panas, sekaligus meningkatkan jumlah volume.

Waktu pengerasan gipsum meningkat seiring dengan meningkatnya suhu air, sehingga sebaiknya digunakan air dingin.

Perlambat pengaturan gipsum menggunakan bahan tambahan:

• lem kayu;
• penyulingan alkohol sulfit (SSB);
• lignosulfonat teknis (LST);
• penghambat keratin;
• asam borat;
• boraks;
• dispersi polimer (misalnya, PVA).

Pengerasan gipsum

Sifat kimia pengerasan gipsum terdiri dari transisi kalsium sulfat hemihidrat bila dicampur dengan air menjadi dihidrat: CaSO 4. 0,5H 2 O + 1,5H 2 O → CaSO 4. 2H 2 O. Secara lahiriah hal ini dinyatakan dalam transformasi adonan plastik menjadi massa padat seperti batu.

Alasan perilaku gipsum ini adalah karena gipsum semi-air larut dalam air hampir 4 kali lebih baik daripada dihidrat (kelarutan masing-masing 8 dan 2 g/l, dalam kaitannya dengan CaSO 4). Ketika dicampur dengan air, gipsum semi-air larut untuk membentuk larutan jenuh dan segera terhidrasi, membentuk dihidrat, yang menyebabkan larutan menjadi jenuh. Kristal gipsum dihidrat mengendap, dan gipsum semihidrat mulai larut kembali, dan seterusnya.

Kedepannya, prosesnya dapat mengikuti jalur hidrasi langsung gipsum dalam fase padat. Babak final pengerasan, yang berakhir setelah 1-2 jam, adalah pembentukan pertumbuhan kristal dari kristal gipsum dihidrat yang cukup besar.

Sebagian volume pertumbuhan antar ini ditempati oleh air (lebih tepatnya, larutan jenuh CaSO 4 . 2H 2 O dalam air), yang belum berinteraksi dengan gipsum. Jika Anda mengeringkan gipsum yang mengeras, kekuatannya akan meningkat secara nyata (1,5-2 kali lipat) karena kristalisasi tambahan gipsum dari larutan di atas pada titik kontak kristal yang sudah terbentuk.

Saat membasahi kembali, proses berlanjut urutan terbalik, dan gipsum kehilangan sebagian kekuatannya. Alasan ketersediaan air gratis dalam gipsum yang mengeras dijelaskan oleh fakta bahwa sekitar 20% air diperlukan untuk menghidrasi gipsum, dan 50-60% air diperlukan untuk membentuk adonan gipsum plastik. Setelah adonan mengeras, 30-40% air bebas akan tersisa di dalamnya, yaitu sekitar setengah volume bahan. Volume air ini membentuk pori-pori yang untuk sementara ditempati oleh air, dan porositas material, seperti diketahui, menentukan banyak sifat-sifatnya (kepadatan, kekuatan, konduktivitas termal, dll.).

Perbedaan antara jumlah air yang dibutuhkan untuk mengeraskan bahan pengikat dan untuk memperoleh adonan yang dapat dibentuk merupakan masalah utama dalam teknologi bahan berbasis bahan pengikat mineral. Untuk gipsum, masalah mengurangi kebutuhan air dan, dengan demikian, mengurangi porositas dan meningkatkan kekuatan diselesaikan dengan memperoleh gipsum melalui perlakuan panas bukan di udara, tetapi di lingkungan. uap jenuh(dalam autoklaf pada tekanan 0,3-0,4 MPa) atau dalam larutan garam (CaCl 2 . MgCl 2, dll.). Dalam kondisi ini, modifikasi kristal lain dari gipsum semi-air terbentuk - α-gipsum, yang memiliki kebutuhan air 35-40%. Gipsum α

Modifikasi tersebut disebut gipsum berkekuatan tinggi, karena berkurangnya kebutuhan air sehingga membentuk batu yang kurang berpori dan lebih tahan lama selama pengerasan dibandingkan gipsum modifikasi β biasa. Karena kesulitan produksi, gipsum berkekuatan tinggi belum banyak digunakan dalam konstruksi.

Produksi gipsum bangunan

Bahan baku konstruksi gipsum

Bahan baku gipsum terutama adalah batu gipsum alam, terdiri dari kalsium sulfat dihidrat (CaSO 4 .2H 2 O) dan berbagai pengotor mekanis (tanah liat, dll).

Menurut GOST 4013 - 82, batu gipsum untuk produksi pengikat gipsum harus mengandung:

Kotoran: SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3.

Limbah industri yang mengandung gipsum, misalnya fluorogypsum, borogypsum, yang terbentuk selama pengolahan bahan bakunya dengan asam, misalnya, juga dapat digunakan sebagai bahan baku.

Ca 5 (PO 4) 3 F + H 2 SO 4 → H 3 PO 4 + HF + CaSO4. nH2O

Semua ini menunjukkan bahwa tidak ada masalah dengan bahan baku pengikat gipsum.

Skema dehidrasi gipsum bangunan

Dasar produksi pengikat gipsum adalah dehidrasi bahan mentah selama perlakuan panas. Tergantung pada kondisinya, berbagai produk dehidrasi terbentuk seiring dengan peningkatan suhu.

Skema umum dehidrasi kalsium sulfat dihidrat dapat direpresentasikan secara skematis:

Diagram menunjukkan suhu transisi dalam kondisi laboratorium; dalam praktiknya, dalam kondisi jumlah besar fluktuasi bahan dan komposisi kimia, suhu yang lebih tinggi harus digunakan untuk mempercepat pembakaran.

Tergantung pada suhu dan kondisi pembakaran, kalsium sulfat hemihidrat (hemihidrat) α dapat diperoleh

Dan modifikasi β, α

Dan anhidrit yang larut dalam β, anhidrit yang tidak larut.

Saat ini secara umum diterima bahwa pendidikan α

Atau modifikasi β gipsum semi-air (struktur kisi kristalnya serupa) tergantung pada kondisi perlakuan panas: α-hemihidrat terbentuk pada suhu 107-125 ° C ke atas, asalkan air dilepaskan dalam keadaan cair-tetes, yang disediakan perlakuan autoklaf; Modifikasi β gipsum semi-air diperoleh dengan memanaskan hingga 100-160°C dalam peralatan terbuka (rotary kiln atau digester) sambil menghilangkan air dalam bentuk uap.

α-hemihidrat berkekuatan tinggi mengkristal dalam bentuk jarum atau prisma transparan besar yang terbentuk dengan baik; gipsum bangunan biasa - β-hemihidrat - terdiri dari kristal kecil dengan batas tegas yang membentuk agregat.

hal ini disebabkan berbagai properti produk: β-hemihidrat memiliki kebutuhan air yang lebih tinggi, tingkat interaksi yang lebih tinggi dengan air, serta kepadatan dan kekuatan batu gipsum yang dihasilkan lebih rendah. Meskipun demikian, β-hemihidrat jauh lebih murah dan merupakan sebagian besar pengikat gipsum.

Untuk tujuan praktis arti khusus memiliki kondisi untuk memperoleh modifikasi hemihidrat kalsium sulfat (hemihidrat). Reaksi dehidrasi gipsum dihidrat dengan pembentukan hemihidrat terjadi dengan penyerapan panas dan berbentuk:

2(CaSO 4 . 2H 2 O) => 2CaSO 4 . H2O + 3H2O

Reaksi ini sering ditulis dalam bentuk yang agak konvensional:

CaSO4. 2H 2 O => CaSO 4 . 0,5H2O + 1,5H2O

Gipsum bangunan buatan pabrik, yang dibakar pada suhu lebih tinggi dari yang secara teoritis diperlukan untuk pembentukan hemihidrat, selain gipsum hemihidrat, juga mengandung anhidrit yang larut dan bahkan tidak larut, yang mempengaruhi sifat-sifat produk. Anhidrit yang larut di udara menyerap kelembapan dan berubah menjadi hemihidrat.

Akibatnya, kualitas gipsum yang sedikit terbakar meningkat seiring dengan penuaan, sedangkan campuran gipsum yang tidak terbakar dengan pembakaran yang tidak mencukupi merupakan pemberat dan berdampak buruk pada kekuatan mekanik pengikat yang mengeras, serta kecepatan pengerasan.

Kandungan anhidrit terlarut dan gipsum mentah secara simultan dalam gipsum bangunan menyebabkan pengerasan yang sangat cepat, karena gipsum yang pertama cepat larut dan berubah menjadi gipsum dihidrat, dan yang kedua menciptakan pusat kristalisasi.

Produksi industri pengikat gipsum

Konstruksi gipsum diproduksi menggunakan reaktor, tanur putar, dan gabungan pabrik penggilingan dan pembakaran. Produksi gipsum bangunan yang paling umum menggunakan reaktor.

Tahapan produksi:

• Penghancuran batu gipsum (jaw and hammer crusher).
• Penggilingan dikombinasikan dengan pengeringan (mill mill).
• Perlakuan panas di tekanan atmosfir atau dalam autoklaf (memasak dalam ketel gipsum).
• Kelesuan (tinggal di bunker).
• Penggilingan sekunder (ball mill).

Penerapan gipsum

• Banyak digunakan dalam industri dan konstruksi sebagai bahan bangunan. Jarang digunakan dalam bentuk murni, terutama digunakan sebagai aditif, sebagai pengikat. Area aplikasi utama adalah konstruksi partisi.
• Dalam perbaikan, mereka digunakan sebagai bahan finishing atau perataan utama. Untuk perataan, digunakan panel buatan pabrik, batu gipsum, dan lembaran eternit.
• Lembaran akustik terbuat dari gipsum.
• Dalam berbagai versi digunakan untuk pelapis struktur logam tahan api.
• Area kecil namun penting dalam penggunaan gipsum: detail arsitektur dekoratif (cetakan plesteran) dan patung.
• Gipsum yang dibakar digunakan untuk membuat cetakan (misalnya untuk keramik) untuk cetakan dan cetakan (relief, cornice, dll.). Ini digunakan untuk membuat cetakan yang tahan lama untuk menuangkan gambar.
• Dalam kedokteran gigi, mereka digunakan untuk membuat cetakan gigi.
• Dalam pengobatan, untuk fiksasi pada patah tulang (plester medis).

Sejarah penggunaan gipsum

Gypsum adalah salah satu pengikat mineral tertua. Di Asia Kecil, gipsum digunakan untuk tujuan dekoratif sejak 9 ribu tahun SM. Selama penggalian arkeologi di Israel, ditemukan lantai yang dilapisi gipsum yang berasal dari 16 ribu tahun SM. Gypsum juga dikenal di Mesir kuno, digunakan dalam pembangunan piramida. Pengetahuan tentang produksi gipsum bangunan dari Mesir menyebar ke pulau Kreta, dimana di istana raja Knossos banyak tembok luar yang dibangun dari batu gipsum. Sambungan pasangan bata diisi dengan mortar gipsum. Informasi lebih lanjut tentang gipsum sampai ke Roma melalui Yunani. Dari Roma, informasi tentang gipsum menyebar ke pusat dan Eropa Utara. Gypsum digunakan dengan sangat terampil di Perancis. Setelah bangsa Romawi diusir dari Eropa tengah, pengetahuan tentang produksi dan penggunaan gipsum hilang di seluruh wilayah utara Pegunungan Alpen.

Baru pada abad ke-11 penggunaan gipsum mulai meningkat kembali. Di bawah pengaruh biara, sebuah teknologi menyebar di mana rongga di dalam bangunan setengah kayu diisi dengan campuran plester dan jerami atau bulu kuda. DI DALAM awal Abad Pertengahan Di Jerman, khususnya di Thuringia, penggunaan gipsum untuk screed lantai, mortar pasangan bata, barang-barang dekoratif dan monumen telah diketahui. Di Saxe-Anhalt terdapat sisa-sisa lantai plester dari abad ke-11.

Pasangan bata dan screed yang dibuat pada zaman kuno dibedakan oleh daya tahannya yang luar biasa. Kekuatannya sebanding dengan beton biasa.

Keunikan mortar gipsum abad pertengahan ini adalah pengikat dan pengisinya terdiri dari bahan yang identik. Batu gipsum yang dihancurkan menjadi butiran bulat, tidak runcing dan tidak pipih digunakan sebagai bahan pengisi. Setelah larutan mengeras, terbentuk struktur terikat yang hanya terdiri dari kalsium sulfat dihidrat.

Ciri lain dari mortar abad pertengahan adalah kehalusan penggilingan gipsum yang tinggi dan kebutuhan air yang sangat rendah. Rasio air terhadap pengikat kurang dari 0,4. Larutannya mengandung sedikit pori-pori udara, kepadatannya kira-kira 2,0 g/cm3. Kemudian mortar gipsum diproduksi dengan kebutuhan air yang jauh lebih besar, sehingga kepadatan dan kekuatannya jauh lebih sedikit.

Sifat gipsum

Gips(kalsium sulfat hidrat) adalah mineral paling umum yang termasuk dalam kelompok sulfat. Namanya berasal dari kata Yunani gipso. Plester dapat tergores dengan kuku dan mudah dipotong dengan pisau. Beberapa diketahui varietas gipsum, digunakan sebagai batu pengumpul, khususnya pualam berbutir halus. tiang halus, serat gipsum Dan plester putih Mereka memiliki kilau halus dan sering dipotong menjadi cabochon dan dipoles untuk menghasilkan efek “mata kucing”.

Selenite lunak, yang tidak berwarna dan transparan, terkadang juga dipotong. Mawar gurun yang indah, kristal ekor pas kembar, dan bentuk bintang sangat populer di kalangan kolektor.

Penerapan gipsum

Gipsum digunakan dalam produksi plester, pupuk, semen Portland, kertas, cat dan pensil. Ini adalah evaporit yang paling umum - sedimen yang tersisa setelah air menguap. Gypsum terjadi sebagai endapan besar di batuan sedimen bersama dengan batu kapur dan serpih. Ini dibentuk oleh hidrasi mineral anhidrit.

Gypsum disertai dengan kalsit, belerang, kuarsa, dolomit, halit, dan tanah liat. Kadang-kadang gipsum diendapkan sebagai hasil penguapan air asin atau membentuk kristal lembut tembus cahaya di lokasi danau kering. Hal ini juga terjadi sebagai kristal di tanah liat, sebagai lapisan kubah garam, dan di daerah vulkanik. Alabaster, baik padat maupun berbutir halus, digunakan untuk membuat patung dan cetakan.

Namun karena kelembutan alabaster yang ekstrim, produk berbahan alabaster mudah pecah dan cepat hancur. Biasanya, pualam berwarna bening dan berwarna putih, merah muda atau kecoklatan. Dasar endapan gipsum dan pualam ditemukan di Italia dan Inggris. Pualam merah muda ditambang di Wales.

Asal usul gipsum

Ada simpanan pualam di Spanyol, Iran dan Pakistan. "Alabaster", dari mana di Mesir Kuno dan Roma kuno konon mereka membuat vas, batu nisan, dll, namun kenyataannya mereka membuat marmer (kalsium karbonat). Terdapat banyak deposit gipsum di Amerika Serikat (Arizona, California, Utah, Colorado, Oklahoma, New Mexico, Ohio, Michigan, Virginia dan New York), Kanada dan Prancis.

Gips- mineral alami dari golongan sulfat. Dari semua sulfat alami dalam industri konstruksi, ia memilikinya nilai tertinggi. Di alam ditemukan dalam bentuk dihidrat - kalsium sulfat dihidrat CaSO 4. 2H 2 O dan dalam keadaan anhidrat - anhidrit CaSO4.

Pada dasarnya, gipsum digunakan terutama sebagai bahan baku untuk produksi pengikat gipsum dengan tingkat pembakaran rendah dan tinggi dan sebagai bahan tambahan yang dimasukkan saat menggiling klinker semen Portland dan varietasnya untuk mengatur waktu pengerasan.

Arah lain penggunaan gipsum alami adalah pembuatan produk dinding dan partisi, karena konduktivitas termalnya yang rendah: pada 30°C 0,28-0,34 W/(m.K).

Gipsum dihidrat alami adalah batuan asal sedimen, sebagian besar terdiri dari kristal CaSO 4 besar dan kecil. 2H 2 O. Pertumbuhan antar kristal gipsum dapat terbentuk mawar plester. Formasi gipsum yang padat disebut batu gipsum.

Perbedaan struktural

Oleh penampilan dan struktur batu membedakan:

• kristal plester transparan;
• poikilitik atau gipsum berpasir - kristal berisi pasir.

  Poikilit(Bahasa Inggris: Poikilite) - kristal atau butiran yang mengandung banyak mineral lain yang ditangkap selama pertumbuhan seseorang.

• tiang gipsum- mineral pipih dengan kristal transparan datar dengan struktur berlapis, cukup individu ukuran besar, transparan (mata Maryin);
• selenite- gipsum berserat halus paralel, berwarna kekuningan dengan kilau halus
• gipsum granular;
• pualam

Ada jenis gipsum kristal, berserat, granular, dan berpasir.

Di bawah perbedaan menyiratkan kumpulan individu mineral yang satu jenis mineral, berbeda dalam ciri-ciri morfologi. Misalnya, perbedaan gipsum: "Kaca Maryino" - gipsum pipih, selenit - gipsum berserat.

Gypsum membentuk massa seperti marmer yang terus menerus, akumulasi berurat, serta kristal tunggal dan drus. Penampilan kristalnya biasanya pipih, berbentuk kolom dan berbentuk jarum.

Sifat fisik gipsum

Kisi kristal gipsum dihidrat dan anhidrit

Dalam kisi kristal gipsum dihidrat, setiap atom kalsium dikelilingi oleh enam gugus kompleks yang terdiri dari empat tetrahedra dan dua molekul air. Struktur kisi kristal senyawa ini berlapis. Lapisan-lapisan tersebut dibentuk, di satu sisi, oleh ion Ca 2 + dan gugus SO 4 -2, dan di sisi lain oleh molekul air. Setiap molekul air terikat dengan ion Ca 2+ dan tetrahedron sulfat di dekatnya. Di dalam lapisan yang mengandung ion Ca 2 + dan SO 4 -2 terdapat ikatan (ionik) yang relatif kuat, sedangkan pada lapisan yang mengandung molekul air, ikatan lapisan tersebut jauh lebih lemah. Oleh karena itu, selama perlakuan panas, gipsum dihidrat mudah kehilangan air (proses dehidrasi). Dalam praktiknya, proses ini dapat dilakukan dengan berbagai tingkat penyelesaian dan, bergantung pada hal ini, pengikat gipsum dari berbagai modifikasi dengan sifat berbeda dapat diperoleh.

Dalam kisi kristal anhidrit, ion belerang terletak di pusat gugus oksigen tetrahedral, dan setiap ion kalsium dikelilingi oleh delapan ion. Sebagian besar, anhidrit membentuk massa kontinu, tetapi kristal kubik, kolom pendek, dan lainnya juga ditemukan.

Memanaskan plester

Di bawah pipa tiup, plester kehilangan air, pecah dan menyatu menjadi enamel putih. Tiga efek yang diamati pada kurva pemanasan gipsum:

• pada suhu 80-90°C sejumlah H 2 0 dilepaskan;
• pada suhu 140°C gipsum berubah menjadi hemihidrat;
• pada suhu 140-220°C, terjadi pelepasan air sepenuhnya;
• pada suhu 400°C, gipsum terbakar secara permanen.

Kelarutan gipsum

Gypsum memiliki kelarutan yang nyata dalam air (sekitar 2 g/l pada 20°C). Ciri yang luar biasa dari gipsum adalah kelarutannya, dengan meningkatnya suhu, mencapai maksimum pada 37-38°C, dan kemudian turun cukup cepat.

Penurunan kelarutan terbesar terjadi pada suhu di atas 107°C akibat terbentuknya “hemihidrat” – CaSO 4. 0,5H 2 O. Kelarutan gipsum meningkat dengan adanya elektrolit tertentu (misalnya NaCl, (NH 4) 2 SO 4 dan asam mineral).

Dari larutan, gipsum mengkristal dalam bentuk kristal berbentuk jarum yang khas, berwarna putih atau diwarnai oleh pengotor.

Gypsum dari bahasa Yunani - plester, mudah ditentukan oleh sifat-sifat berikut:

• kekerasan rendah;
• sublimasi air yang berlebihan dalam tabung tertutup;
• dalam nyala lampu alkohol berubah menjadi putih (keruh) dan hancur menjadi bubuk, meleleh menjadi enamel putih, yang memberikan reaksi basa;
• relatif sulit larut dalam air dan asam.

Pelarutan anhidrit adalah interaksi langsung antara air dan kalsium sulfat; kejenuhan terjadi ketika energi ion terhidrasi menjadi sama dengan energi ion dalam kisi. Biasanya, pelarutan tersebut disertai dengan sedikit pelepasan panas (tidak selalu dan tidak untuk semua garam). Faktor utama yang mempengaruhi dalam hal ini adalah suhu.

Proses pelarutan garam juga tergantung pada sifat pelarut (air), mineralisasinya, komposisi dan pH lingkungan. Dengan demikian, kelarutan gipsum meningkat seiring dengan kandungan garam natrium klorida dan magnesium dalam air. Dalam air suling, kelarutan gipsum adalah 2 g/l, dan dalam larutan NaCl (100 g/l) atau MgCl (200 g/l) dengan konsentrasi tinggi, kelarutan gipsum masing-masing meningkat menjadi 6,5 dan 10 g/l .

Gypsum larut dengan baik dalam alkali dan asam klorida. Ketika konsentrasi larutan alkali meningkat dari 0,1 N. hingga 1 n. kelarutan gipsum meningkat tajam. Jadi, bergantung pada mineralisasi dan komposisi pelarut, laju pelarutan gipsum dapat sangat bervariasi, yang harus diperhitungkan saat melepaskannya dari batuan.

CaSO 4 + NaCl = NaSO 4 + CaCl 2

CaSO4 + MgCl = MgSO4 + CaCl2

Jenis plester

selenit

Selenite adalah sejenis gipsum berserat, mineral tembus cahaya, lebih kuat dari pualam. Lembut, kekerasan 2 skala Mohs (mudah tergores dengan kuku). Ini mungkin mengandung tanah liat, pasir, dan jarang hematit, belerang, dan pengotor organik sebagai inklusi.

Memiliki kilau halus. Setelah dipoles, berkat serat paralelnya, ia memiliki efek optik warna-warni yang indah, mirip dengan efek mata kucing.

Rentang warnanya diwakili oleh corak merah muda, biru, kuning, dan mutiara kemerahan. Anda juga dapat menemukan selenite berwarna putih kristal.

Ini digunakan sebagai batu hias untuk membuat perhiasan, patung, dan barang seni dan rumah tangga berukir. Mudah diampelas dengan amplas dan dipoles dengan baik. Produk berbahan selenite mudah tergores dan kehilangan polesan karena kekerasannya yang rendah dan memerlukan pemrosesan ulang setelah digunakan.

Pualam

Nama "alabastrites" berasal dari nama kota Alabastron di Mesir, tempat batu itu ditambang. Alabaster sangat berharga dan digunakan untuk membuat wadah kecil untuk parfum dan vas untuk salep. Dipotong menjadi lembaran tipis, pualam cukup transparan, sehingga digunakan untuk “kaca” jendela.

Saat ini, alabaster adalah bahan baku utama untuk produksi gipsum - bahan pengikat bubuk yang diperoleh melalui perlakuan panas gipsum dihidrat alami CaSO 4. 2H 2 O pada suhu 100°C ke atas.

Izinkan saya mengingatkan Anda akan hal itu pualam- gipsum berbutir halus paling murni, tampak seperti marmer, putih atau berwarna terang.

Anhidrit

Anhidrit (dari bahasa Yunani kuno “kekurangan air”) adalah kalsium sulfat anhidrat. Anhidrit bisa berwarna putih, kebiruan, keabu-abuan, atau lebih jarang kemerahan.

Ketika air ditambahkan, volumenya meningkat sekitar 30% dan secara bertahap berubah menjadi gipsum dihidrat.

Endapan anhidrit terbentuk di lapisan sedimen terutama sebagai akibat dehidrasi endapan gipsum.

Anhidrit kadang-kadang digunakan sebagai batu hias dan hias yang murah, dalam hal kekerasan ia menempati posisi perantara antara jasper, giok dan batu akik, di satu sisi, dan selenit lunak dan kalsit, di sisi lain.

Saat ini digunakan untuk produksi bahan pengikat gipsum yang tidak mudah terbakar dan memiliki tingkat pembakaran tinggi, serta sebagai bahan tambahan untuk produksi semen.

Golongan sulfat, CaSO 4 .2H 2 O. Dalam bentuk murni mengandung 32,56% CaO, 46,51% SO 3 dan 20,93% H 2 O. Pengotor mekanis terutama berupa zat organik dan tanah liat, sulfida, dll. monoklinik. Struktur kristal didasarkan pada lapisan ganda gugus anionik (SO 4) 2- yang dihubungkan oleh kation Ca 2+. Kristalnya berbentuk tabel atau prismatik, membentuk kembar, yang disebut pas. sangat sempurna. Agregat: butiran, berdaun, tepung, bintil, urat berserat, berbentuk jarum radial.Gipsum murni tidak berwarna dan transparan, jika ada pengotor warnanya abu-abu, kekuningan, merah muda, coklat sampai hitam. Kaca bersinar. 1,5-2. 2300kg/m3. B sangat larut (2,05 g/l pada 20°C). Terutama berasal dari kemogenik. Mengendap pada suhu 63,5°C, dan dalam larutan jenuh NaCl - pada suhu 30°C. Dengan peningkatan salinitas yang signifikan di laguna laut dan danau garam yang mengering, kalsium sulfat anhidrat mulai mengendap sebagai pengganti gipsum - demikian pula, anhidrit muncul ketika gipsum mengalami dehidrasi. Gipsum hidrotermal, yang terbentuk dalam endapan sulfida bersuhu rendah, juga dikenal. Varietas: - agregat berserat tembus cahaya, dilemparkan ke dalam cahaya yang dipantulkan dengan kilau halus yang indah; gipsum spar - gipsum pipih dalam bentuk kristal transparan dengan struktur berlapis, dll.

Penerapan gipsum

Gypsum digunakan dalam bentuk mentah dan dibakar. 50-52% batu gipsum yang ditambang digunakan untuk memproduksi pengikat gipsum untuk berbagai keperluan (GOST 195-79), diperoleh dengan membakar gipsum alami, 44% gipsum digunakan dalam produksi semen Portland, dimana gipsum digunakan sebagai bahan tambahan (3-5%) untuk mengatur pengaturan waktu semen, serta untuk produksi semen khusus: semen pemuai gipsum-alumina, semen tarik, dll. 2,5% gipsum dikonsumsi oleh pertanian dalam produksi pupuk nitrogen (amonium sulfat) dan untuk gipsum tanah asin; dalam metalurgi non-ferrous, gipsum digunakan sebagai fluks, terutama dalam peleburan; V produksi kertas- sebagai pengisi, terutama pada makalah tulis bermutu tinggi. Di beberapa negara (, dll.), gipsum digunakan untuk produksi asam sulfat dan semen. Kemampuan gipsum untuk mudah diolah, memoles dengan baik dan biasanya tinggi sifat dekoratif memungkinkan untuk digunakan sebagai simulator dalam produksi pelat muka untuk dekorasi interior bangunan dan sebagai bahan untuk berbagai kerajinan.

Di wilayah selatan Uni Soviet, perekonomian nasional menggunakan gipsum tanah liat dengan kandungan CaSO 4 .2H 2 O 40 hingga 90%. Batuan lepas yang terdiri dari gipsum disebut gipsum tanah, dan di Transkaukasia dan Asia Tengah disebut “drywall” atau “ganch”. Batuan ini, dalam bentuk mentahnya, digunakan untuk gipsum tanah, dan dalam bentuk kalsinasi, untuk plesteran, sebagai bahan pengikat.

Setoran gipsum

Di Uni Soviet, yang paling banyak deposito besar terletak di wilayah Tula, Kuibyshev, Perm di RSFSR, di Kaukasus dan Asia Tengah. Dalam 150 deposit gipsum dan 22 deposit tanah liat-gipsum, drywall dan ganch, cadangan sebesar 4,2 miliar ton (1981) telah dieksplorasi menurut kategori industri. Ada 11 deposit dengan cadangan gipsum melebihi 50 juta ton (termasuk Novomoskovskoe - 857,4 juta ton).

Gypsum dikembangkan di tambang (pabrik Shedoksky, Saurieshsky, dll.) dan tambang (Novomoskovsky, Artyomovsky, Kamskoe Ustye, dll.). Di Uni Soviet, 42 endapan gipsum dan anhidrit serta 6 endapan batuan yang mengandung gipsum dieksploitasi dengan produksi tahunan sekitar 14 juta ton (1981), dimana 60,2% berada di wilayah tersebut.

Direktori konstruksi "Megastroyki.biz"

Terbuat dari apakah gipsum?

Di lokasi konstruksi, seringkali diperlukan bahan pengikat yang cepat mengeras pada komposisi semen dan campuran bangunan agar larutan tidak sempat “mengambang”. Untuk menyiapkan pengikat seperti ituGipsum alami dan batuan yang mengandung gipsum terutama digunakan. Namun kini banyak limbah produksi industri yang juga mengandung kalsium sulfat, komponen utama gipsum. Jenis limbah tersebut sudah ada sekitar 50 jenis, sehingga disarankan untuk memanfaatkan banyak limbah tersebut untuk menghasilkan gipsum.

Gipsum alam (CaSO 4 2 jam 2 0) adalah batuan sedimen kristal. Jika formasi gipsum alami berukuran besar dan padat, maka disebut batu gipsum. Batu gipsum berlapis kasar disebut gipsum spar, berserat halus - selenit ( batu Bulan), putih kasar (dan gipsum dapat memiliki corak berbeda karena kotoran) - pualam, yang diterjemahkan dari bahasa Yunani sebagai "putih".

Batuan yang mengandung gipsum antara lain anhidrit, lempung yang mengandung gipsum, dan loess.

Anhidrit― ini adalah kalsium sulfat yang tidak mengandung air terikat. Biasanya mendasari gipsum dari bawah dan terdiri dari kristal-kristal kecil.

dinding kering― tanah liat rawa yang mengandung kalsium karbonat, kalsium sulfat dan bahan tanah liat itu sendiri. Pada prinsipnya seluruh komponennya merupakan bahan pengikat. Dan karena drywall mengandung 15-90% CaSO4 , maka disarankan menggunakannya untuk mendapatkan gipsum.

Ganch, arzyk- batuan loess yang mengandung gipsum. Selain karbonat dan sulfat, mereka mengandung loess, yaitu zat yang terdiri dari partikel-partikel yang ukurannya jauh lebih kecil daripada partikel tanah liat. Batuan ini ditemukan dalam deposit yang sangat besar di Asia Tengah.

Limbah dari industri kimia dan makanan serta limbah dari industri lainnya kaya akan gipsum. Mengapa mereka tidak terbiasa secara maksimal? Beberapa di antaranya harus dibersihkan dari kotoran berbahaya melalui pencucian, pengeringan, dan netralisasi, yang seringkali tidak hemat biaya. Bagian lainnya memerlukan penghilangan kelembapan berlebih atau biaya pemrosesan yang tinggi. Namun bagaimanapun juga, arah ini menjanjikan, karena jumlah sampah tahunan mencapai ratusan juta ton, dan isi perut bumi tidak terbatas.

Untuk produksi bahan pengikat dari bahan daur ulang, limbah industri kimia paling sering digunakan:

• - sisa borogypsum setelah produksi asam borat dan boraks;
• - sisa fosfogipsum setelah mendapat pupuk fosfor (setelah memproduksi 1 ton pupuk, tersisa 4,5 ton fosfogipsum);
• - fluorogypsum, turunan dari produksi asam fluorida dan garamnya;
• - titanium gipsum diperoleh dari penguraian bijih yang mengandung titanium.

Lebih lanjut tentang kapur dan gipsum serta produk yang dibuat darinya: