Гипс — природный минерал из класса сульфатов. Из всех природных сульфатов в строительной индустрии имеет наибольшее значение. В природе находится в виде дигидрата — двуводный сульфат кальция CaSO4 • 2H2O и в безводном состоянии — ангидрит CaSO4.
В основном гипс используют преимущественно как сырье для производства низко- и высокообжиговых гипсовых вяжущих и в качестве добавки, вводимой при помоле клинкера портландцемента и его разновидностей с целью регулирования сроков схватывания.
Другим направлением использования природного гипса является изготовление стеновых и перегородочных изделий, что обусловлено его низкой теплопроводностью: при 30°С 0,28-0,34 Вт/(м•K).
Природный двуводный гипс — горная порода осадочного происхождения, сложенная в основном из крупных и мелких кристаллов CaSO4 • 2H2O. Сростки кристаллов гипса могут образовывать гипсовые розы. Плотные образования гипса называют гипсовым камнем.
Структурные различия
По внешнему виду и строению горной породы различают:
- кристаллический прозрачный гипс;
- пойкилитовый или песчанистый гипс — кристаллы, переполненные песком.
Пойкилит (англ. Poikilite) — кристалл или зерно, в котором содержатся многочисленные включения других минералов, которые были захвачены во время роста индивида.
- гипсовый шпат — пластинчатый минерал с плоскими прозрачными кристаллами слоистой структуры, индивиды довольно крупных размеров, прозрачные (марьин глаз);
- селенит — параллельно-тонковолокнистый гипс, желтоватого цвета с шелковистым блеском
- зернистый гипс;
- алебастр — наиболее чистый тонкозернистый гипс, напоминающую по внешнему виду мрамор, белого цвета или светлоокрашенный.
Различают кристаллическую, волокнистую, зернистую и песчанистую разности гипса.
Под разностью подразумевают совокупность минеральных индивидов одного минерального вида, различающиеся по морфологическим признакам. Например, разности гипса: «марьино стекло» — пластинчатый гипс, селенит — волокнистый гипс.
Гипс образует сплошные мраморовидные массы, жилковатые скопления, а также единичные кристаллы и друзы. Облик его кристаллов обычно пластинчатый, столбчатый и игольчатый.
Физические свойства гипса
| двуводный гипс | Ангидрит | |
| Молекулярный вес, г/моль | 172.17 | |
| плотность, г/см3 | 2,2 — 2,4 | 2,9 — 3,1 |
| твердость по шкале Мооса | 2 | 3 — 4 |
| Прочность при сжатии, МПа | 80 | 60 — 80 |
| Растворимость в воде (г/л) при 20 °С, % | 0,2 | |
| Теоретический состав СаО по массе, % | 32,56 | 41,2 |
| Теоретический состав SO3 по массе, % | 46,51 | 58,8 |
| Теоретический состав H2O по массе, % | 20,93 | — |
Кристаллическая решетка двуводного гипса и ангидрита
В кристаллической решетке двуводного гипса каждый атом кальция окружен шестью комплексными группами, состоящими из четырех тетраэдров и двух молекул воды. Структура кристаллической решетки этого соединения слоистая.
ои образованы, с одной стороны, ионами Са2+ и группами SO4-2, а с другой — молекулами воды. Каждая молекула воды связана как с ионами Са 2+, так и с ближним сульфатным тетраэдром. Внутри слоя, содержащего ионы Са2+ и SO4-2 имеются относительно прочные (ионные) связи, в то время как в направлении к слоям, содержащим молекулы воды, связь слоев значительно слабее. Поэтому при тепловой обработке двуводный гипс легко теряет воду (процесс дегидратации). На практике этот процесс можно проводить до различной степени его завершенности и в зависимости от этого получать гипсовые вяжущие различных модификаций с различными свойствами.
В кристаллической решетке ангидрита ионы серы располагаются в центрах тетраэдрических групп кислорода, а каждый ион кальция окружен восемью ионами. Большей частью ангидрит образует сплошные массы, но встречаются кубические, короткостолбчатые и другие кристаллы.
Нагревание гипса
Под паяльной трубкой гипс теряет воду, расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На кривых нагревания гипса наблюдаются три эффекта:
- при 80-90°С выделяется некоторое количество Н20;
- при 140°С гипс переходит в полугидрат;
- при температуре 140-220°С происходит полное выделение воды;
- при температуре 400°С гипс оказывается намертво обожженным.
Растворимость гипса
Гипс обладает заметной растворимостью в воде (около 2 г/л при 20°С). Замечательной особенностью гипса является то, что растворимость его при повышении температуры достигает максимума при 37-38 °С, а затем довольно быстро падает.
Наибольшее снижение растворимости устанавливается при температурах свыше 107 °С вследствие образования «полугидрата» — CaSO4 • 0,5H2O. Растворимость гипса увеличивается в присутствии некоторых электролитов (например, NaCl, (NH4)2SO4 и минеральных кислот).
Из раствора гипс кристаллизуется в виде характерных игольчатых кристаллов, белых или окрашенных примесями.
Гипс от греческого — штукатурка, легко определяется по следующим свойствам:
- низкая твердость;
- обильный возгон воды в закрытой трубке;
- в пламени спиртовки белеет (мутнеет) и рассыпается в порошок, плавится в белую эмаль, которая дает щелочную реакцию;
- относительно плохо растворяется в воде и кислотах.
Растворение ангидрита ⎼ это непосредственное взаимодействие воды и сульфата кальция, насыщение наступает, когда энергия гидратированного иона станет равна энергии иона в решетке. Обычно такое растворение сопровождается небольшим тепловыделением (не всегда и не для всех солей). Основным фактором влияния при этом является температура.
Процесс растворения солей зависит и от свойств растворителя (воды), его минерализации, состава и рН-среды. Так, растворимость гипса возрастает с увеличением от содержания в воде солей хлористого натрия и магния. В дистиллированной воде растворимость гипса составляет 2 г/л, а в высококонцентрированных растворах NaCl (100 г/л) или MgCl (200 г/л) растворимость гипса увеличивается соответственно до 6,5 и 10 г/л.
Гипс хорошо растворяется в щелочах и соляной кислоте. С ростом концентрации раствора щелочи от 0,1 н. до 1 н. растворимость гипса резко возрастает. Таким образом, в зависимости от минерализации и состава растворителя скорость растворения гипса может изменяться в широких пределах, что необходимо учитывать при его выщелачивании из породы.
CaSO4 + NaCl = NaSO4 + CaCl2
CaSO4 + MgCl = MgSO4 + CaCl2
Разновидность гипса
Селенит
Селенит — это волокнистая разность гипса, полупрозрачный минерал, прочнее алебастра. Мягкий, твёрдость 2 по шкале Мооса (легко царапается ногтем). В качестве включений может содержать глину, песок, редко — гематит, серу, органические примеси.
Имеет шелковистый блеск. После полировки благодаря параллельно расположенным волокнам имеет красивый переливчатый оптический эффект, аналогичный эффекту кошачьего глаза..
Цветовая гамма представлена розовыми, голубыми, желтыми и красновато-перламутровыми оттенками. Можно встретить и кристально-белый селенит.
Применяется как поделочный камень для изготовления бижутерии, фигурок, резных художественно-бытовых изделий. Легко шлифуется наждачной бумагой и хорошо полируется. Изделия из селенита легко затираются и теряют полировку из-за малой твёрдости и после эксплуатации требуют повторной обработки.
Алебастр
Название «alabastrites», появилось от названия города Алебастрон в Египте, где камень добывался. Алебастр высоко ценился и использовался для изготовления маленьких сосудов для парфюмерных изделий и ваз для мазей. Нарезанный тонкими листами, алебастр достаточно прозрачен поэтому использовался для «остекления» окон.
Сегодня алебастр это основное сырье для производства гипса — порошкообразного вяжущего материала, получаемого путём термической обработки природного двухводного гипса CaSO4 • 2H2O при температуре от 100°C и выше.
Напомню, что алебастр — наиболее чистый тонкозернистый гипс, напоминающую по внешнему виду мрамор, белого цвета или светлоокрашенный.
Ангидрит
Ангидрит (от др.-греч. «лишённый воды») — безводный сульфат кальция. Ангидрит может быть белым, голубоватым, сероватым, реже красноватым.
При добавлении воды увеличивается в объёме примерно на 30 % и постепенно превращается в двуводный гипс.
Отложения ангидрита образуются в осадочных толщах главным образом в результате обезвоживания отложений гипса.
Ангидрит иногда используется как дешёвый декоративно-поделочный камень, по твёрдости занимающий промежуточное положение между яшмой, нефритом и агатом, с одной стороны, и мягким селенитом и кальцитом — с другой.
В наши дни применяется для производства безобжиговых и высокообжиговых гипсовых вяжущих веществ, а также в качестве добавки для производства цемента.
Источник: DomChtoNado.ru
История использования алебастра
Поэтичную историю добычи и применения алебастра начал писать Плиний. Знаменитый иудейский историк рассказывал о минерале алабастрите, добываемом в египетском Алабастре и сирийском Дамаске. Из белого полупрозрачного камня в ту пору вытачивались бытовые емкости и светильники.
Небольшие сосуды для масла из белого минерала получались наиболее удачными. Потому-то на них перенеслось и за ними закрепилось название камня. Алабастаром в античные времена звалась вместительная бутылка с узким горлышком.
Маленький алабастр, изготовленный во времена Артаксеркса (о чем сообщала резная надпись на боку сосуда), был найден аж на Урале. На тысячу лет старше уральской находки развалины Кносского дворца острова Крит. Здесь природный алебастр использовался в качестве отделочного материала служебных помещений.
Высокие узкогорлые вазы из алебастра хранятся в московском музее имени Пушкина. Выточенные за три тысячи лет до наступления новой эры, они поражают воображение тонкостью работы и художественной выразительностью.
Стремление использовать белый камень для вытачивания подсвечников и масляных светильников объясняется физическими свойствами алебастра. Неверный свет тусклого пламени заставляет полупрозрачный или просвечивающий материал играть тенями, оживать. В эпоху информационного голода прошлых эпох алебастровые светильники устраивали целые представление домашнего театра теней…
Состав алебастра определяет его свойства
Алебастр отличается от простого гипса скрытокристаллическим характером породного массива. Твердые волокнистые образования микроскопического сечения пронизывают толщу минерала. Подобное строение обеспечивает и достаточную прочность, и заметную светопроницаемость камня.
В состав алебастра нередко входят примеси, тонирующие массив и украшающие камень узорами. Шелковистый отблеск поверхности, лунное свечение, слабо выраженная перламутровость алебастра нередко связаны с потерей влаги минералом.
Обезвоженный алебастр переходит в разряд ангидритов, однако во внешней выразительности обычно прибавляет. Прямой контакт обезвоженного алебастра с водой приводит к увеличению объема изделия, что чревато появлением трещин в стенках.
Бесцветные и оцвеченные разновидности алебастра встречаются широко и испокон века пользуются высоким спросом. Белоснежный беспримесный камень из окрестностей Пизы по сей день дает работу резчикам по камню.
Несколько менее презентабельный «жигулевский мрамор» идет на изготовление солонок и пепельниц, ночников и подсвечников. Рисунчатый алебастр самых различных естественных расцветок добывается на Украине. Красноватые и зеленоватые алебастры, окрашенные солями цветных металлов, встречаются в районах близкого соседства с месторождениями полезных ископаемых.
Алебастр: свойства, параметры, практика обработки
Славится алебастр свойством податливости и восприимчивости к усилиям мастера. Твердость алебастра невелика, и не превышает 2-х баллов по шкале Мооса. Плотность минерала – 2,33 г/см3. Способность к просвечиванию создает благоприятные условия для тонкой обработки с тщательной деталировкой и глубокой проработкой орнаментальных деталей.
Алебастр, цвет которого укладывается в палитру традиционных украшений, идет на изготовление бус. Более сложные изделия для ношения на одежде не используются в силу низкой прочности камня.
Обработка мягкого минерала не представляет сложности даже для начинающих мастеров. Однако шлифовка и финишная доводка алебастровых изделий требует особой осторожности. Практика показала, что лишь перламутровый порошок дает высокое качество полировки алебастра.
Сорта алебастра, непригодные для камнерезных работ, используются в индустрии. Термическая обработка и размол природного камня дают строителям и медикам прекрасное быстроотвердевающее вяжущее вещество.
Украшения из алебастра
Значение алебастра как минерала для изготовления украшений не снижается на протяжении последних тысячелетий. Если египетские фараоны и греческие цари украшали свои жилища преимущественно алебастровыми вазами, то сегодня в фаворе менее претенциозные интерьерные изделия.
Алебастр на фото в иллюстрациях к нашей статье представлен как интересными геологическими образцами, так и произведениями камнерезного искусства. Нужно, однако, различать лепные поделки из алебастра и скульптуры, вышедшие из-под резца мастера. Даже алебастровая галтовка, собранная в недорогие браслеты и ожерелья, впечатляет больше, нежели шаблонно отлитые фигуры.
Особая выразительность присуща ювелирным изделиям из алебастра. Браслет, набранный из бусин цвета сливок, перемежаемых клубочками золотой проволоки, выглядит свежо, смело и весомо. Обточенный кабошоном цветной алебастр превращается в привлекательные вставки для перстней, серег и кулонов. Изысканные резные миниатюры, не предназначенные для ношения, пополняют коллекции ценителей первозданной свежести самородного алебастра.
Многоярусные люстры с плафонами, выточенными из монолитного алебастра, весьма дороги, но чрезвычайно эффектны. Особенно уместны подобные изделия в парадных двусветных залах, оформленных в классических стилях.
Источник: finesell.ru
Особенности гипсового алебастра
Сегодня производство гипсового алебастра идет через термообработку природного двухводного гипса. Его выдерживают при температуре 150 – 180° в специальных аппаратах, там состав алебастра превращается в полуводный гипс. Этот продукт измельчается в тонкий порошок. Степень помола влияет на сферу применения вещества. Самая мелкая фракция – это медицинский гипс, более крупный – формовочный гипс, а самый крупный – строительный.
Сфера применения
Свое применение алебастр нашел в быту и в строительстве. Главное направление – строительные и ремонтные работы. Поскольку он является отличным связующим компонентом, алебастр строительный используют для заделки трещин, швов, выравнивания поверхностей, например, потолков. На фото и видео видно, как просто выполнить данные работы и как великолепно смотрится результат. Только надо помнить, что он не выдерживает высокую влажность, из-за этого недостатка его можно использовать исключительно в помещениях с влажностью не более 60 %. Чтобы улучшить его устойчивость к влаге, поверхность, обработанную алебастром, покрывают лакокрасочными пастами. Если же предстоит наносить алебастровое тесто на поверхность, которая сильно поглощает влагу, ее надо предварительно обработать грунтовкой. Нередко алебастром пользуются как добавкой, способной ускорить схватывание раствора.
Преимущества алебастра
Среди главных преимуществ алебастра – его экологическая безопасность. Этот материал из природных компонентов не может навредить здоровью. Он прекрасно поглощает шум, не горит, не пропускает воду. Его огнеустойчивость позволяет с его помощью создавать пожарозащитные покрытия. Покрытия алебастром выглядят ровно, устойчивы к образованию трещин.
Особенности использования
Алебастром пользоваться несложно. Однако нужно все делать очень быстро, ведь раствор алебастра начинает затвердевать через 6 минут после разведения водой. А спустя полчаса он станет полностью твердым. Поэтому тем, кто уже столкнулся с подобной проблемой и задается вопросом: как разводить алебастр, следует прислушаться к рекомендациям и делать растворы порционно. Ведь загустевший раствор не пригоден. Добавки в виде столярного или обойного клея немного продлевают жизнь раствору, и у вас будет немного больше времени на работу.
Подготовка раствора во многом напоминает принцип работы с клеем для обоев. Надо перемешать алебастр в пропорции 1 кг вещества на 0,6 л воды. Готовый раствор должен напоминать сметану. Наносить его надо сразу после размешивания, перерывов делать нельзя. Отзывы тех, кто часто использует данное вещество, подсказывают, что сразу после окончания работы надо хорошенько промыть весь инструмент и емкость. Иначе быстрое затвердевание алебастра сделает их непригодными к дальнейшему использованию.
Источник: mainavi.ru