Повітряні в’яжучі речовини - Матеріалознавство для мулярів
Залежно від вихідної сировини одержують наступні повітряні в'яжучі речовини: - будівельний гіпс та ангідритові цементи, що виготовляються з гіпсового каменю - двоводного сірчанокислого кальцію - CaS04-2H20; – повітряне вапно, одержуване з вапняку – вуглекислого кальцію СаС03; – магнезіальні в'яжучі речовини, що виробляються з магнезиту – вуглекислого магнію MgCOe, або доломіту – СаСОз MgC03.
Будівельним гіпсом (стара назва алебастр) називається тонкоподрібнений продукт випалу гіпсового каменю при температурі 150-170 °.
Виробництво. Гіпсовий камінь у вигляді двоводного гіпсу (CaS04-2H20) не має в'яжучих властивостей. Будучи подрібнений і змішаний з водою, він не загусає і не переходить у каменеподібний стан.
У той же час, CaS04-2H20 порівняно легко віддає воду, яка входить до його хімічного складу; і за нормальної температури 150-170° перетворюється на полуводный гіпс CaS04 0,5НгО. Порошок напівводного гіпсу при замішуванні водою швидко твердне, перетворюючись на камінь.
Отже, для отримання будівельного гіпсу необхідно природний гіпсовий камінь перетворити на напівводний гіпс. Для цього його обпалюють при температурі 150-170°, внаслідок чого відбувається часткове зневоднення гіпсового каменю за реакцією:
CaS04-2H20 = CaS04-0,5H20 + 1,5Н20.
У подрібненому вигляді напівводний сірчанокислий кальцій і представлятиме будівельний гіпс. Обпалюють гіпсовий камінь у сушильних барабанах, варильних котлах та шахтних млинах.
У барабані гіпс обпікають у шматках розміром до 15 мм. Барабан (рис. 1) є металевим циліндром, встановленим з нахилом на роликових опорах і приводним у обертання приводом.
Гіпсовий камінь подається по тічці 5 і просувається до опущеного кінця барабанавнаслідок його похилого обертання. З топки в барабан надходять гарячі димові гази, які проходять усередині барабана, стикаються з гіпсовим каменем та обпалюють його. Обпалений гіпс по лотку 6 вивантажується з барабана, подрібнюється в молоткових дробарках або кульових мальницях, після чого його відправляють на будівництво.
При випалюванні гіпсу у варильних котлах (мал. 2) гіпсовий камінь попередньо розмелюють до порошкоподібного стану, потім завантажують у забезпеченій мішалкою котел і «варять» порошок протягом 1,5-2 год. Котел забезпечений жаровими трубами, якими пропускають гарячі димові гази, щоб рівномірніше і швидше нагріти порошок гіпсового каменю в котлі. Обпалений гіпс вивантажують через спеціальний отвір у нижній частині котла та відправляють на склад.
У шахтних млинах (рис. 3) поєднується помел та випал гіпсу. У шахту млина гіпсовий камінь у вигляді щебеню надходить безперервно і потрапляє на сталеві біли, що обертаються з великою швидкістю. У нижню частину млина 70 під біли нагнітаються гарячі димові гази каналами. Дрібні частинки, що утворилися при помелі, виносяться гарячими газами з млина і потрапляють у пилоосаджувальні пристрої. У гарячому потоці газів частки гіпсового каменю зневоднюються до гіпсу напівводного.
З усіх способів найбільш широко застосовується випал гіпсу у варильних котлах, який, хоч і поступається за продуктивністю випалу гіпсу в барабанах і шахтних млинах, проте дає більш якісну продукцію, не забруднену золою палива.
Властивості. При змішуванні порошку гіпсу з водою утворюється пластичне клейке тісто, яке швидко загусає і переходить у каменеподібний стан.
Класична теорія твердіння мінеральних в'яжучих речовин, розроблена акад. А. А. Байковим, наступнимчином пояснює процеси, що протікають при твердінні гіпсу.
При змішуванні напівводного гіпсу з водою спочатку відбувається його розчинення до утворення насиченого розчину, а потім починається процес, зворотний тому, який мав місце при випалюванні: вже в розчиненому вигляді гіпс напівводний починає гідратуватися, приєднуючи 1,5 молекули води, по реакції:
CaS04-0,5H20 + 1,5Н20 = CaS04 + 2Н20.
