30780 0

Введение

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

Модели и штампики;

Оттискные материалы;

Литейные формы;

Огнеупорные формовочные материалы;

Модель — это точная копия твердых и мягких тканей полости рта пациента; модель отливают по оттиску анатомических поверхностей полости рта, и впоследствии ее используют для изготовления частичных и полных зубных протезов. Литейную форму применяют для изготовления зубного протеза из металлических сплавов.

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

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

Химический состав гипса

Состав

Гипс - дигидрат сульфата кальция CaS04 - 2Н20.

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

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

Обожженный гипс (обычный медицинский гипс)

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

Модельный гипс

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

Супергипс

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

Применение

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

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

Процесс затвердевания

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

Полагают, что процесс затвердевания гипса происходит в следующей последовательности:

1. Некоторое количество полугидрата сульфата кальция растворяется в воде.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Клиническое значение

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

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

Основы стоматологического материаловедения
Ричард ван Нурт

Гипс, или гидросульфат кальция – это минерал, широко используемый в строительстве, медицине и скульптурном литье. В готовом виде он представляет собой порошок, который смешивается с водой, после чего постепенно высыхает, приобретая высокую жесткость. Его цвет может быть белым, серым или с оттенками бурого, розового, желтого или красного. Твердость минерала по шкале Мооса 2 балла.

Добыча гипса

Минерал встречается в виде вкраплений в осадочные породы. Его частицы представлены в виде чешуйчатых или мелкозернистых масс. Его залежи обычно встречаются в глинистых осадочных породах. Внешне они напоминают мрамор. Минерал добывают шахтным способом. Подземные залежи откалывают от общей массы точечными взрывами. Добытый гипсовый камень доставляется на поверхность, после чего размалывается в порошок. Изначально он имеет повышенную влажность, поэтому осуществляется его первичная просушка, а в дальнейшем выпекание на протяжении нескольких часов. Выходящий из печи гипс уже полностью готов к использованию.

Технологический процесс может включать дополнительные способы очистки состава от примесей, что зависит от применяемого сырья. Если требуется производство гипса для медицинских целей, то он очищается более качественно для повышения связующих свойств.

Преимущества гипса как материала

Гипс обладает рядом достоинств, которые позволяют ему значительно превосходить подавляющее большинство прочих материалов, применяемых в строительстве, а также других сферах. К неоспоримым его преимуществам можно отнести:

• Небольшой вес.
• Легкое смешивание при приготовлении растворов.
• Быстрое застывание.
• Короткий период высыхания.
• Умеренная твердость.

К безусловным преимуществам гипса относится возможность его легкой шлифовки. Благодаря этому можно поправить форму сделанного из него изделия. В зависимости от предмета или поверхности это можно делать , или специальной .

Перечисленные свойства, являющиеся преимуществами материала, могут отличаться в зависимости от степени помола, очистки и наличия пластификаторов. Его принято классифицировать по степени сжатия. По данному критерию существует 12 видов гипса. Данный показатель измеряет в количество килограмм на сантиметр квадратный, которые необходимо приложить, чтобы провести разрушение материала. Число в номенклатурном наименовании обозначает данное количество килограмм. К примеру гипс с маркировкой 5 имеет верхнюю точку сжатия 5 кг/см2.

Где применяется гипс

Существует 3 основных направления применения данного материала:

• Медицина.
• Скульптура.
• Строительство.

Медицинское использование

Очищенный порошок гипса используется для создания бандажа для блокировки конечностей, что необходимо для срастания сломанных костей. Для этого его разводят в воде, готовя жидкий раствор. В нем вымачиваются бинты, которыми и делается перевязка. После застывания армированный бинтами раствор приобретает жесткость, полностью защищая загипсованную конечность от нежелательного воздействия.

Для медицинских целей применяется только мелкий помол гипса, обеспечивающий высокую монолитность после схватывания. Помимо применения для лечения переломов он также используется в стоматологии. С его помощью делаются слепки зубов для дальнейшего изготовления имплантов. С появлением более современных не пачкающих материалов данный способ отходит в прошлое.

Гипс в скульптуре

Использование гипса нашло свое применение в художественном творчестве, в частности создании скульптур. Для этой цели используется высококачественный помол без примесей, подобный тому, что и в медицине. Существует два способа его применения. Первый предусматривает вырезание произведений из крупных гипсовых камней, а второй обыкновенное литье. Резьба по гипсу уже практически не применяется, поскольку получаемые произведения имеют внешние дефекты, что обусловлено неоднородностью природного материала. Кроме того такой способ производства требует большого мастерства и существенных временных затрат. Гораздо проще заливать гипсовый раствор в формы. Он достаточно быстро застывает, благодаря чему имея литьевую форму такое производство можно поставить на поток.

Гипсовые изделия далеко не вечны, ведь их твердость по шкале Мооса всего 2 балла, что конечно меньше чем бетона, набирающего 4-5 баллов. При механическом воздействии он разрушается. Все же к достоинствам гипса можно отнести ремонтопригодность, ведь изделия из него могут склеиваться, а получаемые швы легко затираются наждачной шкуркой. После шлифовки дефекты при достаточном мастерстве можно полностью скрыть.

Строительное использование

Чаще всего гипс применяют для создания штукатурок. В отличие от цементных или известковых составов, они обладают более удобной консистенцией для работы. При средней температуре +20 градусов продолжительность высыхания таких штукатурок всего 7 дней. За это время они полностью набирают свою прочность, что в 4 раза скорее, чем в случае с бетоном.

Из гипса изготовляют и шпаклевки. В них применяется более мелкая фракция помола чем в штукатурках, благодаря этому получаемая в результате поверхность обладает высокой гладкостью. Это особенно важно если требуется проведение поклейки обоев, а тем более окраски.

Из гипса льются декоративные изделия для отделки. Из него изготовляют:

• Стеновые 3D панели.
• Стеновую плитку.
• Лепнину.
• Багеты.
• Колонны.
• Пилястры.
• Молдинги.
• Орнаменты.
• Дизайнерские розетки.

Подавляющее большинство гипса производимого для строительных целей используется для изготовления гипсокартона. Он применяется в качестве ровного основания для быстрого возведения межкомнатных перегородок и подвесных потолков. Также с помощью гипсокартона осуществляется выравнивание большой кривизны стен.

Использование гипса для создания элементов декора

Гипсовый порошок отличный материал для производства украшений интерьера. Чаще всего из него делают стеновые 3D панели, а также различные изделия для имитации античной архитектуры. С появлением полиуретана такие предметы интерьера начали делать из него, но гипс по-прежнему остается доступным материалом, который используют при желании сделать подобные украшения своими руками. Для этого в продаже по вполне умеренным ценам предлагаются 3D формы из пластика или силикона для проведения литья. При их использовании применяются чистые составы гипса. В идеале подходит скульптурная разновидность, но ее стоимость слишком высока, что экономически невыгодно. Более удачным выбором будет использование зернистого гипса, продаваемого в магазинах под названием алебастр.

Для производства алебастр разбавляется водой в равных пропорциях. Получаемый жидкий состав заливается в форму, после чего она встряхивается для обеспечения выхода пузырьков воздуха. Лучше всего ее устанавливать на вибрационный станок. Его наличие позволяет готовить раствор с меньшим добавлением воды, что в дальнейшем положительно повлияет на прочность. Форма оставляется до момента схватывания алебастра. Обычно в летнее время для этого достаточно 25-30 минут. После извлечения из нее изделия оно уставляется для просыхания, а форма может использоваться повторно необходимое количество раз.

Поскольку обычно глубина формы около 20-25 мм, то при температуре воздуха в +20 градусов полное высыхание литья занимает около 3 суток. После этого изделие может использоваться по предназначению.

При использовании форм их нужно смазывать, чтобы обеспечить нормальный выход литья. Это можно делать техническим вазелином, но проще и дешевле всего применять обыкновенное рафинированное подсолнечное масло.

Особенности работы с гипсовыми штукатурками

Штукатурки на основе гипса могут применяться для нанесения на минеральные поверхности. В первую очередь они подходят для покрытия стен из кирпича, бетона, газобетона, керамзитобетона и т.д. Также они используются для выравнивания потолков.

Хотя штукатурки и шпаклевки на основе гипса и обладают хорошей адгезией, подготовка поверхности с нанесением грунтовки глубокого проникновения обязательна. Это позволяет создать непроницаемую пленку между основанием и гипсом, препятствующую отдачи влаги стене или потолку. Благодаря этому гарантируется, что на период высыхания штукатурка будет иметь достаточно воды для нормального течения химической реакции кристаллизации между смешанным помолом гипса. В дальнейшем это обеспечит более высокую твердость материала и устойчивость к механическим повреждениям.

Обычно гипсовую штукатурку можно наносить на поверхность с толщиной слоя от 0,5 до 3 см. Отдельные производители предлагают гипсовые смеси с добавлением особых пластификаторов и прочих примесей, благодаря чему вполне возможно оштукатуривание с большой толщиной слоя.

Для штукатурки на основе гипса характерно менее выраженное сползание материала. Благодаря этому они нуждаются в меньшем количестве подрезок наплывов. Все это способствует более высокой производительности труда при их применении.

Гипс легко впитывающий влагу материал, потому штукатурки и шпаклевки на его основе малопригодны для использования в ванных комнатах. В условиях повышенной влажности возможность разрушения слоя многократно увеличивается. Для решения данной проблемы выпускаются специальные влагозащитные полимерные составы, но даже с их использованием, все равно надежнее цементные штукатурки.

«Гипс» - имеет старое греческое происхождение и применялось для обозначения обожженного гипса или алебастра

Гипс является широко распространенным породообразующим минером осадочных пород.

] * 2H 2 O

Химический состав

CaO - 32,57 %, SO3 - 46,50 %, Н2О - 20,93 %. Обычно чист. В виде механических примесей устанавливаются: глинистое вещество, органические вещества (пахучий гипс), включения песчинок, иногда сульфидов и др.

Разновидности
1. Селенит - волокнистый гипс с шелковистым блеском. Применяется для обозначения полупрозрачного гипса, проявляющего своеобразные луноподобные светлые рефлексы.

Кристаллографическая характеристика

Сингония моноклинная

Класс призматический в. с. L2PC. Пр. гр. А2/п (C 6 2h). а0 = 10,47; b0 = 15,12; с0 = 6,28; β = 98°58′. Z = 4.

Кристаллическая структура

Согласно данным рентгенометрии, отчетливо выступает слоистая структура этого минерала. Два листа анионных групп 2–, тесно связанные с ионами Са2+, слагают двойные слои, ориентированные вдоль плоскости (010). Молекулы Н2О занимают места между указанными двойными слоями. Этим легко объясняется весьма совершенная спайность , столь характерная для гипса. Каждый ион кальция окружен шестью кислородными ионами, принадлежащими к группам SO4, и двумя молекулами воды. Каждая молекула воды связывает ион Са с одним ионом кислорода в том же двойном слое и с другим ионом кислорода в соседнем слое.

Главные формы: Облик кристаллов. Кристаллы, благодаря преимущественному развитию граней {010}, имеют таблитчатый, редко столбчатый или призматический облик. Из призм наиболее часто встречаются {110} и {111}, иногда {120} и др. Грани {110} и {010} часто обладают вертикальной штриховкой.

Друза кристаллов

Форма нахождения гипса в природе

Облик кристаллов. Образует толсто- и тонкотаблитчатые кристаллы

Часты двойники характерные по виду - так называемые "ласточкины хвосты".

Двойники срастания часты и бывают трех типов:

1. галльские контактные двойники по (100),
2. парижские контактные двойники по (101)
3. реже встречаются крестообразные двойники прорастания по (209). Отличить их друг от друга не всегда легко.

Два первые типа напоминают ласточкин хвост.
Галльские двойники характеризуются тем, что ребра призмы m{110} располагаются параллельно двойниковой плоскости, а ребра призмы l{111} образуют входящий угол, в то время как в парижских двойниках ребра призмы l{111} параллельны двойниковому шву.

Физические свойства гипса

Агрегаты. Встречается в виде плотных (алебастр), зернистых, землистых, листоватых и волокнистых агрегатов (атласный шпат), искривленные кристаллы, конкреции и пылевидные массы.

В пустотах встречается в виде друз кристаллов.

В трещинах иногда наблюдаются асбестовидные параллельно-волокнистые массы гипса с шелковистым отливом и расположением волокон перпендикулярно к стенкам трещин. На Урале такой гипс называют селенитом. В тех случаях, когда гипс кристаллизуется в рыхлых песчаных массах, он в своей среде содержит множество захваченных песчинок, отчетливо заметных на плоскостях спайности крупных кристаллических индивидов (так называемый репетекский гипс).

Оптические

• Цвет гипса белый. Отдельные кристаллы часто водяно-прозрачны и бесцветны. Бывает окрашен также в серый, медово-желтый, красный, бурый и черный цвета (в зависимости от цвета захваченных при кристаллизации примесей).
• Черта белая.
• Блеск стеклянный.
• Отлив на плоскостях спайности перламутровый; матовый, у волокнистых разностей - шелковистый.
• Прозрачный или просвечивает.
• Показатели преломления Ng = 1,530, Nm = 1,528 и Np = 1,520.Nm = b; (+)2V = 58°, с: Ng = 52°. Сильная дисперсия г > и {001}.

Механические

• Твердость 2 (царапается ногтем). Весьма хрупок.
• Плотность 2,32.
• Спайность по {010} весьма совершенная, по {100}, соответствующая слоям из молекул Н2O;и {011} ясная; спайные выколки имеют ромбическую форму с углами 66 и 114°.
• Излом ступенчатый, зернистый, занозистый.
• Плоскости скольжения {010}

Химические свойства

Обладает заметной растворимостью в воде. Замечательной особенностью гипса является то обстоятельство, 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»- Ca . 1/2 H2O.

В воде, подкисленной H2SO4, растворяется гораздо лучше, чем в чистой. Однако при концентрации H2SO4 свыше 75 г/л растворимость резко падает. В HCl растворим очень мало.

Диагностические признаки

Сходные минералы

Хорошо диагностируется по малой твердости (царапается ногтем) и весьма совершенной спайности. По спайности можно отщеплять тонкие листочки. Листочки гибкие. Похож на ангидрит , но более мягкий и в отличие от него царапается ногтем.

Для кристаллического гипса характерны весьма совершенная спайность по {010} и низкая твердость (царапается ногтем). Плотные мраморовидные агрегаты и волокнистые массы узнаются также по низкой твердости и отсутствию выделения пузырьков CO2 при смачивании HCl.

Сопутствующие минералы. Галит , ангидрит, сера , кальцит .

Происхождение и нахождение

Гипс в природных условиях образуется различными путями.

• В значительных массах он отлагается осадочным путем в озерных морских соленосных отмирающих бассейнах. При этом гипс наряду с NaCl может выделяться лишь в начальных стадиях испарения, когда концентрация других растворенных солей еще невысока. При достижении некоторого определенного значения концентрации солей, в частности NaCl и особенно MgCl2, вместо гипса будут кристаллизоваться ангидрит затем уже другие, более растворимые соли. Следовательно, гипс в этих бассейнах должен принадлежать к числу более ранних химических осадков. И действительно, во многих соляных месторождениях пласты гипса (а также ангидрита), переслаиваясь с пластами каменной соли, располагаются в нижних частях залежей и в ряде случаев подстилаются лишь химически осажденными известняками.
• Весьма значительные массы гипса возникают в результате гидратации ангидрита в осадочных отложениях под влиянием действия поверхностных вод в условиях пониженного внешнего давления (в среднем до глубины 100–150 м) по реакции: CaSO4 + 2H2O = CaSO4 . 2H2O

При этом происходят сильное увеличение объема (до 30 %) и в связи с этим, многочисленные и сложные местные нарушения в условиях залегания гипсоносных толщ. Таким путем возникло большинство крупных месторождений гипса на земном шаре. В пустотах среди сплошных гипсовых масс иногда встречаются гнезда крупнокристаллических, нередко прозрачных кристаллов («шпатоватый гипс»).

• В полупустынных и пустынных местностях гипс очень часто встречается в виде прожилков и желваков в коре выветривания самых различных по составу горных пород. Нередко образуется также на известняках под действием на них вод, обогащенных серной кислотой или растворенными сульфатами. Встречается, наконец, в зонах окисления сульфидных месторождений, но не в столь больших количествах, как этого можно было бы ожидать. Дело в том, что в подавляющем большинстве случаев в сульфидных рудах в том или ином количестве присутствуют пирит или пирротин , окисление которых (особенно первого) существенно увеличивает содержание серной кислоты в поверхностных водах. Подкисленные же серной кислотой воды значительно увеличивают растворимость гипса. Поэтому в ряде месторождений гипс более обычен в верхних частях зон первичных руд, где он в трещинах встречается вместе с другими сульфатами.
• Сравнительно редко гипс наблюдается как типичный гидротермальный минерал в сульфидных месторождениях, образовавшихся в условиях низких давлений и температур. В этих месторождениях он иногда наблюдается в виде крупных кристаллов в пустотах и содержит включения халькопирита , пирита, сфалерита и других минералов. Многократно устанавливались псевдоморфозы по гипсу кальцита, арагонита , малахита , кварца и других минералов, так же как и псевдоморфозы гипса по другим минералам.

Редким примером эндогенного (гидротермального) гипса могут служить прозрачные монокристальные массы, наросшие поверх щеток кристаллов цеолитов в полостях габброидов Талнахского месторождения (Норильская группа, Красноярский край).

Типичный морской химический осадок. По происхождению и нахождению в природе тесно связан с ангидритом. Может образовываться при дегидратации ангидрита. Образуется также в зоне выветривания сульфидов и самородной серы (так называемые гипсовые шляпы). Как и ангидрит, гипс иногда может быть гидротермального происхождения, встречаясь в продуктах фумарольной деятельности.

Месторождения

Осадочные месторождения гипса распространены по всему земному шару и приурочены к отложениям различного возраста. На перечислении их останавливаться не будем. Укажем лишь, что на территории России мощные гипсоносные толщи пермского возраста распространены по Западному Приуралью, в Башкирии и Татарии, Архангельской, Вологодской, Нижегородской и других областях. Многочисленные месторождения позднеюрского возраста устанавливаются на Северном Кавказе, в Дагестане, Туркмении, Таджикистане, Узбекистане и др.

Хорошо известны его месторождения в районе Джирдженти, Сицилия; в Парижском бассейне, Франция; в Северной Германии; в районе Кракова, Польша; в Зальцбурге, Австрия; в Чихуахуа, Мексика; в штатах Нью-Йорк и Мичиган, США; в провинциях Онтарио и Нью-Брансуик (Хилсборо), Канада, и других местах.

Практическое применение

Практическое значение гипса велико, особенно в строительном деле.

1. Модельный или лепной (полуобожженный) гипс применяется для получения отливок, гипсовых слепков, лепных украшений карнизов, штукатурки потолков и стен, в хирургии, бумажном производстве при выделке плотных белых сортов бумаги и пр. В строительном деле он употребляется как цемент при кирпичной и каменной кладке, для набивных полов, изготовления кирпичей, плит для подоконников, лестниц и т. п.
2. Сырой (природный) гипс находит применение главным образом цементной промышленности в качестве добавки к портландцементу, каменный материал для ваяния статуй, различных поделок (особенно уральский селенит), в производстве красок, эмали, глазури, при металлургической переработке окисленных никелевых руд и др.

Используется в производстве вяжущих строительных минералов (строительный гипс, алебастр - полуобоженный гипс, цемент), в медицине, бумажной промышленности, в качестве удобрения. Селенит применяется как недорогой поделочный камень.

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ. Теряя воду переходит в ангидрит (дегидратация).

Дегидратация гипса происходит постепенно; сначала он превращается в полугидрат Ca *0,5Н2О, затем в растворимый ангидрит y-Ca, далее в нерастворимый ангидрит (i-Ca и, наконец, при температуре выше 1500° в вероятную модификацию

При нагревании в условиях атмосферного внешнего давления, как показывают термограммы, гипс начинает терять воду при 80–90 °С, и при температурах 120–140 °С полностью переходит в полугидрат, так называемый модельный, или штукатурный, гипс (алебастр). Этот полугидрат, замешанный с водой в полужидкое тесто, вскоре твердеет, расширяясь и выделяя тепло.

Главные линии на рентгенограммах : 4,29(10) - 3,06(6) - 2,87 (7) - 2,68(6) - 2,07(6) - 1,79(5).

Старинные методы. Под паяльной трубкой теряет воду, расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На угле в восстановительном пламени дает CaS.

цена

практичность

внешний вид

простота изготовления

трудоемкость при использовании

экологичность

Итоговая оценка

Представляет собой осадочный минерал, встречающийся в природе в виде пластов осадочной породы. Это кристаллы белого, прозрачного цвета, имеющие всевозможные оттенки от желтоватого до красного. Образуется минерал вследствие испарения воды, насыщенной кальцием.

Сегодня гипс широко известен как строительный материал, используемый для отделочных и штукатурных работ. Он также используется в архитектуре и ландшафтном дизайне.

Добыча, из чего делают гипс

Гипс добывают на месторождениях путем подрыва гипсосодержащей породы. Далее руду транспортируют на заводы в виде гипсовых камней. Их дробят в специальных дробилках, а затем сушат для выпаривания имеющейся в них влаги.

Сухие фракции измельчаются в мельницах до состояния порошка и отправляются в печь для обжига. Порошок обжигается на протяжении 1-2 часов при температуре 150-160 градусов. На выходе получается мелкодисперсная смесь белого цвета, полностью готовая к использованию.

Месторождения

Гипс распространен повсеместно на территории России. Основными местами добычи гипса являются Владимирская, Архангельская и Иркутская области, Средняя Азия, Поволжье, Башкирия и Западное Приуралье. Среди других стран можно отметить Испанию, Тунис, Грецию и Марокко.

Месторождения гипса возникают ввиду следующих факторов:

1. Выветривание залежей соли.
2. На местах соляных озер образуется в виде химического осадка.
3. Является сопутствующей породой на старых месторождениях нефти, серы и ангидритов.
4. Часто залежи минерала обнаруживают в устьях древних рек.

На видео — как добывают и перерабатывают гипс на заводе Форман:

Состав

По химическому составу — это водный раствор сульфата кальция. Его химическая формула — Ca ? 2H2O. При нагревании до 140 градусов из его кристаллической решетки выделяется вода, в результате чего образуется так называемый полуводный гипс.

Если продолжить нагрев минерала, то образуется строительный (обожженный) гипс. Такой материал используют в виде порошка. Если к такому порошку вновь добавить воду, то вода присоединится к сульфату кальция, а материал обретет твердость.

Отстойник

Для отделения гипса и песка из водной смеси используются специальные устройства, называемые гипсоотстойниками. Они позволяют собирать гипс и песок в отдельную емкость, а воду направлять в систему слива. Отстойник необходимо подключать между мойкой и сливной трубой.

Добавки для гипса

Поскольку гипс состоит из довольно хрупкого вещества — кальция, то для улучшения качества получаемого материала, к нему добавляют различные вещества и примеси.

Пропитки

Гипсовые поверхности являются пористыми, поэтому требуют пропитки специальными составами. Поры заполняются, а после высыхания поверхность считается готовой к дальнейшей покраске. В качестве пропитки обычно используют натуральную олифу.

Если ее нет, то можно воспользоваться раствором жидкого стекла или клеем ПВА. После нанесения состава необходимо дождаться его полного высыхания, а лишь затем приступать к покраске поверхности.

Пластификатор

При помощи таких добавок как пластификаторы удается изменять , а также контролировать степень его текучести. Кроме того, некоторые виды пластификаторов способны придавать готовым гипсовым изделиям дополнительную прочность. В целом отмечается повышение темпов производства изделий из гипса, более эффективное и рациональное использование оборудования.

Гидрофобизатор

Гидрофобизирующие составы, предназначенные для введения в гипсовые растворы, служат для уменьшения водопоглощения гипса с сохранением его паропроницаемости. Это позволяет избежать появления конденсата на поверхности гипса даже при возникновении резкой разницы температур.

Помимо этого, такие добавки увеличивают прочность затвердевшего изделия или гипсовой поверхности и защищают его от образования плесени и грибков. Гидрофобизатор проникает в поры гипса и начинает действовать сразу после высыхания.

Принцип работы гидрофобизатора

Лак

Лаки используются для отделки уже готовых гипсовых поверхностей. Дело в том, что необходимо уменьшить впитывающую способность гипса, то есть, закрыть его поры. Для этого рекомендуется пропитать поверхность олифой или лаком. Лучше использовать водорастворимые лаки на основе акрила или смолы.

Такой состав проникает глубоко в поры гипса, а на его поверхности образует тонкую и прочную пленку, обладающую хорошей адгезией. Такая поверхность будет надежно защищена от влаги. Для примера можно назвать несколько разновидностей лака для гипса: «Изоплен», «Dulux Trade Acrylic», «Izo Sol».

Клей

Некоторые виды клея используются в качестве добавок в гипсовые растворы. Это не только увеличивает прочность готовых изделий, но и повышает их водостойкость. Большинство видов клея способствует более медленному схватыванию раствора. Используются обычно клей ПВА, костный клей, обойный клей (КМЦ) и другие разновидности клеевых составов.

Краска (пигмент)

С целью придания необычных цветов, используются порошкообразные железоокисные пигменты. Они выпускаются в виде порошка различного цвета. Пигменты не растворяются в воде, органических растворителях и прочих жидких средах, поэтому цветной гипс не утратит своей окраски с течением времени.

Такие пигменты не выгорают на солнце и не изменяют своего цвета. Пигментный порошок смешивается с сухим гипсом и равномерно распределяется по всему его объему.

Замедлитель схватывания

Гипс склонен к очень быстрому застыванию, поэтому рекомендуется использовать замедлители схватывания, способные повысить живучесть гипсового раствора. Количество такой добавки зависит от ее вида. В качестве добавок используются тартраты натрия, представляющие собой соли винной кислоты, а также цитраты натрия (соли лимонной кислоты).

На практике выгоднее добавлять в воду для раствора обычную лимонную кислоту. Кроме этого, в качестве замедлителей также используют клей ПВА, жидкое стекло, животный клей, препарат «Декстрин» или уже готовые сухие смеси.

Модификатор

Полимерные добавки, вводимые в гипсовый раствор, способны модифицировать его, создавая гипсополимерные композиты. В зависимости от количества вводимого модификатора изменяются свойства затвердевшего изделия.

При минимальном их количестве увеличивается прочность и повышается стойкость к разрушению на открытом воздухе. Если ввести много модификатора, то изделие приобретет водонепроницаемость, морозостойкость, а также повысится его износостойкость.

Обычно модификаторы выпускаются в виде сухого порошка белого цвета. Для использования модификатора необходимо порошок растворить в воде, которая будет применяться для затворения гипса.

Как действуют модификаторы на прочностные качества гипсовых растворов

Чем растворить гипс

Сухая гипсовая смесь растворяется обычной водой. Чем выше температура воды, тем быстрее происходит реакция перехода жидкого раствора в твердое состояние. После затвердевания гипс водой не растворяется.

Однако если хранить затвердевшее гипсовое изделие или просто кусок застывшего гипса в условиях высокой влажности, то постепенно прочность гипса уменьшается, и гипс становится хрупким. Для повторного использования застывший гипс прокаливают в печи для удаления излишков влаги, а затем перемалывают в порошок.

Как увеличить прочность и сделать его крепче

Для повышения прочности гипсовых поверхностей или изделий рекомендуется вводить в раствор специальные добавки. Это полимерная фибра, различные виды клея (КМЦ, ПВА, костный клей), известь-пушонка, бура, жидкое стекло. Отличные результаты дает армирование гипсовых поверхностей полимерной монтажной сеткой.

Чтобы придать гипсовому изделию прочность, сравнимую с прочностью керамики, его на сутки погружают в насыщенный раствор алюмокалиевых квасцов. Затем изделие нужно нагреть до температуры 550 градусов. Вы будете удивлены его прочностью.

Как сделать гипс в домашних условиях

Гипс широко применяется в быту для изготовления всевозможных изделий. Для его приготовления в домашних условиях требуется заготовить сухой гипсовый порошок, воду и посуду для размешивания состава. В посуду заливают воду, а затем медленно всыпают туда сухую смесь, постоянно помешивая раствор.

Делать все нужно аккуратно, но быстро, так как гипс может застыть раньше, чем будет из нее что-либо изготовлено. Весь процесс приготовления должен занимать не более 2 минут. Рекомендуется использовать холодную воду.

Концентрация раствора должна быть по густоте как жидкая сметана. Если раствор получается слишком жидкий, то добавьте еще немного сухой смеси. Но осторожно, так как добавлять воду для разбавления излишне сухого раствора нельзя.

Полученную смесь необходимо использовать как можно быстрее. Если раствор успел затвердеть, то его применять уже недопустимо. Поэтому работайте с небольшими порциями гипсовой смеси.

Видео расскажет, что используют в качестве пластификатора для гипса при создании изделий из него своими руками:

Сколько в среднем стоит данный строительный материал

Стоимость сухого гипсового порошка является вполне доступной для населения. Она зависит от расфасовки порошка, фирмы-производителя и стоимости транспортной доставки в ваш регион. Средняя цена 1 килограмма строительного гипса составляет от 50 до 90 рублей. Медицинский гипс стоит дороже. Его стоимость может доходить до 150 рублей за килограмм.