Технологическая линия по производству высокопрочного гипса

Гипсовый камень подвержен III виду коррозии при большой концентрации разрушающего элемента в среде. При малой концентрации новообразования становятся новыми центрами кристаллизации и происходит самозалечивание

CaSO4 ·2H2 O+Na2 SO4 +H2 O → Na2 SO4 ·nH2 O+CaSO4 ·2H2 O

Для защиты от этого вида коррозии используют гидроизоляционные материалы.

1.4. Показатели качества гипсового  вяжущего и методы их определения

Гипсовые вяжущие вещества характеризуются целым комплексом свойств, которые дают возможность оценить их качество и области применения.

К основным показателям качества относятся тонкость помола, водопотребность, сроки схватывания теста, механическая прочность, старение и др.

К вспомогательным показателям качества можно отнести плотность(насыпная и истинная), коэффициент размягчения, деформативность, огнестойкость, область применения, морозостойкость, химическая стойкость и др.

Тонкость помола

Характеризует степень измельчения гипсового вяжущего и выражается остатком в массовых процентах на стандартном сите №02, либо удельной поверхностью порошка вяжущего в м2 /кг (см2 /г). Обычно определяют внешнюю удельную поверхность гипсовых вяжущих, под которой понимают суммарную поверхность всех гипсовых кристаллов в единице объема или массы. Удельная поверхность гипсовых вяжущих, применяемых для строительных целей, определяемая методом воздухопроницания, находится в пределах 300…500 м2 /кг, а высокопрочных – 90… 120 м2 /кг. Тонкость помола влияет на водопотребность вяжущих, сроки схватывания и механическую прочность. Согласно ГОСТ 125 гипсовые вяжущие по степени помола подразделяются на вяжущие грубого (индекс 1), среднего (индекс 2) и тонкого (индекс 3) помола.

Водопотребность.

Водопотребность является важнейшим свойством гипсовых вяжущих и характеризует минимальное количество воды, необходимое для получения теста заданной консистенции. Отношение количества воды к массе гипсового вяжущего называется водогипсовым отношением (В/Г).

Водопотребность зависит от многих факторов: состава сырья, способа получения вяжущего и тонкости его помола. Для сопоставления свойств различных гипсовых вяжущих стандартом принята величина нормальной

густоты теста.

Нормальная густота (НГ) выражается значением В/Г в % или в долях единицы, которое обеспечивает гипсовому тесту, получаемому при затво-рении вяжущего водой, стандартную консистенцию, характеризующуюся растекаемостью теста из цилиндра (вискозиметр Суттарда). Диаметр лепешки из теста нормальной густоты должен быть в пределах 180 ±5 мм.

Теоретически для гидратации полугидрата сульфата кальция необходимо 18,62% воды от массы вяжущего. Практически для получения теста нормальной густоты из (3-полугидрата сульфата кальция требуется 50…70%, для а-полугидрата сульфата кальция – 30…40%, для ангидритовых вяжущих – 30…35%. Водостойкие гипсовые вяжущие в зависимости от состава и технологии получения могут иметь нормальную густоту от 30 до 65%. Вода, остающаяся в гипсовом камне после гидратации испаряется, образуя в нем поры и капилляры, отрицательно влияющие на физико-технические свойства вяжущих.

Сроки схватывания определяются временем от момента затворения гипсового вяжущего водой до начала и конца схватывания, определяемые при помощи прибора Вика. Начало схватывания – время (мин) от момента затворения вяжущего водой до момента, когда свободно опущенная игла прибора Вика после погружения в гипсовое тесто не доходит до дна на 1…1.5 мм. Конец схватывания – время (мин) от момента затворения вяжущего водой до момента, когда свободно опущенная игла погружается в тесто на глубину не более 1 мм.

Сроки схватывания зависят от модификационного состава гипсовых вяжущих. Быстротвердеющие вяжущие в основном содержат двугидрат, медленнотвердеющие – ангидрит. Содержание той или иной модификации в гипсовом вяжущем определяется режимом обжига гипса, регулируя который можно получать вяжущие с требуемыми свойствами по срокам схватывания. В большой степени на сроки схватывания влияют тонкость помола вяжущих, водовяжущее отношение, длительность и условия хранения гипсовых вяжущих и другие факторы.

В зависимости от сроков схватывания гипсовые вяжущие делятся на 3 группы: быстротвердеющие, нормальнотвердеющие и медленнотвердеющие. Наиболее эффективным способом регулирования сроков схватывания гипсовых вяжущих является применение соответствующих добавок .

Механическая прочность затвердевшего гипсового вяжущего определяется по результатам испытаний стандартных образцов на изгиб и (или) сжатие после твердения определенное время в соответствующих условиях в зависимости от вида вяжущего.

При стандартных режимах твердения прочность высушенных образцов в 2 и более раз выше прочности образцов через 2 ч после формования. Так прочность образцов из строительного гипса через 2 ч составляет 4.. .6 Мпа, а сухих 10…16 Мпа, из формовочного гипса соответственно – 6…8 и 18…20 Мпа, из высокопрочного – 15.. .20 и 35.. .40, супергипса – 22.. .30 и 60.. .70 Мпа.

Механическая прочность затвердевшего гипсового камня зависит от его плотности. По Б.Г. Скрамтаеву прочность пропорциональна четвертой степени его плотности. Я.И. Вихтером предложена зависимость между прочностью на сжатие Ксж и средней плотностью рср гипсового камня в сухом состоянии:

Rсж =К* рср 3,1

'где К – коэффициент, численно равный прочности гипса при средней плотности, равной 1; рср – средняя плотность затвердевшего гипса, г/см3 .

Чем выше коэффициент К, тем более эффективно применение гипсо-даого вяжущего при изготовлении изделий.

Увеличение плотности за счет снижения водогипсового отношения и интенсивного уплотнения является эффективным мероприятием, способствующим повышению прочности.

Старение высокопрочных гипсовых вяжущих веществ – это изменение их свойств (водопотребности, сроков схватывания, прочности) во время хранения может быть естественным и искусственным.

При естественном старении происходит изменение свойств гипсовых вяжущих при обычных температурах в естественных условиях хранения. Положительная роль естественного старения проявляется до 20…30 сут их хранения. При дальнейшем хранении прочность снижается, увеличивается водопотребность и частичная перекристаллизация мелких частичек двугидрата сульфата кальция в более крупные. По этой причине гипсовое вяжущее необходимо хранить в закрытых емкостях (силосах).

Искусственное старение – изменение свойств гипсовых вяжущих путем ускорения процесса старения до нескольких минут за счет частичной гидратации вяжущего искусственным оводнением. Оводнение осуществляется в закрытых смесителях путем обработки вяжущего насыщенным водяным паром при температуре 100°С и выше. В результате такой обработки вяжущее приобретает пониженную водопотребность и на 20…30% повышенную прочность. Хранить такое вяжущее следует не более 10 сут.

Плотность. Значения истинной, насыпной в уплотненном и в рыхлом состоянии плотности гипсовых вяжущих составляют соответственно 2,6.. .2,75 г/см3 , 1200… 1450 и 800… 1100 кг/м3 . Её определяют по ГОСТ 6427.

Удельная поверхность. Внешняя удельная поверхность гипсовых вяжущих веществ – это суммарная поверхность всех зерен в единице объема или массы. Полная удельная поверхность – это сумма внешней поверхности и поверхности пор и капилляров. На удельную поверхность влияет размер, форма и микроструктура частиц вяжущего, которые зависят от способа производства вяжущих.

Внешняя удельная поверхность гипсовых вяжущих, применяемых для строительных целей, находится в пределах 0,3…0,5 м /г, а высокопрочных -0,09…0,12м2 /г.

Водостойкость гипсовых вяжущих оценивается по коэффициенту размягчения.

Высокопрочные гипсовые вяжущие в зависимости от величины коэффициента размягчения делятся на:

неводостойкие (НВ) – Кр < 0,45;

средней водостойкости (СВ) – 0,45 < Кр < 0,6;

повышенной водостойкости (ПВ) – 0,6 < Кр < 0,8 ;

водостойкие (В) – Кр > 0,8.

Неводостойкость гипса объясняется высокой растворимостью двугидрата сульфата кальция, его высокой проницаемостью и расклинивающим действием молекул воды при проникании в межкристаллические полости (эффект Ребиндера). Структура затвердевшего гипсового камня характеризуется высокой сообщающейся пористостью, удлиненными кристаллами двугидрата сульфата кальция, которые имеют между собой точечные соединения, имеющие тенденцию к разрыву при небольших напряжениях, и полости, в которые проникает вода, ослабляя связи и растворяя двугидрат. В.П. Балдин отмечает и еще одну причину – это развитие кристаллизациного давления за счет перекристаллизации мелких кристаллов двугидрата.

Деформативность.

Высокопрочное гипсовое вяжущее при твердении обычно имеет расширение около 0,2 %.

Огнестойкость.

Материалы из гипсовых вяжущих обладают повышенной огнестойкостью. Это обусловлено тем, что при воздействии огня затрачивается значительное количество теплоты на испарение кристаллизационной воды, выделяющейся при дегидратации двугидрата сульфата кальция, и образованием в процессе дегитратации сильно развитой пористой структуры гипса, имеющей высокий коэффициент термического сопротивления. Решающее влияние на свойства гипсовых вяжущих, изготовленных из природного сырья или гипсосодержащих отходов, оказывает способ их производства и вид основного оборудования.

Свойства гипсовых вяжущих в зависимости от способа их изготовления и применяемого оборудования для тепловой обработки

Вид агрегата для гидратации	Вид вяжущего	Нормальная густота вяжущего (В/Г)	Сроки схватывания		Прочность высушенных образцов, Мпа
			начало	конец	при изгибе	при сжатии
Вяжущие из природного гипсового сырья
Вращающаяся печь	Р-полугидрат	0,73	13	28	4,8	11,2
Гипсоварочный котел	Р-полугидрат	0,64	9	22	5,2	14,0
Колосниковая печь	Многофазовое вяжущее (штукатурный гипс)	0,60	6	35	5,1	15,5
Автоклав	а-полугидрат	0,38	10	22	12,3	40,4
Вяжущие из гипсосодержащих отходов производства
Вращающаяся печь	р-полугидрат	0,74	5	13	4,7	11,0
Гипсоварочный котел	р-полугидрат	0,92	14	45	6,2	12,5
Гипсоварочный котел(без кристаллизации)	Р-полугидрат	0,71	6	16	4,0	10,2
Колосниковая печь	многофазовое вяжущее	0,56	6	20	6,7	20,8
Автоклав	а-полугидрат	0,39	13	26	11,7	43,9

1.5. Правила приемки, маркировки, транспортирования  и хранения продукта 

Правила приемки

Приемку вяжущего производят партиями. Каждая партия должна состоять из вяжущего одного вида и марки и оформлена одним документом о качестве.

Размер партии устанавливают в зависимости от годовой мощности предприятия в следующем количестве:

500 т – при годовой мощности  свыше 150 тыс. т;

200 т – при годовой мощности  от 50 до 150 тыс. т;

65 т – при годовой мощности  до 50 тыс. т.

При отгрузке вяжущего в судах размер партии устанавливают по согласованию изготовителя и потребителя.

Приемку вяжущих техническим контролем предприятия-изготовителя производят на основании данных производственного контроля и приемо-сдаточных испытаний.

Производственный контроль включает в себя периодические испытания сырья и вяжущего, проводимые в объемах и в сроки, установленные действующей на предприятии технологической документацией.

По данным приемо-сдаточных испытаний назначают вид и марку вяжущего.

Приемо-сдаточные испытания включают испытания вяжущего каждой партии по всем показателям качества, предусмотренным нормативно-технической документацией на конкретный вид вяжущего.

Партия вяжущего принимается и может быть отгружена, если результаты приемо-сдаточных испытаний по:

пределам прочности при сжатии и изгибе образцов в возрасте 2 ч;

срокам схватывания;

тонкости помола;

удовлетворяют требованиям нормативно-технической документации на вяжущие данного вида.

Перечень приемо-сдаточных испытаний, необходимых для приемки партии, может быть изменен или дополнен в соответствии с требованиями нормативно-технической документации на конкретный вид вяжущего.

Для проведения приемо-сдаточных испытаний от каждой партии из потока вяжущего при его транспортировании от мелющего агрегата отбирают точечные пробы в порядке, установленном ГОСТ 23789-79 и подготавливают из них одну объединенную пробу.

При получении неудовлетворительных результатов приемо-сдаточных испытаний по какому-либо показателю проводят повторные испытания вяжущего по этому показателю на удвоенном количестве проб.

Для проверки правильности назначения вида и марки вяжущего предприятие-изготовитель определяет прочность вяжущего каждой партии в сроки, установленные нормативно-технической документацией.

Результаты приемо-сдаточных испытаний заносят в журнал по форме обязательного приложения. Журнал приемо-сдаточных испытаний должен быть пронумерован, прошнурован и опечатан сургучной или гербовой печатью.

Журнал приемо-сдаточных испытаний является официальным документом, удостоверяющим качество продукции.

В случае получения неудовлетворительных результатов при повторных испытаниях служба технического контроля предприятия-изготовителя бракует всю партию вяжущего.