Гипс строительный основные свойства и применение в строительстве: строительный, полимерный, скульптурный, формула, фото, акриловый, плотность,сколько сохнет, чем отличается от алебастра, виды, марки, свойства, чем можно заменить

гипсовые бетоны и бетонные изделия

Благодаря быстрому схватыванию и твердению, гипс используется, в первую очередь, в качестве вяжущего при изготовлении гипсового бетона и бетонных изделий. Гипс способен хорошо связывать многие виды заполнителей: от опилок и бумаги до шлака. Изделия на основе гипсовых вяжущих имеют низкую объемную массу — 1000-1200 кг/м3. Для того, чтобы снизить объемную массу и теплопроводность изделий, гипсовое тесто затворяется избытком воды, либо в него вводятся порообразователи.

У гипсовых бетонов есть ряд слабых сторон, в определенной мере ограничивающих их применение: недостаточная водостойкость, склонность к объемной деформации, приводящей к короблению армированных изделий из гипса, подверженность их арматуры коррозии. Эти недостатки могут быть во многом устранены с помощью введения в его состав извести и гидравлических добавок.

Путем введения в состав гипсового бетона некоторых полимеров можно значительно повысить его водостойкость, придав гипсу свойство несмачиваемости, а гидрофобно-пластифицирующие добавки в совокупности с вибрационным уплотнением позволяют значительно снизить водогипсовое отношение и повысить не только водостойкость, но прочность изделий.

Гипс, затворенный водным раствором карбамидной смолы, приобретает интенсивные свойства, что наделяет изделия из такого гипса, высушенные при температуре 60-70°С, высокой прочностью и водонепроницаемостью. А в качестве армирующего материала может выступать древесина, камыш, рубленое стекловолокно, нетканое стекловолокнистое полотно, стеклянные пряди.

Для того, чтобы армировать гипсовый бетон и гипсобетонные изделия металлом, необходимо предварительно покрыть арматуру коррозиеустойчивыми лаками.

Для производства гипсовых бетонов используют не только природный гипсовый камень, добываемый в карьерах, но и гипсовые и гипсосодержащие отходы производства химической промышленности, в также вторичное сырье — отработанные гипсовые расходные материалы со строек и гипсовые изделия, получаемые при демонтаже и сносе зданий и сооружений.

Гипсовый бетон находит применение в производстве множества изделий, о большинстве из которых мы расскажем в дальнейшем: искусственный камень, гипсовые панели, перегородочные плиты, архитектурные детали, теплоизоляционные изделия и многое другое.

Что такое алебастр? Описание, свойства, применение и цена алебастра. Что такое алебастр и гипс: особенности применения в строительстве

Самый простой и недорогой способ укрепить ствол дерева счастья или другой поделки — гипсовая или алебастровая заливка. Развести гипс или алебастр для топиария можно в отдельной емкости или непосредственно в горшке. Первый способ предполагает разведение жидкого раствора, второй — густого (чтобы удерживать ствол). Каждый вариант имеет свои преимущества и недостатки, но на практике оба способа применимы.

Как развести гипс — 2 способа заливки

Жидкая заливка

Развести гипс (алебастр) жидким раствором уместно, для маленького горшка, где вымесить густую смесь будет проблематично. Кроме того, жидкий гипс создает идеально ровную поверхность, что удобно для дальнейшего декора топиария. Однако для высыхания понадобится не менее 24 часов (в зависимости от объема горшка). Именно этот способ —

оптимальный и самый удобный для заливки топиария.

Сухой гипс разводится с теплой водой в пропорции 1к1, вымешивается до однородного состояния и заливается в горшок до нужного уровня. Ствол предварительно фиксируется пластилином ко дну кашпо. Рекомендуем сразу вымыть емкость и венчик для замеса: гипсовая смесь быстро схватывается, а алебастр твердеет за несколько секунд.

Густая заливка в горшке

Густая гипсовая заливка отлично подходит для больших, широких или неглубоких емкостей и уместна, если необходимо продолжить работу над деревом счастья как можно быстрее: раствор застывает за 3-4 часа.

В горшок засыпаем сухой гипс, немного ниже необходимого уровня. Медленно добавляем теплую воду, вымешиваем раствор до получения густой, сметанообразной массы. Вставляем в нужном положении ствол топиария. Очень важно не переборщить с водой: в жидкой заливке ствол будет заваливаться, а время высыхания увеличится.



Подробно,

Название алебастр применимо сразу к двум разновидностям материалов.

Так называют строительный гипс (диаквасульфата кальция), а также кальцит (карбонат кальция). Эти материалы сильно отличаются друг от друга, но исторически сложилось, что к ним применялось одинаковое название. Если рассматривать гипсовый состав, то он более мягкий. Его твердость по шкале Мооса равна 2. Его вполне можно расцарапать ногтем. Кальцит более твердый минерал, он имеет оценку 3 по шкале Мооса. Такой материал можно поцарапать только металлическим предметам. Эти вещества отличаются и по химическим свойствам. Гипсовый минерал инертен к соляной кислоте, в то время как карбонат кальция вступает с ней в бурную реакцию. В наши дни при упоминании алебастра обычно имеется в виду диаквасульфат кальция, являющийся одним из основных материалов современного строительства.

Свойства строительного алебастра

Это довольно древний строительный материал, о чем можно судить по старинным изделиям, изготовленным на его основе. Их производство датировано 4 тыс. до нашей н.э. Вещество в готовом к применению виде представляет собой порошок белого цвета. Допускаются у него различные оттенки, от желтого до розового. Его получают в результате температурной обработки гипсового камня. Он разогревается и запекается, в результате чего высушивается и меняет свои свойства. Переработанный таким образом камень перемалывается в готовый строительный алебастр.

При замешивании порошка с водой тот затвердевает порядка 15 минут, плюс-минус зависит и от внешних условий, температуры воды и величины фракции помола. Во время химического процесса кристаллизации материал выделяет тепло и немного увеличивается в объеме.

Обычно принято считать алебастр и гипс одним и тем же материалом, но на самом деле это не так. Первый является просто дешевой разновидностью второго. Гипс используется в очень широкой сфере, к примеру, строительстве, стоматологии, травматологии и скульптуре. Применение алебастра узконаправленно. Он предназначен только для строительной сферы.

Для алебастра характерно наличие крупнозернистой фракции, что существенно ускоряет процесс его схватывания. Это способствует повышению адгезии при склеивании с инородными поверхностями. Крупная фракция весьма ценное свойство, но уменьшает прочность. В связи с этим отдельные разновидности мелкого гипса, к примеру, используемого в стоматологии, намного прочнее, чему способствует меньшая пористость.

При использовании алебастра обеспечивается вполне достаточная твердость. Благодаря этому получаемые из него изделия устойчивые к механическим нагрузкам и разрушению. Для алебастра характерно быстрое застывание, в связи, с чем при его использовании необходимо работать быстро.

Где применяется алебастр

После смешивания сухого алебастра с водой получается очень эластичный раствор, значительно превосходящий цементные смеси. Он легкий, при этом может наносится толстым слоем без риска образования трещин. Хотя данный материал и не столь твердый как бетон, уступая ему в 2 раза по шкале Мооса, но превосходит по устойчивости низкокачественные цементно-песчаные штукатурные смеси.

Обычно производители алебастра предлагают его в виде штукатурных и шпаклевочных сухих смесей.

А материал, который продается под названием именно алебастр, зачастую применяется менее масштабно. Его обычно замешивают с водой для выравнивания стен. Такая штукатурная смесь очень хорошо прилипает к различным поверхностям. Помимо минеральных материалов, таких как камень, кирпич или бетон, его также используют на синтетических поверхностях, в том числе пенопласте и пенополистироле.

Высокая скорость высыхания обеспечивает алебастр. Виды и применение. Свойства и раствор. Особенности определенными преимуществами. В связи с этим его зачастую используют для заделки штроб, оставшихся после электромонтажных работ или прокладывании сантехнических труб в стенах. Смесь из алебастра очень быстро застывает, надежно удерживая коммуникации внутри штробы. С его помощью осуществляется закрепление в стенах для установки и света.

Из алебастра также как из многих специализированных составов гипса можно изготавливать различные поделки, используя технологию литья. Приготовленный раствор жидкой консистенции заливается в специальные формы, предварительно смазанные маслом или техническим вазелином, после чего застывает. В дальнейшем твердое изделие извлекается из формы.

Это любимый материал для мастеров занятых ручным изготовлением лепнины. Нанесенная алебастровая масса обрабатывается резцами, в результате чего получаются разнообразные розетки, колонны и прочие элементы декора стилизованные под античность. Поскольку для алебастра характерно быстрое застывание, то в этом случае могут применяться различные добавки, чтобы замедлить данный процесс и дать мастеру время, для отработки деталей.

Повышенная эластичность материала позволяет его применять для проведения незначительных ремонтных работ, к примеру, заделки трещин, швов и отверстий на стенах. Состав хорошо проникает в узкие полости и надежно схватывается, полностью скрывая подобные дефекты. Если он накладывается тонким слоем, то буквально через пару часов при благоприятных температурных условиях можно переходить к следующему этапу отделки. Подготовленное таким образом основание может применяться для поклейки обоев.

Алебастр используется и как клеящий материал. Его применяют для фиксации потолочных багетов, а также готовой гипсовой лепнины. Материал нашел свое применение и при создании столешниц. Они выливаются в формы, после чего полируются. Специальная обработка пропиточными составами делает столешницы влагозащищенными, и повышает устойчивость к истиранию.

В состав алебастра может добавляться песок, что увеличивает его вес, уменьшает стоимость и продлевает время полного схватывания. Хотя алебастр. Виды и применение. Свойства и раствор. Особенности и весьма универсальный, но абсолютно непригоден для выполнения стяжки пола или кладки кирпича. Он не может выдерживать значительные нагрузки, и больше применяется для проведения отделочных работ, когда важна не прочность, а декоративный эффект.

Преимущества алебастра

Популярность данного материала в строительстве обусловлена рядом достоинств, которые его выделяют на фоне других цементных и полимерных растворов. К его преимуществам можно отнести:

  • Огнеупорность.
  • Высокая эластичность.
  • Ускоренный набор прочности.
  • Повышенная адгезия.
  • Быстрое высыхание.
  • Экологичность.

Первичное схватывание раствора из чистого алебастра составляет от 5 до 15 минут. Окончательная жесткость достигается за 2 часа. Таким образом, при его использовании техническая пауза между различными этапами работ многократно сокращается. Благодаря экологичной безопасности алебастра его можно использовать при оформлении интерьера в детских комнатах.

Приготовление раствора

Сначала в емкость набирается вода, после чего засыпается сам порошок. Алебастр добавляется постепенно с постоянным перемешиванием. Его нельзя готовить большими порциями, поскольку он быстро сохнет, значительно превосходя в этом обыкновенные гипсовые штукатурки. Конечно в случае заливки форм, его можно подготовить большими порциями.

При замешивании удобнее всего пользоваться устанавливая ее на , или . В том случае если работа выполняется вручную, то после засыпания порошка в воду лучше дать ему время для ее поглощения. После этого перемешивание будет осуществляться гораздо легче. Это позволит избежать комков. В отличие от цементных составов, раствор на алебастровой основе нельзя в дальнейшем «омолаживать» водой, чтобы вернуть ему эластичность и использовать дальше. После первых признаков схватывания его лучше выбросить, пока он не превратится в камень прямо в ведре.

В том случае если раствор нужен для проведения заделки штроб, то стоит соблюдать пропорцию замешивания 2 частей материала к 1 части воды. Это оптимальная консистенция, обеспечивающая высокую скорость застывания. Для заливки форм удачнее всего пропорция 50 на 50.

Чтобы увеличить срок жизнедеятельности алебастрового раствора можно использовать вполне доступные дополнительные компоненты. С этой целью на этапе замешивания можно добавлять обычный сухой обойный порошок. Стоит отметить, что в этом случае скрепляющее свойство и набранная конечная твердость алебастра будет снижена. Если постоянно закрывать емкость, из которой набирается раствор, то в ней он будет сохраняться эластичным немного дольше.

Кальцитовые виды алебастра

Карбонат кальция – это более древний отделочный материал, добываемый в виде камня, который обрабатывается резным и шлифовальным оборудованием. Именно этот минерал впервые начали называть алебастр, поскольку в древности его массовая добыча и переработка осуществлялось в Египте в городе Алебастрон. Этот минерал при распиле на тонкие листы пропускает свет. Благодаря этому раньше его использовали для установки в окна вместо стекла. Особенно это было популярно в средневековых церквях. Характерно, что при перегреве листы теряют прозрачность и не пропускают свет, пока не остынут. Этот материал имеет ленточный рисунок как мрамор, что объясняется его смещением в слоях горных пород.

Алебастр – это мягкий на ощупь, белового цвета строительный гипс. Применяется он на разных стадиях строительства. Но как нужно разводить алебастр, чтобы консистенция была по максимуму эффективной? Ответим на этот вопрос по порядку.

Для начала нужно узнать о материале поподробнее. Алебастр — это экологически чистый стройматериал, имеющий в составе природные минералы. Также этот материал имеет лучшие звуконепроницаемые и водонепроницаемые качества.

При покупке алебастра убедитесь, что он полностью очищен от посторонней грязи, это особенно актуально при оштукатуривании стен и выравнивании впадин. Проверить стройматериал на качество можно поиском надписи «Очищенная смесь». Если она имеется, то материал имеет максимальное качество и может применяться даже при самых ювелирных работах.

Процесс разведения

Для разведения материала используйте разрезанный резиновый мяч, это нужно для того, чтобы смесь не оставалась на стенках посуды и максимально использовалась при строительных работах. Если мяча нет, то возьмите ведро или кастрюлю и вденьте туда полиэтиленовый пакет. После проведения работ пакет можно просто выкинуть, а использованное ведро останется чистым. На заметку, разведенный алебастр быстро отвердевает и его уже нельзя будет повторно развести.

Пропорции состава при разведении

Алебастр замешивается, так же как и шпаклевка. Что раствор был максимум полезным, нужно правильно подобрать пропорции состава. На 1 килограмм материала приходится 0,5 литра воды или известкового раствора.

После замешивания нужно подождать несколько минут, после чего приступать к строительным работам. Смесь засыхает примерно через 3–4 часа, поэтому не стоит уходить на обед, не завершив работы.

Стоит знать, что алебастр должен добавляться в воду, а не наоборот, для размешивания можно использовать дрель с насадкой от миксера, или на крайний случай шпатель. Размешивать нужно, не оставляя даже маленьких комков.

Вот и все! Правильное замешивание залог эффективности и долговечности смеси.

Время чтения ≈ 3 минут

Само слова «алебастр» пришло к нам из Греции. Оно подсказывает, что такой материал применялся и в античности. Во времена Древней Греции так называли кальцит (карбонат кальция). Сейчас это слово в основном служит для именования гипса — диаквасульфата кальция.

Многим не ясно: в чем разница между гипсом и алебастром? Гипс — очень мягок, его даже ногтем легко поцарапать. Кальцит же более прочен, повредить его можно только с помощью стальных инструментов. Кальцитовый алебастр вступает в реакцию с соляной кислотой, гипс в этом случае будет инертным. В наше время термин «алебастр» не имеет уточнений: кальцитовый он или гипсовый, так что речь всегда идет именно о гипсовой разновидности.

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.

Технические характеристики алебастра

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.

Гипс известен человечеству уже более 5000 лет и благодаря своим качественным характеристикам активно использовался при проведении отделочных, ремонтных, строительных работ, а также в качестве декорирующего материала. В настоящее время его применение не потеряло своей актуальности, а только приобрело новые формы в виде алебастра.

Понятие и способ производства

Алебастр или строительный гипс – тонкий порошок, производимый путем обжига и последующего помола, из гипсового камня, при термической обработке 150-180 градусов. В результате получается сухая мелкозернистая смесь, которая при смешивании с водой, в определенной пропорции, снова превращается в гипс.

Применение алебастра

Строительный гипс широко используется в ремонте квартир, домов, коттеджей и т.п. С его помощью можно легко устранить любые дефекты и неровности поверхности: заделать трещины, отверстия, швы (в кирпичной, бетонной кладке, гипсокартоне), различные щели, например между оштукатуренной стеной и плинтусом и многое другое.

Отдельно следует отметить использование алебастра при электромонтажных работах, когда необходимо замазать штробы или закрепить в стене подрозетник. Незаменим данный материал и в декорировании интерьера, в частности монтаже лепнины и ее ремонте. Ведь не секрет, что многие стилистические направления предусматривают установку по периметру потолка, различных багетов, фризов и отдельных элементов из гипса. Учитывая относительно большой вес декора, требуется его тщательная фиксация к основанию, обеспечить которую может только алебастр.

Почему алебастр?

Чтобы ответить на вопрос, необходимо разобраться в особенностях строительного гипса и отметить его основные достоинства, главным из которых является – быстрое схватывание. По сравнению с другими аналогичными сухими смесями, алебастр отличается минимальным временем первичного схватывания от 5 до 15 минут, при этом окончательный набор прочности происходит за 2-2,5 часа. Такие показатели позволяют существенно повысить производительность работ и ускорить темп их выполнения. Например, штукатурные работы или выравнивание стен по маякам. Достаточно установить профили, на основание, используя алебастр и уже через 15 минут, можно начинать наносить штукатурный раствор.

Помимо этого следует отметить:

  • Огнестойкость – алебастр не горит и противодействует распространению возгорания.

  • Высокие связующие характеристики.

  • Быстрый набор прочности.

  • Экологичность – алебастр не способен нанести вред здоровью человека, так как производится исключительно из натурального природного материала, без добавления токсичных химических веществ.
Более того, строительный гипс способен самостоятельно регулировать уровень влажности в помещении или как говорят профессионалы «дышать». При необходимости он поглощает лишнюю влагу и потом отдает ее, когда воздух в комнате становится очень сухим.

Приготовление раствора

Для производства раствора понадобится сухой алебастр и вода, в пропорциях 2:1, зависит от конкретной задачи. Например, чтобы заделать штробы, лучше уменьшить количество жидкости, до получения более густого гипсового теста.

Процесс замешивания очень схож с приготовлением обойного клея. В емкость наливается холодная вода и только потом, при постоянном помешивании, засыпается алебастр. Следует помнить, что жизнеспособность гипсового раствора, около 15 минут, поэтому лучше готовить его в небольших количествах, ровно столько, сколько получиться использовать за указанное время. Повторное перемешивание с добавлением воды не допускается, так как алебастр уже потеряет свои первоначальные свойства.

Если необходимо продлить «жизнь» алебастру, то в готовый раствор можно добавить немного обойного клея и закрыть тару полиэтиленовым пакетом. Тогда время схватывания строительного гипса увеличится, без потери его качественных и эксплуатационных характеристик.

Рекомендуем также

Применение гипсовых вяжущих



Применение гипсовых вяжущих.
В строительстве по масштабам применения тисовые вяжущие уступают цементам и извести, но используются весьма широко.
Затраты топлива на изготовление тонны гипсового вяжущего в четыре раза ниже, чем на производство тонны цемента.
Гипсовые изделия отличаются гигиеничностью, небольшой средней плотностью (1200…1500 кг/м3), высокой пористостью (30…60%), огнестойкостью, архитектурной выразительностью, высокими теплои звукоизоляционными свойствами.

В штукатурных работах применяют гипсовые вяжущие всех марок, среднего и тонкого помола, нормального и медленного твердения. Добавка гипсовых вяжущих ускоряет схватывание известково-песчаных растворов и повышает прочность штукатурного слоя, придает его поверхности гладкость и белизну.

Гипсовые вяжущие марок Г-2…Г-7 применяют для изготовления гипсовых деталей и гипсобетонных изделий — панелей для перегородок, листов сухой штукатурки, для приготовления растворов для внутренней штукатурки и получения гипсоцементно-пуццолановых вяжущих.

Гипсовые вяжущие марок Г-5…Г-25 тонкого помола с нормальными сроками схватывания применяют для изготовления форм и моделей фарфоровых, фаянсовых и других керамических изделий.
Гипсовые вяжущие служат основой для приготовления мастик для приклеивания листов сухой штукатурки.
Вяжущие низких марок используют для гипсовой заводки, в которой обрабатывают паклю при конопатке перегородок, оконных и дверных проемов.

При изготовлении гипсовых изделий гипсовые вяжущие иногда затворяют водными растворами синтетических смол, в результате получается материал — полимергипс. Он плотнее обычного гипса, обладает высокой механической прочностью (до 30 МПа), постоянством объема, малой водопроницаемостью, повышенным сопротивлением истиранию.

Перевозят гипсовые вяжущие в мешках или без упаковки, навалом. При этом их предохраняют от увлажнения и загрязнения.
Даже при хранении в сухих условиях гипсовые вяжущие быстро теряют активность, обладая высокой гигроскопичностью (через три месяца хранения потеря активности составляет примерно 30%).
Высокая гигроскопичность и низкая водостойкость гипсовых вяжущих приводят к потере прочности изделий во влажных условиях.

Гипсовые вяжущие стимулируют коррозию черных металлов — арматуры, сетки, проволоки, гвоздей — особенно во влажных условиях.
В отличие от других гипсовые вяжущие можно применять без заполнителей и наполнителей, не боясь появления трещин, так как они не дают усадки и, напротив, при твердении увеличиваются в объеме.
При необходимости заполнителями могут служить древесные опилки, стружка, костра, а также легкие пористые материалы — шлаки, керамзит, шлаковая пемза и др.

Формовочный гипс, подобно строительному, в основном состоит из Са504 •0,5НаО. Это чистый от примесей полуводный гипс тонкого помола с нормальными сроками схватывания марок Г-5…Г-25.
Объемное расширение — не более 0,15%, водопоглощение затвердевшего вяжущего не менее 30 % по массе. Его используют для изготовления форм и моделей фарфоровых, фаянсовых и других керамических изделий.

Высокообжиговыми гипсовыми вяжущими являются ангидритовый цемент и эстрих-гипс, они медленно схватываются и твердеют.
Ангидритовый цемент получают обжигом природного гипсового камня при температуре 600…800 °С с последующим его помолом со следующими добавками, служащими катализаторами твердения:
известь—2…5 %;
смесь сульфата натрия с железным или медным купоросом — по 1 % каждого;
обожженный (при 900 °С) доломит—3…8 %;
гранулированный доменный шлак—10…15 % по массе.
Железный и медный купорос уплотняют поверхность затвердевшего цемента, препятствуют появлению выцветов на изделиях.

Ангидритовый цемент получают также без обжига — путем измельчения указанных выше добавок с природным ангидритом Са504.
Ангидритовый цемент медленно схватывается (начало схватывания — не ранее 30 мин, конец — не позднее 24 ч) и твердеет.
Марки по прочности на сжатие: 50, 100, 150, 200. Применяют ангидритовый цемент для приготовления штукатурных и кладочных растворов, бетонов, стяжек под линолеум, для устройства бесшовных полов и искусственного мрамора.

Эстрих-гипс получают обжигом природного гипсового камня или ангидрита при температуре 900…1000 °С с последующим тонким измельчением.
При обжиге происходит не только полное обезвоживание, но и частичное разложение ангидрита с образованием СаО (до 5%).
При смешивании вяжущего с водой оксид кальция СаО действует как катализатор твердения.
Эстрих-гипс применяют для штукатурных и кладочных растворов, изготовления искусственного мрамора, устройства мозаичных полов.

Изделия из высокообжиговых ангидритовых вяжущих прочны (до 20 МПа), мало тепло- и звукопроводны, по сравнению с изделиями из строительного гипса более морозо- и водостойки, менее ползучи, хорошо сопротивляются истиранию.

Ганч и гажа — среднеазиатское и закавказское названия гипсосодержащих вяжущих веществ. Их получают обжигом при температуре 170 °С и выше и последующим помолом местных камневидных пород, содержащих гипс (20…60%) и глину (80…40%).
Вяжущее — порошок белого цвета — с водой образует пластичное тесто, которое легко формуется, сравнительно быстро схватывается и твердеет.
С давних пор ганч и гажа известны как материалы для штукатурки, скульптуры, объемно-пластического декора — резьбы и отливок различных деталей.

Во влажном состоянии ганч и гажа легко режутся, дают возможность разнообразной и мельчайшей проработки рельефа (низкого и высокого). Резные ганч и гажа имеют белую матовую приятную для глаз поверхность.
Сухая поверхность их служит хорошим основанием для росписи.

Гипсовые изделия и свойства как строительный материал для строительства

🕑 Время чтения: 1 минута

Гипс является одним из широко используемых строительных материалов, в основном в дизайне интерьеров. Обсуждаются свойства и изделия из гипса для использования в качестве строительного материала в строительных работах. В качестве поверхностных материалов используется гипс. Его применение заметно в строительстве стен и потолков. Использование гипса также может производиться в полевых условиях в виде гипса. Он также изготавливается в виде сборного блока, как гипсокартон, который покупается во время установки.

Производство гипса для использования в строительстве Гипс представляет собой минерал от белого до серого цвета, встречающийся в земной коре. Он химически известен как водный сульфат кальция (CaSO4.2h3O), который получают путем добычи полезных ископаемых из обширных жил. Он приобретает различные формы. В некоторых местах он выглядит как песок. Гипсовый камень, который называют алебастром, имеет свойство вырезать любые скульптурные формы. Этот камень полупрозрачный по своей природе. Он состоит примерно на 30% из связанной воды в естественном состоянии.Эту воду удаляют из него путем непрерывного нагревания до получения белого порошкообразного состояния.

Рисунок: Схема производства гипса

Процесс производства гипса Производство гипса можно разделить на следующие этапы:
  1. Земляные работы
  2. Дробление
  3. Шлифование
  4. Прокаливание
  5. Охлаждение и измельчение
  6. Упаковка
Раскопки включают сбор материалов из их источника, в основном путем добычи полезных ископаемых. Их также можно увидеть отложенными в морской воде или озере. Затем его измельчают на частицы размером примерно 25 мм и подвергают измельчению. Следующим основным этапом в его производстве является нагрев измельченного материала, его еще называют прокаливанием. Здесь его частицы нагреваются до 100-190 градусов Цельсия, в результате чего частицы теряют три четверти воды. Этот процесс называется неполным прокаливанием или процессом слабого горения. Что можно представить химическим уравнением:

CaSO 4 .2H 2 O = CaSO 4 .1/2 H 2 O + 3/2 H 2 O

CaSO 4 .1/2 H 2 O = гипс

Температура далее повышается выше 190 градусов по Цельсию, что приводит к сильному горению или полному прокаливанию:

CaSO 4 .2H 2 O = CaSO 4 +2H 2 O

CaSO 4 = Гипс-ангидрит

Для изготовления гипсокартона и штукатурного материала в качестве сырья используется добытый гипс. Синтетический гипс используется в большем количестве для производства. Влажный известняк, представляющий собой комбинацию кальция и воды, в сочетании с сульфатом, образующим сульфат кальция или гипс, называется химическим гипсом или синтетическим гипсом.

Зачем использовать гипс в строительных работах? Способность гипса создавать удобную и эстетичную атмосферу в качестве строительного материала повышает требования к гипсу. Это природный продукт, который широко доступен. Он не имеет запаха. В настоящее время многие элементы внутренней и внешней конструкции в основном определяются гипсовыми конструкциями или гипсовыми изделиями.Продвижение гипсового строительства в непрерывном процессе связано с его сокращением времени и стоимости строительства. Со временем гипсовые изделия приобретают все более высокие свойства, такие как повышенная огнестойкость, акустические свойства для шумоизоляции и т.д.

Рисунок: Гипсовые стеновые панели и потолки, используемые для интерьера офиса

Свойства гипса как строительного материала В этом разделе объясняются свойства, заложенные в гипсе, что способствует его огромному спросу в строительстве. Основными свойствами гипсовых изделий являются:

Огнестойкость гипса Он огнестойкий по своей природе. Они предотвращают распространение огня, что обеспечивает безопасность жизни. Теперь эта устойчивость гипса к огню обусловлена ​​​​присутствием воды, которая присутствует в гипсовых изделиях. Скажем, в гипсокартоне толщиной 15 мм содержится почти 3 литра кристальной воды. Когда огонь приближается к воде, он испаряется, в результате чего на гипсовом изделии образуется защитный слой.Это поможет остановить распространение огня на другие материалы.

Рис. Огнестойкость гипса

Негорючее свойство гипса

Как объяснялось, нагревание гипсовых изделий приводит к нагреванию кристаллов воды, присутствующих в гипсовом материале. Это обезвоживание гипса при нагревании называется прокаливанием. Прокаливание приводит к покрытию материалов, которое предотвращает их возгорание и позволяет материалу рядом с ними поддерживать более низкую, более безопасную температуру.

Даже после полного прокаливания кристаллов воды остаток будет вести себя как изолирующий слой, пока не отделится. Гипс считается хорошим антипиреном из-за его негорючести и способности задерживать распространение огня на несколько часов в зависимости от того, в какой степени используются гипсовые изделия.

Акустические свойства гипса Изделия из гипса

разработаны с акцентом на звукоизоляционные свойства. Другие методы, такие как каменная кладка, будут работать хорошо, что обычно используется при большей толщине, которая в настоящее время считается менее требовательной по сравнению с гипсом.

Гипсокартон

специально разработан для снижения шума и предотвращения реверберации. Включение воздушного пространства между двумя сплошными гипсовыми стенами обеспечивает более высокие акустические характеристики за счет ограничения прохождения шума. Например, вместо каменной стены толщиной 110 мм мы можем установить гипсокартон толщиной 75 мм для достижения тех же звуковых характеристик.

Термические свойства гипса

Тепловые свойства, обеспечиваемые гипсовой конструкцией, обеспечивают хороший баланс влажности и температуры в помещении.Гипсовые конструкции с полостями, такие как гипсокартон или опалубка с гипсом, придают дополнительные изоляционные свойства.

Использование гипсокартона во внутренней отделке действует как пароизоляция, препятствующая влажности в помещении.

Типы гипсовых изделий и их применение
  • Гипсокартонные плиты — Гипсокартон представляет собой панели, используемые в качестве перегородок и для облицовки стен и потолков.
  • Используется для декоративной штукатурки — Сочетание гипсового порошка с водой позволяет получить гипсовую штукатурку, которая способствует формированию красивых эстетически привлекательных облицовок для потолков или стен.Они помогают в лепке, а также в формировании.
  • Используется для стен и потолка
  • Блоки из гипса, используемые в качестве перегородок и плитки
  • Используется для самовыравнивающихся стяжек
  • ДВП с гипсом

Преимущества гипса как строительного материала Совокупностью выдающихся преимуществ обладает гипс как строительный материал. Некоторые из основных преимуществ перечислены ниже:
  • Обеспечивает гладкую поверхность — Это   , используемый в качестве гипсового материала, при правильном выполнении мы получим гладкую белую поверхность без трещин и шрамов.Это важное свойство, когда речь идет об отделке помещений.
  • Balance Indoor Atmosphere — Натурального происхождения. Они имеют естественную способность уравновешивать климат в помещении, а также влажность.
  • экологически чистый
  • огнестойкий натуральный
  • Имеет высокую тепло- и звукоизоляцию
  • Обладает хорошими эстетическими и функциональными свойствами — Использование гипсовых изделий в рамках бюджета способствует творчеству архитекторов.Он предлагает множество потрясающих вариантов дизайна.
  • Простота монтажа — Используя гипсовые изделия, например, для внутренней конструкции стены, нам достаточно закрепить каркас и заполнить швы. Весь процесс чистый, простой и быстрый. Использование гипсовой штукатурки в качестве финишной отделки снижает объем работ по дополнительной покраске. Белая отделка сама по себе придает чистый вид.
  • Разнообразие гипсовых изделий — Доступен широкий ассортимент гипсовых изделий, отвечающих ряду практических и эстетических требований.Выбор нужного продукта осуществляется с помощью уникальных пакетов, предоставляемых производителями при соответствующей технической поддержке.
Подробнее о Строительные материалы в Строительство

Строительство Гипс — Обзор

[7]
[7] S Austin, США / Уминд Субтропические (Горячие Лето и мягкие зимы)

PCM / графит композит: Tm = 21 °C, Ts = 19 °C

парафиновый воск: Tm = 21.7 ° C, TS = 18,7 ° C

Инкапсулированные органические материалы: Tm = 23 ° C, TS = 22 ° C

Инкапсулированные октадекана: Tm = 25,3 ° C, TS = 26,3 °C

Слой гипсокартона разной толщины, расположенный в 3 разных местах.

Создан график заданной температуры (контролируется цикл зарядки РСМ).

Использование инкапсулированного октадекана → наименьшие требуемые охлаждающие нагрузки.

Площадь поверхности ↗↗& толщина ПКМ ↘↘ → эффективнее.

Потребность в охлаждении зависит от цикла зарядки, а пиковая нагрузка зависит от графика заданной температуры.

Добавление естественной вентиляции не оказывает существенного влияния на снижение энергопотребления.



[87] E [87] E [87] E Lleida-Spain Microencapsate CAPM (MicRonal ® от BASF), TM = 26 ° C & AMP; Hf = 110 кДж/кг

ПКМ, встроенный в бетонные стены Рис.33 (бетон содержит около 5% ПКМ по массе).

Добавлены навесы для защиты от солнца, снижения высокой температуры стен и обеспечения затвердевания ПКМ в течение ночи время).

Использование навесов → снижение пиковой температуры = 6% (3–4 °C), увеличение рабочих часов на ̴4–10%, & увеличение комфортного времени ̴10–21%.

Задержка пиковых часов увеличилась на 36% в случае естественного охлаждения, а в случае открытых окон уменьшилась на 14%


[89] E, S [89] E, S [89] E, S [89] E, S [89] E, S [89] E, S [89] E, S [89] E, S Tianjin-China / Теплый умеренный полупутный континентальный с холодной зимой и жарким сухим летом

Капризная кислота (CA) , Тм = 303.35 K.

Каприновая кислота и додеканол (CADE), Tm = 299,65 K.

Cp и K зависят от температуры.

2 режима работы: естественное охлаждение и усиление открывающееся окно в ночное время (естественная вентиляция)

Панели CADE на наружной поверхности стен и крыш (PCMIW)

Панели CADE на внутренней поверхности стен и крыш (PCMIW) Рис.34

Температура внутренней поверхности стен и крыш в PCMOW & Комнаты PCMIW < чем в комнате без PCM.

Производительность PCMIW лучше, чем PCMOW, особенно в условиях естественной вентиляции.

Когда комнатная температура PCM > комфортная температура (26 °C) → должно быть включено активное охлаждение.

Тепло, которое должно быть удалено (ROH), ниже при естественной вентиляции, чем при естественном охлаждении.

Снижение ROH для PCMIW до 80%.



[90] 9 Kuwait / Hot Climate

N-OctadeCane, Tm = 27 ° C

N-Eicosane Tпл = 37°С

P116, Тпл = 47°С.

Контейнер из ПКМ различной геометрии.

Система Roof-PCM: бетонная плита с коническими усеченными отверстиями, заполненными PCM Рис.35.

Уменьшение теплового потока из наружного пространства во внутреннее за счет поглощения тепла PCM до того, как оно попадет во внутреннее пространство.

Значительное снижение притока тепла.

снижение теплового потока в помещении ̴ 39%.

N-эйкозан показал лучшие результаты, чем другие протестированные PCM.

Что касается термической эффективности → коническая геометрия лучше всего подходит для контейнеров из ПКМ.



[91]

Шеньян / Сильная холодная

Zhengzhou / Cold

Changsha / жаркое лето Холодная зима

Kunming / Mild

Гонконг / жаркое лето и теплая зима

OctadeCane Paraffin с различными TM = 23, 24, 25 ° C

Плата PCM (PCMB), встроенная во внутреннюю поверхность наружной стены.

Естественный источник холода

сокращение использования системы переменного тока, что приводит к экономии электроэнергии.

Температуры фазового перехода ПКМ↗↗ → энергосбережение ↗↗

Средний коэффициент экономии электроэнергии = 13,1%.

Оптимальная Тм > Средняя температура наружного воздуха + 3 ° C → приемлемым SPP

холодных регионах → понизить Tm требуются

Hotter области → выше Tm требуются


[92] S Kuwait / Hot Climate

N-OctadeCane, Tm = 27 ° C,

N-Eicosane, Tm = 37 ° C,

P116, Tm = 47 °C,

толщина затвора из ПКМ варьировалась в пределах 0.01 & 0,03 м.

оконные жалюзи, заполненные PCM

Уменьшение поступления солнечного тепла в здание через окна за счет его поглощения до того, как оно попадет в помещение.

PCM с максимальной Tm = 47 °C (близко к верхнему пределу температуры окон) → наилучшие тепловые характеристики.

Заслонка P116 → снижение притока тепла = 23.29% толщиной = 0,03 м для поглощения большого количества тепла в дневное время.


[93] S Пекин, Китай
Tamp; толщина ССПКМ

Разная АЧ ночью и днем.

Плиты SSPCM в качестве внутренней обшивки 4-х стен и стенок потолок.

Плиты SSPCM совмещенные с ночным проветриванием без активного кондиционера

Естественная вентиляция днем ​​и искусственная вентиляция ночью.

Снижение максимальной дневной температуры на 2 °C

Повышение комфорта в помещении, особенно в первые летние дни.

Оптимальные значения для Tm, Hf, K & толщина SSPCM: 26 °C, 160 кДж/кг, 0,5 вес/м °C & 20 мм соответственно.

ACH ночью должен быть на максимально возможном уровне, но ACH днем ​​должен контролироваться.

Пластины SSPCM подходят для естественного охлаждения летом.


[94] S Hong Kong субтропический (Горячий влажный летний-короткая мягкая зима) Energain ®

PCM Wallboard состоит из 60% микрокапсулы парафин, Tm = 21,7 °C

Стеновая панель из ПКМ толщиной 5 мм, встроенная в наружные стены в различных ориентациях.

PCM интегрирован в восточную часть & западные стены → более высокая производительность.

Температура внутренней поверхности стенки из ПКМ остается выше 28 °C > тм.

В субтропическом климате Гонконга следует исследовать более высокую Tm 28 °C–30 °C.


[95] S Лондон, Великобритания/летние месяцы.

PCM с различной Tm = 23, 25, 27 °C, & С толщинами 12, 24, 36, 48 и 60 мм

Широкие пробелы воздуха = 15, 20, 25, 30 и 35 мм

PCM установлены во внутреннем сторона системы построения стены Рис.36.

Интеграция ПКМ с естественно вентилируемыми воздушными зазорами в ограждающие конструкции

Воздушный зазор аналогичен вентилируемому фасаду & обеспечивает дополнительную изоляцию и вентиляцию.

С точки зрения годового потребления энергии (кВтч/м 2 ): оптимальные значения Tm, толщины ПКМ и ширины воздушного зазора составляют 25°C, 48 мм и 25 мм соответственно.

Применение ПКМ в строительстве снижает проблемы с перегревом. улучшает температуру в помещении в жаркие периоды.

Эффективность ПКМ становится выше по мере повышения температуры до уровня 2080 года.


[96] E Лоуренс, Канзас, США/сезоны охлаждения в полных климатических условиях.

Увлажненные соляные PCM,

ТМ диапазон = 18-38 ° C, пик TM = 31,36 ° C, начиная TM = 24,79 ° C

м всего ПКМ = 1.5 кг / м 2

PCM содержатся в тонких полимерных мешочках, расположенных в листах, ламинированных алюминиевой фольгой Рис. 37.

PCM Thermal щиток (PCMTS) в виде тонких слоев в пяти местах на разной глубине между изоляционными плитами & настенная панель на западе & южные стены

Оптимальное расположение ПКМТС на 1. 27 &ампер; 2,54 см от настенной панели на западе & южная стена соответственно.

Пиковое снижение теплового потока составляет 51,3% для южной стены и 29,7% для западной стены.

Время пикового теплового потока задерживается на 6,3 ч в южной стене, когда ПКМТС находится рядом со стеновой панелью и усилителем; 2,3 ч в западной стене при ПКМТС на расстоянии 1,27 см от стеновой панели.

Ежедневное снижение теплопередачи = 27,1% в южной стене (PCMTS на расстоянии 2,54 см от стеновой панели) & 3.6% в западной стене (ПКМТС на расстоянии 5,08 см от стеновой панели).


[97] E,S Веймар, Германия Штукатурка из модифицированного парафином гипса (со смесью солей), наносимая на окружающие стены.

Снижение пиковой температуры ̴ 4 K.

PCM теряет свою аккумулирующую способность, если его нельзя разряжать ночью после последовательных жарких дней, поэтому следует использовать ночную вентиляцию.



[98] S [98] S [98] S Три США Климат: Миннеаполис, МН, Луисвилл, KY, и Miami, FL

PCM PCM, содержащий парафин с активным диапазоном температуры от 25°С до 27,5°С

Объемная доля ПКМ по отношению к гипсу составляет 25%.

Композитная стеновая панель из ПКМ, встроенная в стены и крышу в трех различных местах (внешняя, центральная и внутренняя) поверхностей многослойной оболочки

граничные условия & слой ПКМ.

Стеновая панель из ПКМ в центре многослойной стены → наилучшая производительность.

Использование стеновых панелей PCM для сдвига пиковой электрической нагрузки и усилителя. снизить энергопотребление летом.


[99] E Экспериментальная комната в Китае Каприновая кислота (CA) & смесь лауриновой кислоты (LA), Tm = 20,4 °C & Тс = 19,1 °С. Стеновые панели из ПКМ, интегрированные в обычную стену (26% ПКМ по весу в гипсокартоне) энергопотребление в период пиковой нагрузки смещено в период внепиковой нагрузки.

[100] E [100] E Гонконг

Парафиновый макро-инкапсулированный в коробке из нержавеющей стали

K = 21,712 Вт / м К, TM = 20,78 °C,

Hf = 147,4 Дж/г, Ts = 25,09 °C и Hs = 146,9 Дж/г.

ПКМ встраивается в бетонные стены в различных положениях: приклеивается изнутри, ламинируется внутри и приклеивается снаружи Рис.38.

ПКМ в бетонных стенах регулирует температуру в помещении.

Эффективность ПКМ сильно зависит от его размещения в бетонных стенах.

Поликарбонат, ламинированный внутри бетонных стен → лучший контроль температуры: максимальное снижение температуры ̴ 4 °C.

Поликарбонат с внутренним соединением → лучший контроль влажности

Снижение относительной влажности, обеспечивающее комфорт в помещении.

Срок окупаемости применения ПКМ ̴11 лет в публичном доме в Гонконге.



[101] E [101] E [101] E [101] E Полномасштабные испытательные комнаты / летние условия (Cethil-Insa de Lyon, Франция) Продукт из DuPont составлен 60% микрокапсулированных PCM с TM = 22 °С. PCM встроен во внутреннюю перегородку.

эффект перегрева ↘↘

Температура поверхностей стен ↘↘ улучшение условий теплового комфорта за счет радиационных эффектов.


[102] E Puigverd de Lleida-Spain макрокомплекс &C°m=PCM 2 в парах 8, T 27 RT-27 Гидратная соль SP-25A8, Tпл = 26 °C

Панели CSM PCM, расположенные между перфорированным кирпичом и полиуретаном в вестерн & южные стены и крыша Рис. 39.

Бытовой тепловой насос в качестве системы охлаждения.

Снижение пиковых температур = 1 °C, & сглаживались суточные колебания температуры.

В случае шкафа PCM (RT27 + PU) → снижение потребления электроэнергии = 15% & CO 2 сокращение выбросов ̴ 1–1,5 кг/год/м 2 .

В случае шкафа PCM (SP25 + Alveolar) → экономия энергии = 17 % (2,7 кВт·ч/м 90 268 2 90 269 /год).




[103] E [103] E Солнечный дом «Волшебная коробка», расположенный в IES («Институт-де-энергетический солнечный», расположенный в IES («Instituto de Energía Solar» технического университета Мадрида)

20 ПКМ: многокомпонентная смесь углеводородов парафинового состава с ненасыщенными добавками, красителями и консервантами

Tпл = 20 °C & Ц = 13. 5 °C

ПКМ интегрирован в напольную плитку Рис. мм толщиной), содержащий 4,8 л парафиновой смеси.

Плитка ПКМ, укладываемая на пол, удобна в летнее время в ночное время.

Tm↗↗ → система работает более эффективно как радиатор.

Более высокая эффективность может быть достигнута при использовании солнечной плитки.



[104]
[104] China PCM Смесь Mn (NO 3 ) 2 , 6H 2 o и MnCl 2 , 4H 2 O

кирпичная стена с ковром Серпинского, наполненным ПКМ.

Термическая характеристика кирпичной стены из ПКМ основана на методе энтальпии-пористости.

Использование ПКМ в кирпичных стенах полезно для теплового комфорта.

количество заполнения ПКМ ↗↗ → колебания температуры ↘↘

Данная модель проверена экспериментально.


[105] S Периодические колебания температуры Соль PCM удерживается в стазисе перлитовой матрицей.

устанавливается в изоляцию стены или потолка.

Задержка пикового времени запроса переменного тока до вечера.

Учитывались 3 значения рабочей температуры.

С PCM снижение пиковых нагрузок на охлаждение = 11–25 %.

В случае «изоляции только» пик сокращений 19-57% ···


[106] E,S Варшава-Польша
Марсель-Франция
Каир-Египет/летний жаркий период
ПКМ на биологической основе со свойствами, определяемыми прибором для измерения теплового потока (HFMA). Волокнистая изоляция, содержащая микроинкапсулированный ПКМ, встроенная в стену с деревянным каркасом, ориентированную на юг. Заданная температура в помещении = 24 °C → приток тепла в часы пик ↘↘ для Марселя на 23–37 % и amp; 21–25% для Каира; но никаких положительных эффектов в Варшаве не наблюдалось.

[107] E,S Chambery-France
Catania-Italia
Парафин (Micronal T23 BASF), Tm = 22 °C Тс = 28,5 °С. Стеновые панели из алюминиевой сотовой матрицы, содержащие 60% микроинкапсулированного парафина, установлены в перегородках офисного здания.

В самые жаркие месяцы средняя эффективность хранения PCM в Шамбери и Катании составляет 50% & 39% соответственно

ПКМ находится в жидком состоянии примерно 60% летнего времени.

PCM использовал только 45% своего скрытого тепла.

Количество и количество Тип PCM зависит от сезона, который нужно улучшить.

(PDF) СВОЙСТВА ГИПСОВОГО СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА, МОДИФИЦИРОВАННОГО РИСОВОЙ СОЛОМОЙ

10

6.Ссылки

1- Силва Ф.А., Мобашер Б., Толедо Филью Р.Д., Механизмы растрескивания в прочных

сизалевых фиброцементных композитах, Цементные и бетонные композиты, т.

31, выпуск 10, ноябрь 2009 г., стр. 721- 730.

2- Eires R., Nunes JP, Fangueiro R., Jalali S., Camões A., Новые экологичные

гибридные композитные материалы для гражданского строительства, Европейская конференция по

Composite Materials ECCM, V. 12, Biarritz , 2006.

3- Баста А.Х., Сефаин М.З., Эль-Ревайни И., Роль обработки в повышении экологичности

утилизации лигноцеллюлозных отходов при производстве цементно-волокнистых

кирпичей, Биоресурсы, Т. 6, № 2, стр. 1359-1375.

4- Гарас Г., Аллам М., Эль Дессуки Р., Строительство из тюков соломы как экономичная

экологическая альтернатива строительству — тематическое исследование, ARPN Journal of Engineering

and Applied Sciences, т. 4, № 9 , нояб.2009, стр. 54-59.

5- Аллам М.Е., Гарас Г.Л., Эль Хади Х.Г., Цемент из переработанной рубленой рисовой соломы

кирпичи; механическая, огнестойкая и экономическая оценка, Австралийский журнал

Фундаментальные и прикладные науки, т. 5, № 2, 2011 г., стр. 27-33.

6- Силва Дж., Родригес Д., Прочность на сжатие бетона с низким сопротивлением

, изготовленного из сизалевого волокна, 51º Бразильский конгресс керамики, 2007 г.,

Сальвадор, Бразилия.

7-GRAM H.E., Долговечность натуральных волокон в бетоне, Шведский цемент и

Научно-исследовательский институт бетона, Research Fo., т. 1, № 83, 1983, 225 с.

8- Silva FA, Melo Filho JA, Toledo Filho RD, Fairbairn EMR, Mechanical

поведение и долговечность прессованного сизалевого фиброцементного раствора

ламината (SFCML), на Первой международной конференции Rilem по текстильному армированному бетону

( ICTRC), Ахен, материалы, 2006, стр.171-80.

9- Толедо Филью Р.Д., Силва Ф.А., Файрбарин Э.М.Р. и Мело Филью Дж. А., Прочность

формованных под давлением ламинатов, армированных сизалевым волокном, Строительство и строительные материалы

, т. 23, 2009 г., стр. 2409-2420.

10- Плахи Т., Тесарек П., Вильчинска А. и Падевет П., Экспериментальные условия в реальных условиях

: определение механических свойств гипсового блока неразрушающими и разрушающими методами,

Последние тенденции инженерной механики,

Конструкции, Инженерная геология, ISSN 1792-4294, стр.418-423.

11- Оливарес Х.Ф., Боллати М.Р., Риок М., Парга-Ландад Б., Разработка пробковых

гипсовых композитов для строительных применений, Construct Build Mater, т. 13,

1999, стр. 179-186.

12- Ким С., Негорючесть, физико-механические свойства и эмиссия летучих органических соединений

Поведение гипсо-рисовых плит для стеновых и потолочных материалов

Строительство, технические культуры и изделия, Т. 29, 2009, с.381-387.

Механические свойства гипсокартона при повышенных температурах

Механические свойства гипсокартона при повышенных температурах | Поиск по дереву Перейти к основному содержанию

.gov означает, что это официально.
Веб-сайты федерального правительства часто заканчиваются на .gov или .mil. Прежде чем делиться конфиденциальной информацией, убедитесь, что вы находитесь на сайте федерального правительства.

Сайт защищен.
https:// гарантирует, что вы подключаетесь к официальному веб-сайту и что любая предоставленная вами информация зашифрована и безопасно передана.

Автор(ы):

С. М. Крамер

О.М. пятница

р.Х. белый

Г. Шрипруткиат

Тип публикации:

Разное Публикация

Первичная(ые) станция(и):

Лаборатория лесных товаров

Источник:

Пожар и материалы 2003: 8-я Международная конференция, январь 2003 г., Сан-Франциско, Калифорния, США.Лондон: Interscience Communications Limited, c2003: страницы 33-42.

Описание

Гипсокартон

– распространенный противопожарный барьер, используемый в жилищном и общестроительном строительстве. Недавняя оценка обрушения башен Всемирного торгового центра выявила потенциальную роль и несостоятельность гипсокартона в сдерживании пожаров и сопротивлении повреждениям. Использование гипсокартона в качестве основной огнезащиты легковоспламеняющихся деревянных или стальных конструкций широко распространено.Тем не менее, сведения об общих инженерно-механических свойствах этого строительного продукта практически отсутствуют. Гипсокартон используется предписывающим образом с небольшим рациональным дизайном или вообще без него. Здесь представлены результаты исследования механических свойств гипсокартона типа X при повышенных температурах. Эти свойства необходимы для рассмотрения инженерного проекта противопожарных преград из гипсокартона. Испытания проводились с небольшой печью внутри испытательной машины для измерения потери массы, усадки, прочности на изгиб и модуля упругости при повышенных температурах до 400°C.Исследования показывают, что усадка и прокаливание гипсокартона завершаются через 20-30 минут выдержки при постоянной температуре 400°C. Только после полного прокаливания, когда удаляется вся влага, предел прочности при изгибе приближается к 0. По-видимому, прочность уменьшается линейно с повышением температуры. Потеря массы и модуль упругости демонстрировали аналогичные тенденции с наибольшим снижением, происходящим от 100°C до 200°C, за которым следует более постепенное снижение до 400°C. Поверхностная бумага играет значительную роль придания жесткости и прочности до 60 минут при температурах до 200°C.

Цитата

Крамер, С.М.; Пятница, О.М.; Уайт, Р.Х.; Шрипруткиат, Г. 2003. Механические свойства гипсокартона при повышенных температурах. Огонь и материалы 2003: 8-я Международная конференция, январь 2003 г., Сан-Франциско, Калифорния, США. Лондон: Interscience Communications Limited, c2003: страницы 33-42.

Примечания к публикации

  • Мы рекомендуем вам также распечатать эту страницу и прикрепить ее к распечатке статьи, чтобы сохранить полную информацию о цитировании.
  • Эта статья была написана и подготовлена ​​служащими правительства США в официальное время и поэтому находится в открытом доступе.

https://www.fs.usda.gov/treesearch/pubs/22141

Превосходное использование гипса в строительстве

Когда вы упоминаете строительный строительный материал, среди многих других вещей, естественно, вспоминается гипсовый порошок. Гипсовый порошок нагревают для удаления молекулы воды и углекислого газа.Получается полугидрат сульфата кальция (CaSO 4 .½ H 2 O), который называют гипсом. Этот полугидрат кальция снова превращается в дигидрат сульфата кальция, когда вы добавляете к нему воду.

Использование гипсового порошка

Гипсовый порошок применяется для отделки стен и бетонных блоков. Вы также можете использовать его для потолков и колонн. Большинство строителей получают гипс для строительных работ у местных поставщиков гипсового порошка . Гипс представляет собой дигидрат сульфата кальция (CaSO 4 .2H 2 O). Способ приготовления гипса заключается в добыче минерала, термической сушке и последующем измельчении в мелкий порошок. Этот порошок находит разнообразное применение, например, в качестве удобрения, в качестве мела для школьной доски и для изготовления гипсокартона.

При использовании в строительстве гипсовый порошок должен соответствовать определенным условиям. Он должен иметь насыпную плотность 1020 кг/м 2 , а мешок весом 25 кг должен покрывать площадь 21 кв. фут при толщине штукатурки 13 мм.Время схватывания должно составлять 25-30 минут, а прочность на сжатие должна составлять 60-70 кг/см 2 . Цвет готовой поверхности должен оставаться супербелым. Вы можете связаться с производителями гипсового порошка и узнать, соответствует ли их гипсовый порошок этим спецификациям.

Применение для оштукатуривания поверхностей

Гипс

легкий и обладает высокой огнестойкостью и при использовании для отделки поверхностей стен и других бетонных поверхностей обеспечивает ровную и гладкую поверхность. Вы можете применить это непосредственно и после того, как закончите, это не нуждается в отверждении. Он обеспечивает инертную поверхность к краскам и химикатам. Он быстро сохнет, и вы можете красить его в течение 3 дней после нанесения.

Не дает трещин от растяжения и усадки, имеет длительный срок службы. Пользователи будут иметь стены без пятен даже через 20 лет. Он демонстрирует удивительно низкую теплопроводность, поэтому его можно использовать во внешних стенах для защиты от тепла. По этой причине люди предпочитают гипс цементной штукатурке для своих стен.

Легко впитывает краску. Учитывая все преимущества гипсовой штукатурки, строители используют ее в своих конструкциях и пожинают плоды.

CE Center — Проектирование огнестойкости с помощью систем гипсовых панелей

Проектирование огнестойкости с помощью систем из гипсовых панелей
Повышение безопасности зданий за счет использования огнестойких конструкций

В следующем глоссарии представлены общеупотребительные термины и аббревиатуры, относящиеся к системам гипсовых панелей, а также к строительству и производству строительных материалов.

Трещины типа «крокодил»
Мелкие, случайные трещины или трещины на поверхности финишной штукатурки, вызванные усадкой.

Безводный сульфид кальция
Встречающийся в природе минерал (CaSO4), обычно встречающийся в месторождениях гипса (CaSO4 2h3O). Обожженный гидрит (CaSO4) обычно образуется при нагревании гипса (для удаления всей воды).

АНСИ
Некоммерческая национальная техническая ассоциация, которая публикует стандарты, охватывающие определения, методы испытаний, рекомендуемые методы и спецификации материалов.

АСТМ
Ранее Американское общество испытаний и материалов, теперь ASTM, некоммерческое национальное техническое общество, которое публикует определения, стандарты, методы испытаний, рекомендуемые методы установки и спецификации материалов.

BCMC
Совет по координации типовых кодексов; входит в состав Совета Американской ассоциации строительных чиновников (CABO).

БОКА
Некоммерческая организация, публикующая Национальный строительный кодекс.

КАБО
Совет состоит из представителей трех модельных кодексов. Выпускает исследовательские отчеты Национального исследовательского совета (NRB).

Класс А
Класс огнестойкости для продукта с рейтингом распространения пламени не более 25 и рейтингом образования дыма не более 50 при испытаниях в соответствии с ASTM E84.

Craze Cracks
Мелкие, случайные трещины или трещины на поверхности финишной штукатурки, вызванные усадкой штукатурки.Обычно они связаны с известковым финишным покрытием, неправильно отмеренным или нанесенным шпателем, или с штукатуркой для шпона, подвергающейся быстрому высыханию.

Двойной
Последовательное нанесение слоя штукатурки без времени схватывания или высыхания между слоями, что обычно связано с оштукатуриванием шпоном. Двойной слой наносится (из той же смеси) на шпаклевку поверх гипсовой основы.

Гипсокартон
Общий термин для гипсовых панелей.

Чистка яиц
Мелкие трещины в финишном покрытии, похожие на трещины крейза, за исключением того, что связь частично разрушается, образуя вогнутые фрагменты отделки.

Волокнистый гипс
Обычно это базовая штукатурка, содержащая органические или неорганические волокна, которые способствуют сцеплению смеси.

Финишный состав
Состав, специально разработанный и изготовленный для использования поверх оклейки или универсальных составов, чтобы обеспечить гладкую и ровную поверхность для нанесения декоративных покрытий.

Огнестойкость
Мера истекшего времени, в течение которого сборка продолжает проявлять огнестойкость при определенных условиях испытаний и характеристик.Применительно к элементам зданий он должен измеряться методами и критериями, определенными в Методах ASTM E119, Испытания строительных конструкций и материалов на огнестойкость; Методы ASTM E152, Огневые испытания дверных узлов; Методы ASTM E814, Испытание огнезащитных составов на сквозное проникновение на огнестойкость; или Методы ASTM E163, Огневые испытания оконных конструкций.

Огнестойкость
Относительный термин, используемый с числовым значением или модифицирующим прилагательным для обозначения степени, в которой материал или конструкция сопротивляются воздействию огня.

Огнестойкий
Относится к свойствам или конструкции, чтобы противостоять воздействию любого огня, которому, как ожидается, может быть подвергнут материал или конструкция.

Противопожарная система
Система для защиты от распространения огня через проход в стене или полу, где труба или другой пенетрант проходит через противопожарную систему.

Брандмауэр
Огнеупорная перегородка, проходящая через крышу здания для сдерживания распространения огня.

Распространение пламени
Показатель способности материала распространять огонь в условиях испытаний, как определено стандартом ASTM E84. Материалы оцениваются путем сравнения с индексом распространения пламени напольного покрытия из красного дуба, которому присвоено значение 100, и плиты из неорганического армированного цемента, которому присвоено значение 0,

.

Легковоспламеняющиеся
Способность горючего материала легко воспламеняться, интенсивно гореть или иметь высокую скорость распространения пламени.

Набор вспышек
Преждевременное отверждение (схватывание) закрепляющего материала.

Поплавок
Инструмент или процедура, используемая для выпрямления и выравнивания финишного покрытия, исправления неровностей поверхности, вызванных другими инструментами, и придания характерной текстуры поверхности.

Плавающая отделка
Текстура финишного покрытия более шероховатая, чем гладкая шпаклевка, и получена из заполнителя в растворе.

Плавающие полы
Полы, в которых базовый слой и верхний слой акустически изолированы с помощью эластичных каналов, упругой мембраны или специальных изолирующих пружинных блоков.

Измерение
Вяжущий материал, такой как гипсовая штукатурка, цемент Кина или портландцемент, добавляемый в известковую замазку для обеспечения и контроля схватывания; также акт добавления калибровочного материала.

Гипс
Кристалл, состоящий в основном из гидратированного сульфата кальция (CaSO4·2h3O), также известный как дигидрат сульфата кальция. Кроме того, природный минерал, который при кальцинировании служит основой для создания штукатурных материалов и других строительных материалов.

Гипсовая рейка
Гипсокартон, используемый в качестве основы для нанесения гипсовой штукатурки.
Штукатурка гипсовая
Обожженный гипсовый гипс, используемый в основном для гипсовых слепков или форм, иногда используемый в качестве калибровочного гипса.

Чистая гипсовая штукатурка
Обожженная гипсовая штукатурка без заполнителя; обычно используется гипсовая штукатурка, используемая для базовых покрытий.

Гипсовая плитка для перегородок (блок)
Литой гипсовый строительный блок различных размеров для использования в ненесущих внутренних конструкциях для защиты колонн, лифтовых шахт и т. п., против огня.

Гипсовая штукатурка
Молотый кальцинированный гипс (полугидрат сульфата кальция) в сочетании с различными добавками для достижения конкретных характеристик применения, рабочих характеристик и схватывания. Также общее название семейства порошкообразных вяжущих продуктов, состоящих в основном из обожженного гипса с добавками для изменения физических характеристик и обладающих способностью при смешивании с водой образовывать пластичный раствор или суспензию, которой можно придать желаемую форму различными способами. методами и впоследствии застынет в твердую, жесткую массу.

Гипсовая обшивка
Гипсокартон, используемый в качестве подложки для материалов наружной поверхности, изготовленный из водоотталкивающей бумаги и может быть изготовлен с водостойкой сердцевиной.

Верх стены
Тип строительного шва, в котором пересекаются два огнестойких узла. Сборки верха стены возникают там, где стена пересекает пол/потолок или крышу/потолок. В этих конструктивных деталях необходим огнезащитный узел для защиты от распространения огня.Например, перегородка пересекает рифленый стальной настил. Соединения верха стены и другие конструкционные соединения оцениваются в соответствии со стандартом UL 2079 на предмет их способности сопротивляться передаче пламени и температуры, а также потоку из шланга.

Известь с высоким содержанием кальция
Тип извести, содержащий в основном оксид или гидроксид кальция и не более 5 процентов оксида или гидроксида магния.

Соты
Материал, имеющий ячейки с шестиугольной тонкостенной структурой ячеек, подобные тем, которые пчелы изготавливают из пчелиного воска для хранения меда и личинок.

Гидрат
Химически соединить с водой, как при гидратации обожженного гипса или гашении негашеной извести. Также продукт, полученный в результате этой комбинации.

ИКБО
Международная конференция строительных чиновников. Некоммерческая организация, публикующая Единые строительные нормы и правила.

Комитет Международного кодекса Международной торговой палаты
Некоммерческая организация, занимающаяся разработкой единого набора всеобъемлющих и согласованных национальных строительных норм и правил, включая Международные строительные нормы и правила (IBC).

Легковоспламеняющиеся
Способность горючего материала легко воспламеняться, интенсивно гореть или иметь высокую скорость распространения пламени.

ИСО (Международная организация по стандартизации)
Неправительственная сеть национальных институтов стандартов 148 стран, по одному члену от страны, с центральным секретариатом в Женеве, Швейцария, который координирует систему.

Ключ
Сцепление или механическое соединение одного слоя штукатурки с другим слоем или с гипсовой основой.Это может быть достигнуто физически путем проникновения влажного раствора или кристаллов в бумажные волокна, перфорации, неровностей надрезов или путем заделки планки.

Служба маркировки
Программа, позволяющая производителю размещать этикетки Underwriters Laboratories Inc. на своей продукции, отвечающей требованиям UL. Представитель UL посещает производственную площадку, чтобы получить образцы продукции для тестирования UL. В некоторых случаях образцы также приобретаются на открытом рынке для испытаний.

Ламинирование
Укладка слоя гипсокартона на другой гипсокартон или на другую подложку с использованием клея для крепления. А также процесс изготовления изделий с тонким покрытием, склеенным с помощью клея.

Наземная штукатурка
Натуральный гипс грубого помола.

Рейка
Металлический, деревянный или гипсовый материал, наносимый отдельно на конструкцию, служащую основой для штукатурки.

Панель укладки
Любая панель, предназначенная для поддержки доступной системой подвески.

Ограничение по высоте
Максимальная высота для проектирования и возведения перегородки или стены без превышения несущей способности конструкции или допустимого прогиба при заданных расчетных нагрузках.

Код модели
Строительные нормы и правила, написанные и опубликованные официальной строительной ассоциацией, доступные штатам, округам и муниципалитетам для принятия (за плату) вместо их собственных, например, Единый строительный кодекс, Стандартный строительный кодекс, Национальный строительный кодекс и Международный строительный кодекс. Код.

Миномет
Смесь гипсовой штукатурки или портландцемента с мелким заполнителем или гашеной известью, или и тем, и другим, и водой для получения материала с текучестью, поддающейся затирке.

НБС — Национальное бюро стандартов
Национальное бюро стандартов, федеральное агентство. (теперь NIST, Национальный институт технологий и стандартов).

NCSBCS (Национальная конференция государств по строительным нормам и стандартам)
Национальная конференция штатов по строительным нормам и стандартам, некоммерческая организация, созданная для расширения межгосударственного сотрудничества и координации межправительственных реформ строительных норм и правил.

NFPA (Национальная ассоциация противопожарной защиты)
Национальная ассоциация противопожарной защиты. Международное техническое общество, которое распространяет информацию о предотвращении пожаров, тушении пожаров и противопожарной защите. Технические стандарты NFPA включают Национальный электротехнический кодекс и Национальный строительный кодекс.

Негорючий
Определение взято из Международного совета по нормам (ICC): Материал, ни одна часть которого не воспламеняется и не горит при воздействии огня.Также определяется как материал со структурной основой из негорючих материалов, как определено, с поверхностью толщиной не более 1/8 дюйма, имеющей рейтинг распространения пламени 50 или менее. Этот термин не применяется к материалам для отделки поверхности.

Перегородка
Внутренняя стена, которая отделяет одну комнату от другой и не выше одного этажа. Разделы могут быть постоянными.

Стенка для вечеринок
Стена или перегородка, разделяющая два жилых помещения в здании.

Технические характеристики
Указывает, как должен работать элемент здания, а не описывает оборудование, продукты или системы по имени.

Перлит
Кремнистое вулканическое стекло, которое при нагревании расширяется и используется в качестве легкого заполнителя.

Гипс
Вяжущий материал или комбинация вяжущих материалов и заполнителя, которые при смешивании с водой образуют удобоукладываемую массу. При нанесении на поверхность гипс сцепляется с ней и в последующем схватывается или затвердевает, сохраняя в жестком состоянии наложенную в период пластичности форму или фактуру.

Гипсовая основа
Гипсовая панель со специально обработанной лицевой бумагой, которая служит стабильной подложкой для гипсовых аппликаций.

Адгезив для гипса
Материал, наносимый на поверхность для улучшения качества связи между ним и последующим нанесением.

Гипс
Полугидрат гипса или сульфат кальция (CaSO4 » 1¼2 ч30) без добавок, контролирующих схватывание, используется в литейных и промышленных целях.

Портландцемент
Гидравлический цемент, получаемый измельчением портландцементного клинкера, состоящий в основном из расплавленных гидравлических силикатов кальция и обычно содержащий сульфат кальция

Сульфат алюминия и калия
квасцы; общепризнанный ускоритель гипса.

Спецификация рецепта
Традиционная процедура, используемая в строительных проектах для описания по названию продуктов, оборудования или систем, которые будут использоваться.

Повторный отпуск
Процедура, при которой гипс (обычно цемент Кина или портландцемент) повторно смешивают до рабочей консистенции с помощью воды и/или механического воздействия.

Безопасность
Противопожарный материал в пространстве между плитой перекрытия и навесной стеной в многоэтажном строительстве.

Защита
Монтаж противопожарной изоляции по периметру пола, между плитой перекрытия и перемычками.

Противопожарная защита сквозного прохода
Система для герметизации проходов в огнестойких полах, стенах и потолках.

Сквозные проходки
Отверстие в огнестойкой перегородке или сборке пола/потолка, вызванное необходимостью прохождения через него проникающего предмета. Сквозные проходки обычно требуют использования противопожарной системы для защиты от распространения огня через проем.

Тип X
Гипсокартон со специально разработанной сердцевиной для повышения огнезащитных свойств и повышения уровня огнестойкости системы.

UBC (Единые строительные нормы и правила)
Единый строительный кодекс.Документ обнародован Международной конференцией строительных чиновников.

UL
Программа, позволяющая производителю размещать этикетки Underwriters Laboratories Inc. на своей продукции, отвечающей требованиям UL. Представитель UL посещает производственную площадку, чтобы получить образцы продукции для тестирования UL. В некоторых случаях образцы также приобретаются на открытом рынке для испытаний. Таким образом, общественность получает уверенность в том, что продукты с маркировкой UL постоянно соответствуют спецификациям UL.

Вермикулит
Слюдяной минерал, расширяющийся при нагревании и используемый в качестве заполнителя.

Уорнок Херши Интернэшнл
WHI. Независимая лаборатория огневых испытаний.

Физические и механические свойства гипсоподобных горных материалов

В процессе строительства тоннелей часто встречается гипсовая порода, и объем гипсовой породы расширяется при контакте с водой, что легко может вызвать обвал, обрушение, и другие стихийные бедствия, создающие серьезные проблемы для безопасного строительства тоннеля.Поэтому в данной работе четыре группы образцов при разном содержании влаги испытываются ультразвуковым исследованием, одноосным сжатием, обычным трехосным сжатием, бразильским расщеплением, рентгеновской дифракцией и СЭМ, а затем изучаются физико-механические свойства гипсовой породы, и вывод следующий: плотность водонасыщенного образца и скорость продольной волны природного образца самые высокие. Как условия водонасыщения, так и условия обезвоживания оказывают ослабляющее действие на переформованный образец высокопрочного гипсового порошка.Интенсивность пика образца постепенно увеличивается с увеличением всестороннего давления, и соотношение между интенсивностью пика и всесторонним давлением образца соответствует критерию кулоновской прочности. После высокотемпературной дегидратации образец демонстрировал явные пластические характеристики размягчения. Когезия и угол внутреннего трения образца тесно связаны с содержанием воды. Сцепление является самым большим в образце, обезвоженном при 45 ° C, угол внутреннего трения наименьшим в насыщенном образце, тогда как сцепление является наименьшим, а внутреннее трение самым большим в образце, обезвоженном при высокой температуре.Характеристики разрушения натуральных образцов и образцов, обезвоженных при 45°C, почти одинаковы, и большинство образцов демонстрируют разрушение при сдвиге или сдвиге-растяжении. Плоскость сдвига начинается на краю торца образца и демонстрирует типичное диагональное разрушение при сдвиге. Образцы, обезвоженные при высокой температуре, полностью разрушаются в условиях одноосного и трехосного сжатия. После применения высокопрочного гипсового порошка для изготовления переформованного образца сульфат кальция исчез, содержание воды увеличилось, а основные минеральные компоненты природного и насыщенного образцов были одинаковыми.После дегидратации при 45°C образец начал выделять структурную воду и генерировать SiO 2 . После высокотемпературной дегидратации полугидрат гипса продолжал обезвоживаться и превращался в растворимый безводный гипс.

1. Введение

В последние годы, в связи с быстрым развитием экономики Китая и реализацией стратегии развития западного региона, строительство автомобильных и железнодорожных тоннелей в этом регионе сталкивается с растущими проблемами.В частности, часто встречается ангидритовая порода, которая имеет типичные характеристики разупрочнения, расширения и коррозии. Из-за сложных условий месторождения CaSO 4 в гипсовой породе легко растворяется в CaSO 4 ·H 2 O, что приводит к расширению его объема, который может увеличиться на 61% [1]. Если понимание гипсового камня неясно, могут возникнуть серьезные проблемы с безопасностью, такие как падение крыши, обрушение и другие несчастные случаи. Поэтому очень важно изучить физико-механические свойства гипсовой породы.

В настоящее время отечественными и зарубежными учеными проведено значительное исследование механических свойств гипсового камня. Лю и др. В работе [2] были проведены испытания единичного образца при возрастающем нагружении в естественном и водонасыщенном состоянии и проанализированы характеристики ползучести гипсовой породы под действием водонасыщенного разупрочнения. Чен и др. [3] изучали характер разрушения и надежность конструкции облицовки из гипса, окружающей скальный туннель. Ся и др. [4] установили модель бугорчатой ​​катастрофы верхнего защитного слоя гипсовой выработанной выработки под действием относительной влажности и исследовали механизм неустойчивости верхнего защитного слоя под действием относительной влажности.Овре и др. [5,6] считали, что молекулы воды в атмосфере являются основной причиной изменения физико-механических параметров гипсовой породы во времени и что относительная влажность атмосферы сильно влияет на механические свойства гипсовой породы. Лян и др. [7] и Gao et al. [8] установили, что с повышением температуры увеличивается концентрация солевого раствора, увеличивается время выдержки и ослабевает механическая прочность гипсовых пород. Денг и др. [9] считали, что содержание воды в гипсовой брекчии в тоннеле горы Тайхан изменялось с 4% до 12%, а потеря ее модуля упругости достигала 99%.Ю и др. [10] установили, что изменение микроструктуры кристаллов гипса в различных концентрациях солевого раствора серьезно влияет на его физико-механические свойства, особенно на водопроницаемость, предельную прочность и деформационные характеристики. Эвью и др. [11] изучали рост и расширение ангидрита в растворе и обнаружили, что кривая расширения ангидрита имеет логарифмическую тенденцию. Хуанг и др. [12] провели обычное испытание на трехосное сжатие ангидритовой породы и полагали, что с увеличением всестороннего давления деформационные характеристики ангидрита изменились от хрупкости к пластичности, пиковое значение и остаточная прочность имели хорошую линейную зависимость от всестороннего давления, а чувствительность остаточная прочность до всестороннего давления была значительно выше, чем пиковая прочность. Ю и др. [13] провели испытание на трехосное сжатие природной гипсовой породы, считается, что гипсовая порода имеет хорошие характеристики пластической текучести при различном всестороннем давлении, и после нагрузки нет очевидной поверхности разрушения при сдвиге, но появляется очевидное боковое расширение. Су и др. [14] получили очевидный ослабляющий эффект высокотемпературной дегидратации гипсовой породы путем экспериментального изучения физико-механических эффектов высокотемпературной дегидратации гипсовой породы.Ши и др. [15] рассмотрели такие факторы, как цемент, гипс, кварцевый песок и баритовый порошок, проанализировали чувствительность этих факторов к аналогичным параметрам характеристик материала методом анализа диапазонов и получили количественную связь между прочностью на одноосное сжатие и различными влияющими факторами путем регрессии. анализ. Цао и др. [16] исследовали поведение прочности на сжатие и характеристики акустической эмиссии (AE) 180-дневно отвержденных образцов CTB с использованием четырех различных скоростей нагрузки: 50 Н/с, 100 Н/с, 150 Н/с и 200 Н/с. Цзян и др. [17,18] провели испытания на одноосное сжатие и размягчение при бразильском расщеплении промежуточного слоя глинистого ангидрита при различном времени выдержки и полагали, что его механическая прочность отрицательно связана со временем выдержки. Цао и др. [19] изучали механическую прочность и АЭ-свойства РХТМК; испытания на сжатие проводились с использованием системы трехосных испытаний на сжатие и системы мониторинга АЭ (PCI-2). Ли и др. [20] провели испытания гипсовой породы на одноосное сжатие после разного времени мокрых и сухих циклов; результаты показали, что водопоглощение, пористость, прочность на одноосное сжатие и модуль упругости находятся в логарифмической зависимости от продолжительности циклов сухой и влажной уборки.Ву и др. [21] провели оптимизационное исследование толщины буферного слоя обделки тоннеля из гипса на основе конститутивной модели набухания. Чжоу и др. [22] провели испытания на одноосное и трехосное сжатие в естественных и насыщенных водой условиях для свежих гипсовых пород, удерживаемых в качестве столбов в гипсовой шахте Цзинхуа в городе Цзинмэнь, как в естественном, так и в насыщенном состояниях, в сочетании с испытаниями под микроскопом на сканирующем электронном микроскопе для изучения прочности гипсовых пород. характеристики и механизмы деформационного разупрочнения.Кьяра и др. [23] предложили зависимость между удельным электрическим сопротивлением и степенью насыщения гипса, и достоверность лабораторных измерений окончательно проверена в сравнении с полевыми и смоделированными данными удельного сопротивления. Mohammadhossein и Stanley [24, 25] предполагают, что более высокая температура сушки 80°C может использоваться для сушки гипса без превращения гипса в полугидрат, и исследовали прочность гипса в состоянии насыщения после получения с использованием прочности на одноосное сжатие (UCS). Бразильские испытания прочности на растяжение (BTS) и индекса точечной нагрузки (PLI).

Несмотря на то, что многие ученые провели ряд исследований и дискуссий о физических и механических свойствах гипсового камня, использование высокопрочного гипсового порошка класса А α для заливки повторно формованных образцов и четырех групп природных, Образцы, обезвоженные при 45°C, насыщенные водой и обезвоженные при высокой температуре 220°C, были обработаны в лаборатории. Для каждой группы образцов были проведены ультразвуковой контроль, одноосное сжатие, обычное трехосное сжатие, бразильское расщепление, рентгеновская дифракция и сканирующая электронная микроскопия.Результаты исследований могут служить эталоном стабильности окружающих пород из подобных материалов.

2. Материалы и методы
2.1. Подготовка образцов

В этом исследовании был выбран высокопрочный гипсовый порошок класса А α производства компании Sichuan Hongtai, который имеет преимущества низкой потребности в воде, высокой прочности, высокой твердости, хорошей работоспособности и широкого диапазона применения. . Отформованный образец готовят и заливают в соответствии с массовым соотношением дистиллированной воды и гипсового порошка 3 : 10.После заливки время начального схватывания составляет 8 мин, окончательное схватывание происходит через 30 мин, а свободная вода теряется после сушки или выдержки при 45°С. Конкретный производственный процесс выглядит следующим образом: (1) Установка формы: используйте пластиковую форму с длиной стороны 200 мм, нанесите смазку на внутреннюю часть формы, чтобы облегчить удаление формы, и нанесите вазелин на стык, чтобы предотвратить потерю суспензии; Форма для заливки показана на рис. 1(а). (2) Взвешивание и смешивание: налить определенное количество дистиллированной воды в 40-литровое пластиковое ведро, равномерно засыпать взвешенный гипсовый порошок в воду, быстро перемешать дистиллированную воду при в то же время и полностью перемешайте в течение 60-90 секунд, встряхивая ведро при перемешивании, чтобы уменьшить количество пузырьков.(3) Изготовление: поместите форму на вибростол, залейте в форму перемешанный гипсовый раствор, а затем остановите встряхивание через 2 минуты. (4) Извлечение из формы: когда раствор полностью затвердеет, покройте поверхность модели пленкой для сохранения свежести и дайте ей полностью отреагировать. Форму можно извлекать через 2 часа. Образец куба после извлечения из формы показан на рисунке 1(b). (5) Подготовка стандартного образца: после того, как образец из формы помещен на 24 часа, он перерабатывается в стандартный цилиндрический образец ϕ 50 × 100 мм в лаборатория.

Процесс охлаждается водопроводной водой, точность обработки соответствует требованиям лабораторных испытаний [26]. Когда обработка завершена, образцы запечатываются полиэтиленовой пленкой, как показано на рисунке 1(c).

Стандартные образцы классифицируются и обрабатываются для приготовления образцов с различными условиями содержания воды. Среди них образцы размером ϕ 50 × 100 мм подвергают испытаниям на одноосное и трехосное сжатие, а образцы размером ϕ 50 × 25 мм подвергают бразильскому раздельному испытанию следующим образом: (1) Натуральный образец (группа А): обработанный стандартный цилиндрический образец представляет собой натуральный образец, запечатанный пластиковой пленкой.Размеры образцов ϕ 50 × 100 мм (А 1 – А 8 ) и ϕ 50 × 25 мм (А 9 4 – А ). обезвоженный образец (группа Б): обработанный стандартный цилиндрический образец помещают в печь при 45°С и выдерживают в течение 48 часов. Когда разница в весе между двумя соседними образцами составляет менее 0,5   г, получают образец, обезвоженный при 45°C, и запечатывают пленкой для сохранения свежести. Размеры образцов ϕ 50 × 100 мм (В 1 – В 8 ).(3) Водонасыщенный образец (группа C): поместите обработанный стандартный цилиндрический образец в водонасыщенный прибор и вакуумируйте насыщение водой в течение 24 часов. Когда разница в массе между двумя соседними образцами составляет менее 0,2  г, получается водонасыщенный образец, который запечатывается пленкой для сохранения свежести. Размеры образцов: ϕ 50 × 100 мм (C 1 –C 8 ) и ϕ 50 × 25 мм (C 9 4)30H -C –C – Temperature). обезвоженный образец (группа Г): обработанный стандартный цилиндрический образец помещают в высокотемпературную камерную печь сопротивления КСВ-5Д-12 с электропечным регулятором температуры, нагревают до 220°С со скоростью 10°С/мин, взвешивают. это через определенный промежуток времени.Если через 15 часов разница между двумя взвешиваниями не превышает 0,2 г, считается, что кристаллическая вода внутри образца полностью обезвожена, и его закрывают полиэтиленовой пленкой. Размеры образцов: ϕ 50 × 100 мм (D 1 –D 8 ) и ϕ 50 × 25 мм (D 9 30 –D 1).

2.2. Тестовое устройство
2.2.1. Ультразвуковое испытательное устройство

Скорость волны горной породы является одним из важных параметров, отражающих трещины и компактность горных пород; Используется общий датчик 50 Гц, как показано на рисунке 2.Сначала подключите передатчик и приемник и измерьте время задержки системы t 0 , вызванное толщиной прибора; затем образец помещается между передатчиком и приемником, на которые наносится вазелиновый крем на участок датчиков и образец; измерить время прохождения t звуковой волны и рассчитать волновую скорость породы ультразвуковой волны по следующей формуле: где — скорость продольной волны, м/с; L – длина образца, м ; ∆ t – время пробега волны, .


2.2.2. Устройство для механических испытаний

Испытание проводилось на электрогидравлической сервокомплексной испытательной системе RMT-150B [27], как показано на рис. 3. Осевая нагрузка измерялась с помощью датчика силы 1000 кН с точностью нагрузки 1,0 × 10 − 3  кН, осевая деформация сжатия измеряется датчиком перемещения 5,0 мм, а окружная деформация измеряется двумя датчиками перемещения 2,5 мм с точностью деформации 1,0 × 10 −3  мм.Максимальное ограничивающее давление составляет 50 МПа. Он может проводить такие испытания, как одноосное сжатие горных пород, непрямое (прямое) растяжение, а также испытания на сжатие-сдвиг и трехосное сжатие. Он может принимать различные режимы управления нагрузкой, перемещением и ходом. Во время испытания компьютер автоматически собирает нагрузку и деформацию и отображает их в режиме реального времени.

2.3. Методы испытаний

(1) Измерение размера образца, массы и скорости продольной волны: размер образца измеряется штангенциркулем, а масса взвешивается на электронных весах.Интеллектуальный ультразвуковой монитор UTA-2000A используется для измерения скорости продольной волны (как показано на рисунке 2). Частота дискретизации 10 МГц; частота сенсора 35 кГц, точность 0,1  мкс с, в качестве связующего агента между образцом и сенсорами используется крем вазелин. системы, как показано на рисунке 3. Деформация осевого сжатия измеряется датчиком смещения 5  мм, а осевая нагрузка измеряется датчиком силы 1000  кН.В тесте принят режим управления перемещением, а скорость нагружения составляет 0,005 мм/с. Во время испытания нагрузка и деформация автоматически собираются и отображаются в режиме реального времени. Испытательная система может получить полную кривую напряжения-деформации во время одноосного сжатия образца, как показано на рисунках 4 (а) и 4 (б). (3) Испытание на трехосное сжатие: испытательное оборудование такое же, как и в (2). ). Сначала с помощью силового регулирования нагружают осевое давление и всестороннее давление до состояния гидростатического давления (3, 6, 9, 12 и 15 МПа), а затем поддерживают постоянное всестороннее давление.Контроль силы осевого давления заменяется контролем смещения (при скорости нагружения 0,005  мм/с), чтобы приложить осевое давление к образцу для повреждения, как показано на рисунке 4(c). (4) Анализ состава образца: после испытания Фрагменты образцов подвергали микроскопическому анализу с помощью рентгеновской дифракционной композиции D8-ADVNCE и электронной микроскопии (СЭМ) JSM-6390LV. Вся работа была завершена на базе выращивания Национальной ключевой лаборатории, совместно созданной провинцией Хэнань.

3. Результаты испытаний и анализ
3.1. Результаты ультразвуковых испытаний

Размер и качество образцов в различных состояниях были проверены, и плотность каждой группы образцов показана на рисунке 5 (а). Можно заметить, что кажущаяся плотность восьми природных (группа А) образцов составляет 1,87~1,95 г/см 3 , в среднем 1,91 г/см 3 . После нагревания при 45°С в течение 48 ч средняя потеря свободной воды восьми образцов группы В составляет 22,33 г, кажущаяся плотность составляет 1,78~1,83 г/см 3 , при среднем значении 1.80 г/см 3 , а плотность уменьшилась примерно на 0,11 г/см 3 . После 24 ч принудительного водонасыщения средняя масса восьми образцов группы С увеличилась на 33,48 г, кажущаяся плотность образцов составляет 1,936∼1,974 г/см 3 , при среднем 1,953 г/см 3 , а плотность увеличилась примерно на 0,043  г/см 3 . После 12 ч высокой температуры при 220°С средняя потеря свободной воды восьми образцов группы D составляет 97,15 г, кажущаяся плотность образцов равна 1.395 ~ 1,421 г / см 3 , в среднем 1,412 г / см 3 , а плотность уменьшилась на 0,498 г / см 3 .

Скорость продольной волны образцов в различных состояниях была протестирована, и скорость продольной волны каждой группы образцов показана на рисунке 5(b). Можно заметить, что скорость волны восьми природных (группа А) образцов составляет 2973∼3140 м/с при среднем значении 3093 м/с. После прогрева при 45°С в течение 48 ч волновая скорость восьми образцов группы В составляет 2973~3140 м/с при среднем значении 2967 м/с и снижении на 4. 07%. После принудительного водонасыщения в течение 24 часов скорость волны 8 образцов группы С составляет 2975∼3086 м/с при среднем значении 3017 м/с и снижении на 2,46%. После прогрева при 220°C в течение 12 ч волновая скорость восьми образцов группы D составляет 1200–1892 м/с при среднем значении 1200∼1892 м/с и среднем значении 1531 м/с, что было сократился примерно на 50,5%.

Приведенный выше анализ показывает, что плотность водонасыщенного образца и скорость продольной волны природного образца самые высокие.Из-за потери воды в кристаллической структуре в высокотемпературной среде внутренняя структура образца повреждается, что приводит к самой низкой плотности и скорости волны высокотемпературного обезвоживания образца. По сравнению с природным образцом плотность и скорость волны высокотемпературного образца уменьшились на 26,07 % и 50,5 % соответственно. Это может быть связано с неравномерным нагревом минералов внутри образца, что вызывает неконгруэнтную деформацию и расширение, а затем образование микромеханических трещин. В то же время кристалл после нагрева растрескивается, что вызывает соответствующие физико-механические изменения внутренних структурных условий и свойств материала образца, и в образце появляются трещины и дефекты со сложным распределением. Когда ультразвуковые волны при своем распространении встречают трещины и дефекты, они претерпевают рефракцию, дифракцию и другие явления. Уменьшение волноводных свойств и увеличение затухания энергии приведут к уменьшению скорости волны.Скорость волны тесно связана с механическими свойствами образца после высокотемпературной дегидратации и может косвенно отражать характеристики механического износа образца после высокотемпературной дегидратации.

3.2. Деформационно-прочностные характеристики
3.2.1. Одноосное сжатие

На рис. 6 показана полная кривая зависимости напряжения от деформации для каждой группы образцов в различных состояниях при испытании на одноосное сжатие. В таблице 1 приведены результаты испытаний каждой группы образцов. В таблице σ 1 — пиковая прочность, E T — статический модуль упругости (принимая наклон пиковой прочности 30-70% приближенно к линейному участку) [28]. ,29], а E 50 — модуль деформации (с учетом наклона точки пика прочности 50% кривой осевого напряжения-деформации к началу координат).

0 E T T (GPA) 0 E 50 (GPA )

Σ 1 (MPA)

Натуральный А 1 44.53 4,11 3,59
2 42,53 3,96 3,07
3 32,84 3,55 2,18
Среднее 39,96 3. 87 2.95 2.95


Водный насыщенность C 1 22.64 22.64 2.19 1.05
C 2 20.75 2,02 1,18
С 3 23,21 2,07 1,87
Среднее 22,20 2,09 1,36

Нет . В 1 47.42 4,96 3,49
В 2 40,02 4,51 3,06
B 3 46,17 4,91 2,83
Среднее 44,53 4.79 3.13 3.13


220 ° C Высокотемпературная дегидратация D 1 10. 18 1.34 0.64
D 2 8,47 1,11 0,60
D 3 8,78 1,00 0,50
Среднее 9,14 1,15 0,58

На рисунке 6 видно, что кривая напряжения-деформации каждой группы образцов в различных состояниях прошла четыре стадии, а именно: уплотнение, эластичность, текучесть и разрушение.(1) Стадия уплотнения: первоначальные поры и трещины в образце медленно уплотняются, образуя нелинейную деформацию сжатия и вогнутую форму на кривой напряжение-деформация. (2) Упругий этап: кривая напряжение-деформация показывает линейную зависимость, подчиняется закону Гука и показывает упругие характеристики образца. (3) Стадия текучести: по мере того, как осевое напряжение продолжает нагружаться, материал с более низкой прочностью внутри образца сначала входит в стадию разрушения текучести, кривая напряжения-деформации отклоняется от прямой линии, и скорость увеличения осевого напряжения постепенно уменьшается. (4) Стадия разрушения: когда образец достигает предела прочности, внутри образца происходит макроскопическое скольжение по поверхности излома. На начальном этапе скольжения за счет трения образец испытывает растягивающее напряжение в продольном направлении. Несущая способность образца быстро снижается по мере увеличения деформации, а деформация образца изменяется с возрастающей скоростью, что еще больше усугубляет деформационное повреждение образца. Среди них натуральные образцы, образцы, обезвоженные при 45°C, и образцы, насыщенные водой, демонстрируют хорошие линейные характеристики перед пиковым значением с очевидной точкой пика; после пикового значения напряжение быстро падает, демонстрируя типичное хрупкое разрушение.Однако образцы, обезвоженные при высокой температуре, показывают несколько пиков после пика; кривая явно извивается, а постпик показывает характеристики пластического разрушения.

Как видно из таблицы 1, параметры деформации переформованного образца высокопрочного гипсового порошка тесно связаны с внутренним содержанием воды в образце. Пиковая прочность образца, обезвоженного при 45°С, примерно на 31,12% выше, чем у природного образца, тогда как пиковая прочность образца после насыщения водой снижается примерно на 34.63%. Водонасыщение оказывает ослабляющее действие на высокопрочный гипсовый переформованный образец. После высокотемпературной дегидратации прочность образца снизилась на 73,09 %. Можно заметить, что высокотемпературная дегидратация оказывает очевидное ослабляющее действие на образец.

3.2.2. Трехосное сжатие

На рис. 7 показана полная кривая напряжения-деформации для каждой группы образцов в различных состояниях при испытании на трехосное сжатие. В таблице 2 приведены результаты испытаний каждой группы образцов.В таблице σ 1 — пиковая прочность, E T — статический модуль упругости (принимая наклон пиковой прочности 30%~70% приближенно к линейному участку), E 50 — модуль деформации (с учетом наклона точки пика прочности 50 % кривой осевого напряжения-деформации к началу координат), c — сцепление (МПа), φ — угол внутреннего трения ( °).

E T (GPA) (GPA)
    0 E 50 (GPA)
0 15
  • 6
  • 9 0 9

    Σ 3 1 3 (MPA) Σ 1 (MPA) C (МПа) φ (°)

    Природные 4 3 51,16 4,54 3,77 13,18 27
    А 5 6 59.79 3,98 3,82
    6 9 66,80 4,03 4,07
    7 12 71,49 3,96 4,09
    A 8 15 85.13 85.13 85.13 4,54 5. 06 5.06
    Водонасыщенность C 4 3 34.71 2.79 2,66 11,39 15
    C 5 6 40,68 2,25 2,11
    С 6 9 45,33 2,37 2,45
    C 7 12 47.00 2.62 2.93 293
    C 8 15 56.98 3.49 4.18
    45 ° С дегидратации В 4 3 46,75 8,50 7,56 14,25 21,3
    B 5 6 55,07 9,24 8.14 8.14
    B 6 9 62. 29 11.02 11.68 11.68
    B 7 12 66.58 9.62 10,10
    B 8 15 72,09 6,61 6,55
    220 ° С при высокой температуре дегидратации D 4 3 35,86 2,86 2.46 80181 80181 80181 28.7
    D 5 6 46.72 1.65 1.82
    D 6 55.23 2,87 2,90
    D 7 12 63,10 2,43 2,94
    D 8 15 70,29 2,26 2,88

    Как видно из таблицы 2, пиковая прочность образца постепенно увеличивается с увеличением всестороннего давления, в то время как изменение всестороннего давления мало влияет на модуль упругости и модуль деформации образца. образец.Зависимость между пиковой прочностью и всесторонним давлением является линейной, что соответствует критерию кулоновской прочности.

    По критерию кулоновской прочности максимальное касательное напряжение образца определяется с помощью сцепления и угла внутреннего трения, которые можно выразить следующим образом: где c – сцепление (МПа), µ – коэффициент внутреннего трения, , φ — угол внутреннего трения (°), σ — нормальное напряжение на поверхности разрушения (МПа).Если выразить в виде главного напряжения, то

    В формуле σ 1 — пиковая прочность (МПа), k и Q — параметры прочности материала, а связь между значением — внутреннее трение угол φ , а сцепление c равно

    . Согласно формуле (3) получена зависимость между пиковой прочностью и всесторонним давлением переформованного образца высокопрочного гипсового порошка, как представлено в таблице 3 и на рисунке 8.Можно заметить, что коэффициент влияния всестороннего давления переформованных образцов гипсовой породы составляет примерно 1,70-2,84, а коэффициент корреляции превышает 0,95, что указывает на то, что пиковая прочность на трехосное сжатие каждой группы образцов имеет хорошую корреляцию с всестороннего давления, что соответствует критерию кулоновской прочности. По формулам (4) и (5) получают коэффициент сцепления и угол внутреннего трения каждой группы образцов, представленные в табл. 2.

    3,858 9

    No. R т (МПа)

    Природные 9
    10 3.939
    A 11
      1
    3.76 3.76
    2
      1
    C 9 1.452
    C 10 1.53
    С 14 1,467
    220 ° С при высокой температуре дегидратации D 9 0,142
    D 10 0,262
    D 11 0.215 0. 215 0.215


    Согласно формулам (4) и (5), сплоченностью C и внутренний угол трения Φ каждой группы высокопрочных гипсовых порошков рассчитываются.На рис. 9 показана взаимосвязь между сцеплением, углом внутреннего трения и содержанием воды в каждой группе образцов. Можно заметить, что угол внутреннего трения природных образцов уменьшился на 21,11% после обезвоживания при 45°С и на 44,44% после насыщения водой, тогда как угол внутреннего трения образцов увеличился на 6,3% после высокотемпературной обработки при 220°С. обезвоживание. Сцепление природных образцов увеличилось на 8,12% после обезвоживания при 45°С и уменьшилось на 13,58% после насыщения водой, в то время как сцепление образцов уменьшилось примерно на 35.51% после высокотемпературной дегидратации при 220°C. Согласно приведенному выше анализу, сцепление и угол внутреннего трения образца тесно связаны с содержанием воды. После обезвоживания при 45°С сцепление образца максимально; угол внутреннего трения насыщенного образца наименьший. После высокотемпературной дегидратации при 220°C сцепление образца наименьшее, а угол внутреннего трения образца наибольший.


    На рис. 10 показана кривая напряжения-деформации стандартного образца для трехосного сжатия при одинаковом всестороннем давлении и различных условиях содержания воды.

    На рис. 10 видно, что характеристики деформации переформованных образцов из высокопрочного гипсового порошка сильно различаются при одинаковом всестороннем давлении из-за влияния содержания воды. Точно так же трехосная кривая напряжения-деформации при сжатии каждой группы образцов при различных состояниях содержания воды примерно проходит четыре стадии уплотнения, эластичности, текучести и разрушения. Среди них природный образец демонстрирует явное хрупкое разрушение после пика, образец, обезвоженный при 45 ° C, демонстрирует явные характеристики хрупкого разрушения, когда ограничивающее давление ниже 12  МПа, а насыщенные и обезвоженные при высокой температуре образцы демонстрируют пластическое разрушение после пика. стоимость.Пиковая деформация образца, обезвоженного при 45°C, является наименьшей, когда он достигает пиковой прочности, за ним следует напряжение природного образца, тогда как у образца, обезвоженного при высокой температуре, оно является самым большим. По сравнению с природным образцом пиковая прочность образца, обезвоженного при 45°C, насыщенного образца и образца, обезвоженного при высокой температуре, уменьшилась в разной степени. Доля снижения пиковой прочности насыщенного образца является наибольшей, за ней следует доля образца, обезвоженного при высокой температуре, тогда как доля образца, обезвоженного при 45°C, является наименьшей.Можно заметить, что как водонасыщение, так и обезвоживание оказывают ослабляющее действие на переформованный образец высокопрочного гипсового порошка. Насыщение водой оказывает наиболее очевидное ослабляющее действие на прочность образца, за ним следует высокотемпературная дегидратация, тогда как обезвоживание при 45°С оказывает наименьшее ослабляющее действие.

    Это может быть связано с тем, что после пиролиза и обезвоживания кристалла образца в образце увеличивается количество внутренних пор, снижается жесткость несущей конструкции и соответственно увеличивается деформация сжатия.После принудительного насыщения образца водой увеличивается количество внутренних пор, увеличивается жесткость несущей конструкции и соответственно уменьшается деформация сжатия. В течение всего процесса сжатия происходит упругопластическая деформация, состоящая из трех стадий: закрытия трещины, межчастичного скольжения и упругой деформации материала. На начальном этапе, до пика естественного и обезвоженного при 45°С образцов, преобладает нелинейно-деформационное закрытие трещины, на линейном участке преобладают межчастичное скольжение и упругая деформация материала, а нелинейный участок состоит из текучести и пластической деформации.После достижения пиковой прочности напряжение в природных образцах и образцах, обезвоженных при 45°C, быстро падает, демонстрируя типичное хрупкое разрушение. Поры, образованные молекулами воды в высокотемпературном обезвоженном образце, увеличивают макроскопическую деформацию образца, что показывает, что значение постпиковой деформации больше. Молекулы воды между частицами в насыщенном образце находятся в свободном состоянии, что снижает трение между минеральными частицами, снижает прочность образца и увеличивает деформацию по сравнению с природным и обезвоженным при 45°С образцом.

    3.2.3. Бразильский сплит

    Расчетная формула испытания на раскалывание бразильским диском для каждой группы образцов при различных состояниях содержания воды выглядит следующим образом: где σ t – предел прочности при растяжении (МПа), – разрушающая нагрузка (кН) , D — диаметр образца (мм), H — толщина (мм).

    В соответствии с формулой (6) рассчитывают предел прочности на отрыв каждой группы образцов при различных условиях содержания воды, как указано в таблице 3.

    Из таблицы 3 видно, что предел прочности при растяжении природного образца является самым большим, со средним значением 3,85 МПа. Далее следует предел прочности на разрыв водонасыщенного образца со средним значением 1,48  МПа. Предел прочности при растяжении высокотемпературного обезвоженного образца наименьший, со средним значением 0,40 МПа, что на 89,6% ниже, чем у природного образца, при этом предел прочности при растяжении этой группы образцов более дискретен.

    Кривая напряжения-деформации для каждой группы образцов в бразильском испытании на раскалывание диска построена, как показано на рисунке 11.Процесс разрушения при раскалывании естественных, насыщенных и высокотемпературно обезвоженных образцов можно разделить на четыре стадии: уплотнение, упругая деформация, пластическая деформация и разрушение. Когда естественные и насыщенные образцы достигают пиковых значений прочности на растяжение, они мгновенно падают, и образцы демонстрируют явное хрупкое разрушение. Однако высокотемпературный обезвоженный образец проявляет признаки раскола в процессе расщепления, и период пластической деформации значительно увеличивается. Когда нагрузка достигает пикового значения, она не падает быстро, и образец демонстрирует определенные характеристики пластического разрушения. Вышеуказанные явления свидетельствуют о том, что после высокотемпературной дегидратации внутри образца происходит физическая и химическая деградация, ослабевают межмолекулярные силы внутри частиц, ослабевает хрупкость, повышается пластичность, а образец проявляет явные характеристики пластического разупрочнения.

    3.3. Характеристики разрушения

    На рисунках 12 и 13 показаны режимы разрушения при одноосном и трехосном сжатии каждой группы образцов соответственно.

    На рисунках 12 и 13 видно, что режим разрушения переформованного образца из высокопрочного гипсового порошка напрямую не связан с всесторонним давлением, но связан с содержанием воды: чем меньше содержание воды, тем более сложный режим отказа. Характеристики разрушения насыщенных образцов не очевидны, а характеристики разрушения натуральных образцов аналогичны характеристикам образцов, обезвоженных при 45°C. Большинство образцов показывают разрушение при сдвиге или растяжении при сдвиге.Плоскость сдвига начинается от края торца образца и демонстрирует типичное диагональное разрушение при сдвиге. Некоторые из образцов треснули в конце образца и показали разрыв при растяжении. Однако проекция всей поверхности разрушения на горизонтальную плоскость покрывала все поперечное сечение образца. Внешний вид отдельных образцов также показывает Y — разрушение при сдвиге в двух плоскостях сдвига. Поверхность излома при контролируемом сдвиге имеет мелкодисперсное порошкообразное вещество с явными следами трения, тогда как поверхность излома при растяжении свежая.

    Характеристики разрушения образцов, обезвоженных при высокой температуре, отличаются от характеристик природных образцов и образцов, обезвоженных при 45°C. После одноосных и трехосных испытаний эти образцы полностью разрушились. Помимо локального разрушения при сдвиге, большинство этих образцов также имеют горизонтальную поверхность излома, перпендикулярную направлению нагрузки, что можно объяснить тем, что после обезвоживания при 220°С пористость этой группы образцов значительно возрастает, достигая более 25 . 7%. В условиях трехосного сжатия образцы имеют большие упругие и пластические деформации при повреждении. Как только напряжение превысит пиковое значение, осевая нагрузка будет снята в конце испытания, и некоторые материалы с высокой прочностью не разрушатся. Восстановительная деформация превысит предельную деформацию материала при растяжении, что приведет к образованию горизонтальной поверхности разрушения при растяжении, перпендикулярной направлению нагрузки.

    3.4. Анализ минерального состава

    В таблице 4 перечислены основные минеральные кристаллические компоненты, полученные в результате рентгеноструктурного анализа переформованных образцов высокопрочного гипсового порошка при различных состояниях содержания воды.

    6 6

    3


    O 49 4 o 4 O 2 O 81 O 81 O
      0 81
      0 19
    2 O
    Домашняя температура (° C)
    Составное имя Химическая формула Композиция (%)


    Гипс

    0 CASO 4 · 0. 5H · 0.5h 2 O

    69 69
    Ca Calium CA (SO 4 ) 31

    1

    Natural Hydrate CASO 4 · 2H 2 O 51 51
      018
        0
          0 CA (SO 4 o) 2 O) 2
    49
    45 ° C Dehydration Сульфат кальция CA (SO 4 ) (H 2 O) 2 96
    Оксид кремния SiO 2 9018 256
    Вода насыщенность
      0 CASO 4 · 2H 4 · 2H 4 · 2H 4 · 2H 4 · 2H 4 · 2H 4 o
    9 CASO 4 (H 2 O) 2
    Высокотемпературная дегидратация при 220°C Гидрат сульфата кальция CaSO 4 ·0. 5H 2 O O 61 61
      0180180 Caso 4 · 2H 4 · 2H 2 O
    39

    Рисунок 14 показывает дифракционные узоры каждого группа образцов в разном состоянии водности.

    Из таблицы 4 и рисунка 14 видно, что основными минеральными компонентами гипса являются CaSO 4 ·0,5H 2 O и Ca (SO 4 ) с содержанием 69% и 31% соответственно. .CaSO 4 ·0,5H 2 O состоит из кристалла сульфата кальция с 0,5 кристаллической воды, максимальная интенсивность дифракции CaSO 4 ·0,5H 2 O составляет 812,2  ct, а суммарная интенсивность дифракции основного минеральный кристалл – 2444,75 карата. Суммарная интенсивность дифракции относится к сумме интенсивностей дифракции кристаллов основных минералов, измеренных при различных углах дифракции гипсовой породы. Основной минеральный состав природного образца, полученного после отсыпки гипсового порошка: CaSO 4 ·2H 2 O и Ca (SO 4 )·(H 2 O) 2 , с содержанием 51 % и 49% соответственно, а Ca (SO 4 ) исчезает.Существуют два кристаллических состава сульфата кальция в CaSO 4 ·2H 2 O, максимальная интенсивность дифракции CaSO 4 ·2H 2 O составляет 293,27 ct, а суммарная интенсивность дифракции основного минерального кристалла составляет 1381,13 карата. После дегидратации при 45°С в течение 48 ч основными минеральными компонентами природного образца являются CaSO 4 ·2H 2 O и SiO 2 с содержанием 96 % и 4 % соответственно. Ca (SO 4 ) (H 2 O) 2 исчезает и образуется SiO 2 .CaSO 4 ·2H 2 O состоит из двух кристаллов кристаллической воды сульфата кальция, максимальная интенсивность дифракции CaSO 4 ·2H 2 O составляет 150,74 cts, а совокупная интенсивность дифракции основных минеральных кристаллов составляет 810,73 карата. Основной минеральный состав природного образца после водонасыщения изменяется на CaSO 4 ·2H 2 O и CaSO 4 (H 2 O) 2 с содержанием 81 % и 19 % соответственно. .Максимальная интенсивность дифракции CaSO 4 ·2H 2 O составляет 253,8 кар, а суммарная интенсивность дифракции основного минерального кристалла – 1243,03 кар. Основной минеральный состав природного образца после высокотемпературной дегидратации при 220°С изменяется на CaSO 4 ·0,5H 2 O и CaSO 4 (H 2 O) 2 , с содержанием 61 % и 39% соответственно. Максимальная интенсивность дифракции CaSO 4 ·0,5H 2 O равна 85.61 карат, а суммарная интенсивность дифракции основного минерального кристалла составляет 626,86 карата. Вышеприведенный анализ показывает, что сульфат кальция исчезает, а содержание воды увеличивается после засыпки высокопрочного гипсового порошка в переформованный образец, а основной минеральный состав водонасыщенного образца такой же, как и у природного образца. После дегидратации при 45°C в течение 48 часов образец начинает выделять структурированную воду и генерирует небольшое количество SiO 2 , но скорость дегидратации низкая.После высокотемпературной дегидратации при 220°C CaSO 4 ·0,5H 2 O продолжает дегидратироваться и становится растворимым CaSO 4 , но CaSO 4 , образующийся при 220°C, поглощает воду из воздуха и превращается в CaSO 4 ·0,5H 2 O и CaSO 4 ·2H 2 O.

    4. Обсуждение

    Вышеприведенный анализ показывает, что водонасыщение и обезвоживание оказывают определенное влияние на физико-механические свойства -прочность гипсовых порошков переформованных образцов.Для дальнейшего изучения механизма влияния водонасыщения и обезвоживания на механические свойства повторно формованных образцов микроструктура каждой группы образцов была просканирована с помощью FEI Quanta 250 FEG-SEM. На рис. 15 показаны результаты сканирования при увеличении в 3000 раз.

    Можно заметить, что внутренняя структура переформованного образца в естественных условиях однородная и компактная, частицы плотные, излом кристалла гладкий и плоский, края и углы острые и очевидные, а локальная часть массивная , как показано на рисунке 15(а).После дегидратации при 45°С в течение 48 ч внутренняя структура микрочастиц образца существенно изменилась, и на поверхности начинает формироваться рыхлая хлопьевидная структура, часть частиц начинает рыхлить, излом кристаллов нечеткий, часть кристаллов имеет призматическую форму, и начинают появляться микропоры, как показано на рисунке 15(b). В насыщенном образце больше обезвоженного гипса, а однородные и компактные края и углы образца не очевидны, как показано на рисунке 15(c). После высокотемпературной дегидратации при 220°С в течение 12 ч внутри образца образуется большое количество неупорядоченных призматических кристаллов, среди кристаллов распределяются микротрещины, часть кристаллов разрушается.Поверхность излома чистая, количество микропор значительно увеличено, как показано на рис. 15(d). Вышеприведенный анализ показывает, что кристаллическая вода в природном образце имеет как минимум два комбинированных состояния, то есть структурную и цеолитную воду [30].

    В процессе нагревания дегидрата гипса (CaSO 4 ·2H 2 O) при определенной температуре кристалл гипса будет поглощать тепло для преодоления силы Ван-дер-Ваальса и разрыва ковалентной связи, а также молекулярной силы CaSO 4 будет ослаблен.Таким образом, структурная вода будет постепенно переходить от основной кристаллической структуры к воде из полугидрата гипса (CaSO 4 ·0,5H 2 O), а цеолитная вода останется в полугидрате гипса (CaSO 4 · 0,5Н 2 О). Только при нагревании до определенной температуры и времени полугидрат гипса (CaSO 4 ·0,5H 2 O) может полностью превратиться в безводный гипс (CaSO 4 ). После обезвоживания в исходной позиции кристаллической воды останется вакансия.В данном исследовании удаленная микрокристаллическая вода используется для характеристики макро- и микротрещин образца. Хотя это не совсем точно, но в определенной степени может характеризовать внутренние макро- и микротрещины переформованного образца. С увеличением времени высокотемпературной дегидратации кристаллическая структура и форма гипсовой породы постепенно изменяются, а количество микротрещин и отверстий в образце постепенно увеличивается. По мере расширения и проникновения трещин постепенно увеличиваются ширина, длина и охват трещин, непрерывно развиваются макроповреждения, что приводит к непрерывному ухудшению физико-механических свойств.

    5. Заключение

    Для изучения физико-механических свойств образцов гипсоподобных пород четыре комплекта образцов в различных условиях воды были испытаны методами ультразвука, одноосного сжатия, обычного трехосного сжатия, бразильского расщепления, рентгеновской дифракции. и сканирующий электронный микроскоп. Сделаны следующие выводы: (1) Плотность водонасыщенного образца и скорость продольной волны природного образца самые высокие. Как условия водонасыщения, так и условия обезвоживания оказывают ослабляющее действие на переформованный образец высокопрочного гипсового порошка. (2) Интенсивность пика образца постепенно увеличивается с увеличением всестороннего давления, и соотношение между интенсивностью пика и всесторонним давлением образца соответствует критерию кулоновской прочности. После высокотемпературной дегидратации образец показал очевидные пластические характеристики размягчения. (3) Когезия и угол внутреннего трения образца тесно связаны с содержанием воды. Сцепление является самым большим в образце, обезвоженном при 45 ° C, а угол внутреннего трения наименьшим в насыщенном образце, тогда как сцепление является наименьшим, а внутреннее трение самым большим в образце, обезвоженном при высокой температуре.(4) Характеристика разрушения натуральных образцов и образцов, обезвоженных при 45°C, почти одинакова, и большинство образцов демонстрируют разрушение при сдвиге или растяжении при сдвиге. Плоскость сдвига начинается на краю торца образца и демонстрирует типичное диагональное разрушение при сдвиге. Образцы, обезвоженные при высокой температуре, полностью разрушаются в условиях одноосного и трехосного сжатия. (5) После того, как для изготовления переформованного образца был использован высокопрочный гипсовый порошок, сульфат кальция исчез, содержание воды увеличилось, а основные минеральные компоненты естественные и насыщенные образцы были одинаковыми.После дегидратации при 45°C образец начал выделять структурную воду и генерировать SiO 2 . После высокотемпературной дегидратации полугидрат гипса продолжал обезвоживаться и превращался в растворимый безводный гипс.

    Доступность данных

    Все включенные экспериментальные данные абсолютно надежны, и наборы данных, поддерживающие эту статью, были загружены как часть электронных дополнительных материалов.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    Благодарности

    Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (№ 51974104), Хэнаньским исследовательским проектом по науке и технологиям (182102210317) и Проектом субсидирования специальных фондов для фундаментальных исследований бизнеса Хэнаньского университета (NSFRF180402).

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.