Процесс приготовления гипсового теста и его твердение

В приготовлении гипсового теста необходимо соблюдать определенное водогипсовое отношение, которое влияет на целый ряд свойств гипса: прочность, текучесть, способность хорошо вливаться в форму, быстроту твердения, постоянство объема при высушивании.

Соотношение воды с гипсом не всегда бывает одинаковым: оно зависит от качества гипса и назначения раствора. Наиболее часто используемое — это 70 мае. частей воды к 100 мае. частям гипса.

Если воды взято мало, то весь процесс гидратации произойдет неравномерно, не на всей поверхности, так как не все частицы получат воду и образуют дигидрат. В результате схватившийся гипс будет недостаточно прочным и неравномерно пористым. Кроме того, с меньшим количеством воды нельзя получить гипсовый раствор в виде льющейся, хорошо заполняющей форму массы, так как он становится гуще, работать с ним сложнее, при этом действовать нужно быстро.

При избытке воды выпадающие из раствора частички дигидрата будут удалены друг от друга, связь между отдельными кристалликами будет ослаблена, и поэтому затвердевший гипс будет иметь низкую прочность.

Гипс с правильно подобранным водогипсовым соотношением высыпают в воду и равномерно его распределяют по всей ее поверхности до образования гипсовых островков, не поглощенных водой. После этого смесь оставляют в покое на 30—60 с для пропитывания гипса водой, а затем в течение 1—1,5 мин интенсивно размешивают лопаткой или другими инструментами до образования однородного раствора.

Перемешивание гипсового теста способствует освобождению воздуха, заключенного в гипсовой смеси, так как между частицами гипса всегда имеется большое количество пор или пустот, и они заполнены воздухом. При погружении гипсового порошка в воду происходит выделение пузырьков. Если сразу после высыпания порошка в воду производить перемешивание, то выделение воздуха будет затруднено. В результате произойдет лишь равномерное распределение воздуха в гипсе, и при отливке пузырьки не смогут выйти наружу и останутся в теле изделия. В особенности это характерно при замешивании с малым количеством воды и получении очень густого теста. Такая смесь быстро твердеет, и воздух не успевает выйти из твердеющей массы. Так, часть пузырьков оказывается на внешней поверхности изделия, а другая — достаточно близко к ней. Впоследствии, при обработке гипсовой работы различными инструментами или шлифполотном, они проявятся. Вследствие этого перемешивание гипса нужно проводить достаточное время, чтобы освободить массу от пузырьков воздуха и сделать однородной. Однако долгое перемешивание смеси может нарушить начавшийся процесс схватывания системы и привести к получению механически слабой отливки (или происходит омолаживание гипса[1]).

Более того, в плохо перемешанном гипсовом тесте вода неравномерно распределяется по всей поверхности частичек порошка, в результате этого те части изделия, которые зафор- мованы неравномерной гипсовой смесью, будут менее пористыми, более прочными и твердыми.

В процессе перемешивания ближе к началу схватывания смеси не рекомендуется также добавлять воду или гипс, так как это приведет к образованию комочков.

Сам процесс гидратации полуводного гипса протекает на воздухе и сопровождается выделением тепла (133 кДж/кг или 19,3 кДж/моль). Подъем температуры начинается практически сразу после смешения гипса с водой: так, через 1—3 мин она повышается на 4—5 °С, через 5—7 мин продолжается дальнейшее медленное повышение температуры до 20—30 °С и более. В течение 15—30 мин обычно достигается максимальная температура, а затем начинается медленное охлаждение затвердевшего гипса. Однако температура при этом невысока и достигает 40—50 °С только при крупных отливках из гипсового вяжущего вещества без использования заполнителя (песка). Подъем температуры твердеющего гипса зависит от чистоты продукта, условий обжига и тонкости помола, а также от теплоемкости раствора и условий теплоотдачи в окружающее пространство.

В результате повышения температуры в период схватывания и твердения смеси происходят объемные деформации в твердеющем теле. Тепловое расширение может достигать 1 % и заканчивается вместе с концом схватывания. Благодаря данному процессу гипс заполняет все мельчайшие детали модели или формы, воспроизводя их очень точно.

На степень расширения гипса в процессе схватывания также влияет его тонкость помола, при этом чем мельче помол порошка, тем расширение больше и смесь быстрее схватывается. При большем количестве воды объемное расширение уменьшается.

Расширение гипса при твердении также может приводить и к неблагоприятным последствиям, например, к короблению. Оно, правда, менее ощутимо на круглых отливках, но очень заметно на рельефах, раковинах, кожухах и т. п., и в особенности на удлиненных формах. Возможные причины коробления:

  • — несовпадение периодов схватывания и расширения разных слоев гипса;
  • — неодинаковое соотношение гипса с водой в разных замесах;
  • — различный коэффициент расширения гипса при повышении его температуры в процессе схватывания, в зависимости от температуры металлической арматуры, вложенной в отливок или форму;
  • — очень быстрая и неравномерная сушка изделий;
  • — большое количество включений, а именно пережога и недожога, в гипсе, которые имеют различные периоды схватывания и расширения, что и приводит к короблению изделий.

Коробления, а также иногда и при необходимости расширения гипса при схватывании, возможно избежать путем замешивания гипса на очень слабой известковой воде, или уменьшить количество вводимой в смесь воды, т. е. изменить водогипсовое отношение.

Применение загрязненной воды или воды с примесью сырого гипса может приводить к сжатию и усадке отливка.

При затворении гипса теплой водой он теряет свою текучесть1, пластичность[2] [3] и схватывается значительно быстрее, чем на холодной.

В результате схватывания гипсового теста и затем дальнейшего его твердения происходит связывание около 15 мае. % воды в дигидрат, при этом излишняя (сверх 20 мае. %) вода механически удерживается затвердевающим гипсом, образуя поры, из которых ее можно легко удалить путем высушивания изделия. Именно поэтому гипсовым изделиям с излишней влагой после отливки необходимо дать время просохнуть, при условии, что температура просушки не приведет к разложению схватившегося гипса. Иначе отливок из прочного превратится в мягкий, легко растирающийся под пальцами порошок.

Отлитые изделия не рекомендовано оставлять надолго не- высушенными, а также держать их в сыром помещении, так как они разрушаются.

  • [1] Омолаживание гипса — это повторный процесс связывания уже схватившегося гипса с водой.
  • [2] Текучесть гипса — это состояние гипсового теста, при котором небольшие отверстия и углубления, сделанные на его поверхности, могут вновьзаплывать и исчезать без следа. Гипс нормальной густоты должен сохранятьсвою текучесть в течение 2—2,5 мин, не менее и не более.
  • [3] Пластичность гипса — это состояние гипса после потери текучести, прикотором он сохраняет приданную ему форму или способность покрывать ровным слоем какую-нибудь поверхность под различными инструментами. Пластичность гипс сохраняет в течение 6—8 мин.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >