تبلور الجبس المتسارع بالموجات فوق الصوتية

حقائق تستحق المعرفة

إنتاج ألواح الجبس

أثناء عملية تصنيع ألواح الجبس ، ملاط مائي من الجبس المكلس – ما يسمى كبريتات الكالسيوم هيميهرات – بين الأوراق الورقية العلوية والسفلية. يجب نقل المنتج الذي تم إنشاؤه باستمرار على حزام ناقل حتى يتم تثبيت الملاط. ثم يتم تجفيف الصفيحة حتى يتبخر الماء الزائد في ألواح الجبس. في إنتاج ألواح الجبس ، من المعروف إضافة مواد مختلفة إلى الملاط لتعزيز عملية الإنتاج أو اللوحة نفسها. على سبيل المثال ، من المعتاد تخفيف وزن الملاط عن طريق دمج عوامل الرغوة لتوفير درجة من التهوية تقلل من كثافة لوحة الحائط النهائية.

كبريتات الكالسيوم

كبريتات الكالسيوم (أو كبريتات الكالسيوم) مركب غير عضوي له الصيغة CaSO₄ والهيدرات ذات الصلة. في الشكل اللامائي من γ-أنهيدريت ، يتم استخدامه كمجفف للأغراض العامة. هيدرات معينة من CaSO₄ يعرف باسم جص باريس. هيدرات أخرى مهمة هي الجبس ، والذي يحدث بشكل طبيعي كمعدن. يستخدم الجبس بشكل خاص على نطاق واسع للتطبيقات الصناعية ، على سبيل المثال كمواد بناء ، حشو ، في البوليمرات وما إلى ذلك. جميع أشكال CaSO₄ تظهر على شكل مواد صلبة بيضاء وبالكاد قابلة للذوبان في الماء. كبريتات الكالسيوم تسبب صلابة دائمة في الماء.
المركب غير العضوي CaSO₄ يحدث في ثلاثة مستويات من الترطيب:

• الحالة اللامائية (اسم المعادن: “أنهيدريت”) مع الصيغة CaSO₄.
• ثنائي الهيدرات (اسم المعدنية: “جبس”) مع الصيغة CaSO₄(ح₂O)₂.
• هيمهيدرات مع الصيغة CaSO₄(ح2₂س)0.5. يمكن تمييز الهيمهيدرات المحددة على أنها ألفا هيمهيدرات وبيتا هيميهيدرات.

تفاعلات الترطيب والجفاف
عندما يتم تطبيق الحرارة ، يتحول الجبس إلى معدن مجفف جزئيا – ما يسمى هيمهيدرات كبريتات الكالسيوم ، الجبس المكلس ، أو الجص في باريس. يحتوي الجبس المكلس على الصيغة CaSO₄· (nH₂O) ، حيث 0.5 ≤ n ≤ 0.8. درجات الحرارة بين 100 درجة مئوية و 150 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت – 302 درجة فهرنهايت) ضرورية لإزالة الماء المرتبط بهيكلها. تعتمد درجة حرارة التسخين والوقت الدقيق على الرطوبة المحيطة. يتم تطبيق درجات حرارة تصل إلى 170 درجة مئوية (338 درجة فهرنهايت) للتكليس الصناعي. ومع ذلك ، في درجات الحرارة هذه يبدأ تكوين γ-أنهيدريت. تميل الطاقة الحرارية التي يتم توصيلها إلى الجبس في هذا الوقت (حرارة الماء) إلى طرد الماء (كبخار ماء) بدلا من زيادة درجة حرارة المعدن ، الذي يرتفع ببطء حتى يختفي الماء ، ثم يزداد بسرعة أكبر. معادلة الجفاف الجزئي هي كما يلي:

الخاصية الماصة للحرارة لهذا التفاعل ذات صلة بأداء الحوائط الجافة ، مما يمنح مقاومة الحريق للهياكل السكنية وغيرها. في حالة نشوب حريق ، سيبقى الهيكل الموجود خلف لوح دريوال باردا نسبيا حيث يتم فقد الماء من الجبس ، وبالتالي منع وتأخير تلف الإطار (من خلال احتراق أعضاء الخشب أو فقدان قوة الفولاذ في درجات حرارة عالية) وما يترتب على ذلك من انهيار هيكلي. في درجات الحرارة المرتفعة ، تطلق كبريتات الكالسيوم الأكسجين وتعمل بالتالي كعامل مؤكسد. تستخدم هذه الخاصية المادية في الألومنيوم. على عكس معظم المعادن ، التي عند إعادة ترطيبها تشكل ببساطة معاجين سائلة أو شبه سائلة ، أو تظل مساحيق ، فإن الجبس المكلس له خاصية غير عادية. عند مزجه بالماء في درجة الحرارة المحيطة ، فإنه يعود كيميائيا إلى شكل ثنائي الهيدرات المفضل ، بينما يكون فيزيائيا “اعداد” في شعرية بلورية جبسية صلبة وقوية نسبيا كما هو موضح في المعادلة أدناه:

هذا التفاعل الطارد للحرارة يجعل من السهل جدا صب الجبس في أشكال مختلفة بما في ذلك صفائح الحوائط الجافة ، وعصي الطباشير السبورة ، والقوالب (على سبيل المثال لشل حركة العظام المكسورة ، أو المسبوكات المعدنية). يخلط مع البوليمرات ، وقد تم استخدامه كأسمنت لإصلاح العظام.
عند تسخينه إلى 180 درجة مئوية ، وهو شكل خال من الماء تقريبا ، يسمى γ-anhydrite (CaSO₄·nH₂O حيث n = 0 إلى 0.05) ، يتم تشكيله. يتفاعل γ-Anhydrite ببطء فقط مع الماء للعودة إلى حالة ثنائي الهيدرات ، بحيث يستخدم على نطاق واسع كمجفف تجاري. عند تسخينه فوق 250 درجة مئوية ، يحدث الشكل اللامائي تماما من β-أنهيدريت. لا يتفاعل β-أنهيدريت مع الماء ، حتى على مدى المقاييس الزمنية الجيولوجية ، ما لم يتم طحنه ناعما جدا.

جص

الجص هو مادة بناء تستخدم كمواد طلاء واقية و / أو زخرفية للجدران والأسقف ولقولبة وقولبة وصب عناصر البناء الزخرفية.
الجص عبارة عن أعمال جصية تستخدم لإنتاج زخارف الإغاثة.
يتم صياغة الأنواع الأكثر شيوعا من الجبس أو الجير أو الأسمنت كمكون رئيسي. يتم إنتاج الجص كمسحوق جاف (مسحوق الجبس). عندما يتم خلط المسحوق بالماء ، يتم تشكيل عجينة صلبة ولكنها قابلة للتطبيق. يطلق التفاعل الطارد للحرارة مع الماء الحرارة من خلال عملية التبلور ، ثم يصلب الجص المائي.

جبس جبس

يتم إنتاج جص الجبس ، أو جص باريس ، عن طريق المعالجة الحرارية (حوالي 300 درجة فهرنهايت / 150 درجة مئوية) من الجبس:
كاسو₄·2H₂O + الحرارة → CaSO₄·0.5 ساعة₂O + 1.5H₂O (صدر على شكل بخار).
يمكن إعادة تشكيل الجبس عن طريق خلط المسحوق الجاف بالماء. لبدء وضع الجص غير المعدل ، يتم خلط المسحوق الجاف بالماء. بعد حوالي 10 دقائق ، يبدأ تفاعل الإعداد ويتم الانتهاء منه بعد حوالي 45 دقيقة. ومع ذلك ، يتم الوصول إلى إعداد كامل للجبس بعد حوالي 72 ساعة. إذا تم تسخين الجص أو الجبس فوق 266 درجة فهرنهايت / 130 درجة مئوية ، يتم تشكيل هيميهيدرات. يمكن أيضا تحويل مسحوق Hemihydrate إلى جبس عند تشتيته في الماء.