התגבשות גבס מואצת באולטרסאונד

עובדות שכדאי לדעת

ייצור לוח גבס

בתהליך הייצור של לוח גבס, תרחיף מימי של גבס calcined – מה שנקרא סידן סולפט hemihydrate – פרוש בין גיליונות הנייר העליונים והתחתונים. המוצר שנוצר על ידי כך חייב להיות מועבר ברציפות על מסוע עד הבוצה יש לשקוע. לאחר מכן מייבשים את היריעה עד שעודפי המים בלוח הגבס מתאדים. בייצור קיר גבס ידוע להוסיף חומרים שונים לתרחיף כדי לשפר את תהליך הייצור או את הלוח עצמו. לדוגמה, מקובל להקל על משקל הרפש על ידי שילוב סוכני קצף כדי לספק מידה של אוורור אשר מוריד את צפיפות הקיר הסופי.

סידן גופרתי

סידן גופרתי (או סידן סולפט) הוא תרכובת אנאורגנית עם הנוסחה CaSO₄ והידרטים קשורים. בצורה נטולת מים של γ-אנהידריט, הוא משמש כחומר ייבוש לשימוש כללי. הידרט מסוים של CaSO₄ ידוע בשם טיח של פריז. הידרט חשוב נוסף הוא גבס, המופיע באופן טבעי כמינרל. במיוחד גבס נמצא בשימוש נרחב ליישומים תעשייתיים, למשל כחומר בניין, מילוי, בפולימרים וכו '. כל הצורות של CaSO₄ מופיעים כמוצקים לבנים וכמעט שאינם מסיסים במים. סידן גופרתי גורם לקשיות קבועה במים.
התרכובת האנאורגנית CaSO₄ מתרחשת בשלוש רמות של הידרציה:

• מצב נטול מים (שם מינרלי: “אנהידריט”) עם הנוסחה CaSO₄.
• דיהידראט (שם מינרלי: “גבס”) עם הנוסחה CaSO₄(ח₂O)₂.
• hemihydrate עם הנוסחה CaSO₄(ח2₂O)0.5. ניתן להבחין בין hemihydrates ספציפיים כמו alpha-hemihydrate ו beta-hemihydrate.

תגובות הידרציה והתייבשות
כאשר מוחל חום, גבס הופך למינרל מיובש חלקית – מה שנקרא סידן גופרתי hemihydrate, גבס calcined, או טיח של פריז. גבס Calcined יש את הנוסחה CaSO₄· (נ"ה₂O), כאשר 0.5 ≤ n ≤ 0.8. טמפרטורות בין 100°C ל-150°C (212°F) – 302°F) נחוצים כדי להסיר את המים הקשורים במבנה שלה. טמפרטורת החימום והזמן המדויקים תלויים בלחות הסביבה. טמפרטורות גבוהות עד 170°C (338°F) מיושמות עבור הסתיידות תעשייתית. עם זאת, בטמפרטורות אלה היווצרות של γ-אנהידריט מתחיל. אנרגיית החום המועברת לגבס בזמן זה (חום ההידרציה) נוטה להיכנס לסילוק מים (כאדי מים) במקום להעלות את הטמפרטורה של המינרל, אשר עולה לאט עד שהמים נעלמים, ואז עולה מהר יותר. המשוואה עבור התייבשות חלקית היא כדלקמן:

התכונה האנדותרמית של תגובה זו רלוונטית לביצוע קירות גבס, המעניקים עמידות באש למבני מגורים ומבנים אחרים. בשריפה, המבנה מאחורי יריעת קיר גבס יישאר קריר יחסית מכיוון שאובדים מים מהגבס, ובכך ימנע ויעכב פגיעה במסגור (באמצעות בעירה של חלקי עץ או אובדן חוזק פלדה בטמפרטורות גבוהות) וקריסת מבנים כתוצאה מכך. בטמפרטורות גבוהות יותר, סידן גופרתי משחרר חמצן ובכך פועל כחומר מחמצן. מאפיין חומר זה משמש אלומיניום. בניגוד לרוב המינרלים, אשר כאשר rehydrated פשוט טופס נוזלי או נוזלי למחצה משחות, או להישאר אבקתי, גבס calcined יש תכונה יוצאת דופן. כאשר מערבבים אותו עם מים בטמפרטורת הסביבה, הוא חוזר מבחינה כימית לצורת הדיהידרט המועדפת, בזמן שהוא פיזי “הגדרה” לתוך סריג גביש גבס קשיח וחזק יחסית כפי שמוצג במשוואה להלן:

תגובה אקסותרמית זו מקלה כל כך על יציקת גבס לצורות שונות, כולל יריעות לקירות גבס, מקלות לגיר לוח ותבניות (למשל כדי לשתק עצמות שבורות, או ליציקות מתכת). מעורבב עם פולימרים, הוא שימש כמלט לתיקון עצם.
כאשר מחממים אותו ל-180°C, צורה כמעט נטולת מים, מה שנקרא γ-אנהידריט (CaSO₄·nH₂O כאשר n = 0 עד 0.05), נוצר. γ-אנהידריט מגיב רק לאט עם מים כדי לחזור למצב דיהידראט, כך שהוא נמצא בשימוש נרחב כחומר ייבוש מסחרי. כאשר מחממים מעל 250°C, מתרחשת הצורה נטולת המים לחלוטין של β-אנהידריט. β-אנהידריט אינו מגיב עם מים, אפילו על פני טווחי זמן גיאולוגיים, אלא אם כן הקרקע דקיקה מאוד.

טיח

טיח הוא חומר בנייה המשמש כחומר מגן ו/או ציפוי דקורטיבי לקירות, תקרות ולעובש ויציקת אלמנטים דקורטיביים של בנייה.
טיח הוא גבס, המשמש לייצור עיטורי תבליט.
סוגי הגבס הנפוצים ביותר עשויים מגבס, סיד או מלט כמרכיב עיקרי. טיח מיוצר כאבקה יבשה (אבקת גבס). כאשר האבקה מעורבבת עם מים, נוצר משחה נוקשה אך מעשית. התגובה האקזותרמית עם מים משחררת חום באמצעות תהליך התגבשות, ואז טיח hydrated מתקשה.

טיח גבס

טיח גבס, או טיח של פריז, מיוצר על ידי טיפול בחום (כ -300 ° F / 150 ° C) של גבס:
קאסו₄· 2H₂O + חום → CaSO₄·0.5 שעות₂O + 1.5H₂O (שוחרר כקיטור).
ניתן ליצור מחדש גבס על ידי ערבוב האבקה היבשה עם מים. כדי ליזום את ההגדרה של טיח ללא שינוי, אבקה יבשה מעורבב עם מים. לאחר כ-10 דקות, תגובת ההגדרה נכנסת לפעולה ומסתיימת לאחר כ-45 דקות. עם זאת, הגדרה מלאה של גבס מושגת לאחר כ 72 שעות. אם מחממים טיח או גבס מעל 266°F / 130°C, נוצר המיהידראט. אבקת המיהידרט יכולה גם להפוך לגבס כאשר היא מפוזרת במים.