Как сделать песок твердым

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 05.10.2024

Строительный гипс – это природный минерал из класса сульфатов. Его химической формула CaSO4·2H2O (гидрат сульфата кальция). Так как в молекуле вещества содержится 2 атома воды, его также называют диаквасульфат кальция.

Мелкокристаллическая структура с большим количеством пор является и положительным качеством (дает легкость и устойчивость к высоким температурам), и отрицательным (не обеспечивает прочность и влагостойкость).

Оптимальная пористость изделия после отвердевания составляет 40-60%. Если она выше, изделие становится менее прочным и легко разламывается. Пористость зависит от количества воды, использованного при замешивании раствора.

Удельный вес материала – 2,6-2,75 г/см³. Плотность в рыхлом состоянии – 800-1100 г/м³, при уплотнении может достигать 1450 кг/м³.

Что представляет собой строительный гипс внешне? Это порошок довольно мелкого помола, обычно белый или сероватый, иногда с желтым или розовым оттенком. Запах очень слабый, усиливается при добавлении воды.

Жидкий раствор (тесто) представляет собой серую массу со специфическим запахом. После высыхания приобретает белый или светло-серый цвет, поверхность готового изделия гладкая на ощупь.

Гипсовый порошок

Гипсовый раствор

Разновидности гипса

Гипс – это первое вяжущее вещество, полученное человеком. Строительное минеральное вяжущее – это порошкообразное вещество, которое после смешивания с водой превращается в пластичную, гибкую массу и постепенно застывает до каменного состояния.

Основу любого строительства составляют вяжущие вещества. Они используются для производства строительных растворов, изготовления плит.

Гипсовое вяжущее – это искусственно полученное вяжущее путем обжига. Оно состоит из полуводного гипса, который при термообработке (105-200°С) превращается в двуводный:

Строительный гипс может быть как природного, так и промышленного происхождения.

Его получают как из природного гипсового камня, так и из химических отходов. Смысл операции заключается в исключении воды (дегидратации) из гипсового состава при повышении температуры. Человечество открыло этот нехитрый способ получения около 20 тысяч лет назад. Люди заметили, что после обжига гипс превращался в порошок, а затем после дождя вновь трансформировался в камень.

По способу получения гипс бывает α или β-модификации.

Для очищения и получения высокопрочного гипса α-модификации сырье нагревают в автоклавах без доступа воздуха под давлением при температуре 95-130°, вода удаляется капельным путем. Полученный полуводный гипс отличается высокой прочностью и качеством. Однако дороговизна и сложность его получения сказывается на его себестоимости.

Гипс β-модификации получают в открытых печах при более высоких температурах 150-180°С. Двуводный гипс нагревают, вода превращается в пар и при выходе из сырья образует огромное количество мельчайших пор, которые значительно ухудшают его качество. Измельченный гипс β-модификации называют строительным или алебастром. Формовочным называется гипс β-модификации более тонкого помола, медицинским – из хорошего чистого сырья с мелким помолом.

Разница между гипсом альфа и бета модификации состоит только в способе производства и полученном результате.

Алебастр – это разновидность природного зернистого гипса с более мелким строением зерна. Алебастр относят к строительному гипсу, однако нельзя любой зернистый гипс считать алебастром.

Алебастр – это быстротвердеющий вяжущий материал, в составе которого полуводный сульфат кальция CaSO4 • 0,5Н2О. Он относится к гипсу β-модификации, поскольку производится в открытых печах.

Ангидрит – это безводный гипс природного происхождения. Он отличается длительным схватыванием и твердением, в его составе безводный сульфат кальция CaSO₄ и активатор твердения CaO.

Эстрих-гипс получают путем обжига природного гипсового камня при t°=800-950°С. Дополнительным веществом при его диссоциации является оксид кальция CaO, который выступает активизатором затвердения ангидрита.

В результате обжига получают двуводный гипс, который обладает улучшенными свойствами по сравнению с обычным:

— Пониженная водопотребность 30-35% против обычных 50-60%;

— Длительные срок схватывания: начало не ранее 2 часов;

— Высочайшая прочность 10-20 МПа через 28 суток.

На рубеже XIX-XX вв. эстрих-гипс применяли для получения основания под чистый пол, кладочных работ, производства искусственного мрамора.

Гипсовые вяжущие – это вещества на основе полуводного гипса или ангидрита, которые называются воздушными вяжущими.

Их делят на три группы в зависимости от способа производства:

I вяжущие, подвергающиеся термической обработке при их получении: α или β-модификации, полугидрат кальция и растворимый ангидрит.
II вяжущие без термообработки: природный ангидрит.
III вяжущие из первой или второй группы, которые смешивают с другими компонентами.

Представители I и II групп являются невлагостойкими (НГВ), основная часть представителей III группы относится к влагостойким вяжущим (ВГВ).

В свою очередь, вяжущие, получаемые путем термообработки, делят на низкообжиговые и высокообжиговые.

К первым относятся вещества, получаемые при t°=120-180°C:
строительный гипс, включая алебастр, формовочный, высокопрочный, медицинский гипс. Они обладают невысокой прочностью и быстрой схватываемостью.
К высокообжиговым относятся вяжущие, полученные при t°=600-900°С:
ангидритовый цемент, эстрих-гипс и отделочный цемент. Они отличаются высокой плотностью, прочностью и медленным твердением.

Как работать с гипсом

Материал при соединении с водой быстро твердеет и сохраняет свою форму. В процессе твердения раствор незначительно увеличивается в размере с выделением некоторого количества тепла. Это свойство мастера обращают на пользу: расширяющийся гипс плотно заполняет все мельчайшие выемки, точно повторяя внутренний объем формы. Таким способом изготавливаются многие виды гипсовых украшений, а также различные фигурки.

Так выглядит готовый для работы раствор гипса

Как правильно разводить

Основное правило при разведении строительного гипса состоит в том, что в подготовленную емкость с водой медленно и постепенно всыпается гипсовый порошок. В процессе приготовления раствор постоянно перемешивается для предотвращения образования комочков.

Для перемешивания небольших объемов можно использовать древесину, нержавеющую сталь, пластик или резиновые изделия. Если объем раствора солидный, то лучше воспользоваться электродрелью, имеющей специальную насадку.

Недопустимо перемешивать раствор более 1 минуты во избежание потери гипсом своих свойств. Перемешивание прекращается при исчезновении комочков. Если вы хотите замедлить застывание раствора, то вам следует воспользоваться специальными добавками.

При их отсутствии просто делайте замес на холодной воде. Это продлит время до начала схватывания практически вдвое. Если же вам необходимо, чтобы раствор застыл как можно раньше, добавьте в него немного соли.

Пропорции гипсового раствора

От того, в каких пропорциях будет разведен гипсовый раствор, зависит скорость его застывания. Это время в большинстве случаев составляет от 5 минут до 1 часа. Практика показывает, что для получения раствора средней густоты следует к 1 литру воды добавить приблизительно 1,5 кг сухого гипсового порошка.

Если необходимо получить жидкий раствор, который используется для штукатурных работ, то соотношение компонентов допускается один к одному. Жидкий раствор и застывать будет дольше.

А вот для изготовления скульптурных поделок или лепнины рекомендуется делать раствор более густым. На одну часть воды приходится 2 части порошка. Данное соотношение уменьшает время застывания раствора.

Силиконовые формы

Формы для гипсового раствора могут быть изготовлены из самых различных материалов. Это силикон, древесина, металл, эпоксидная смола, гипс, экструдированный пенополистирол, цемент. Основным условием их использования является защита внутренних поверхностей таких форм от прилипания к ним гипсового раствора.

Для разведения гипсового порошка лучше использовать эластичные формы, например, силиконовые. Их можно использовать многократно без каких-либо нарушений их целостности. Основное преимущество силиконовых форм состоит в легкости отделения от них застывшей гипсовой массы. При этом гарантируется сохранность затвердевших моделей. Кроме того, такие формы не нужно смазывать.

Можно самостоятельно изготовить силиконовую форму. Для этого имеющуюся модель фиксируют неподвижно в специально изготовленной емкости. Производится заливка модели жидким силиконом до ее половины. После затвердевания силикона модель вынимается. Производится изготовление формы для верхней части модели.

Несколько примеров силиконовых форм для гипса

Форма для гипса №1 Форма для гипса №2 Форма для гипса №3 Форма для гипса №4 Форма для гипса №5

Как отлить форму из гипса

Благодаря особенностям производства, гипс имеет уникальную мелкопористую структуру, что дает возможность изготавливать из него всевозможные литьевые формы. В некоторых случаях гипсовые формы являются просто незаменимыми в литейном деле. С их помощью отливают копии старинных монет, фигурок, барельефов, моделей.

Гипсовые формы дают возможность использовать такие материалы как эпоксидная смола, оргстекло, пластмасса, бронза, воск. Допускается также изготовление поделок из такого же гипса, из которого состоит сама форма. Однако в этом случае необходимо придерживаться определенных рекомендаций по заливке.

Отливается гипсовая форма достаточно просто и быстро. В подготовленную коробку или другую емкость вливается небольшой по толщине слой жидкого гипсового раствора. Когда раствор застынет, на него ложится обработанная смазочным материалом модель, с которой предполагается сделать слепок.

Далее емкость заполняется раствором до середины модели. После застывания образуется гипсовая форма нижней части модели. Смазанная модель извлекается из формы. Таким же образом изготавливается форма для ее верхней части.

Для последующей заливки гипсового раствора в такие гипсовые формы рекомендуется покрыть формы изнутри лаком в несколько слоев. Это защитит форму от прилипания к ней гипсового раствора. Также следует обрабатывать форму какой-то смазкой, например, веретенным маслом или раствором парафина или стеарина в керосине.

Как увеличить прочность и сделать его крепче

Для повышения прочности гипсовых поверхностей или изделий рекомендуется вводить в раствор специальные добавки. Это полимерная фибра, различные виды клея (КМЦ, ПВА, костный клей), известь-пушонка, бура, жидкое стекло. Отличные результаты дает армирование гипсовых поверхностей полимерной монтажной сеткой.

После застывания гипса рекомендуется для увеличения прочностных качеств обработать его поверхность раствором железного или медного купороса, а также раствором глауберовой соли.

Чтобы придать гипсовому изделию прочность, сравнимую с прочностью керамики, его на сутки погружают в насыщенный раствор алюмокалиевых квасцов. Затем изделие нужно нагреть до температуры 550 градусов. Вы будете удивлены его прочностью.

Чтобы залитый бетон был максимально прочным и долговечным, при бетонировании необходимо соблюдать технологию. В противном случае он может крошиться, растрескиваться или просто не наберет максимальную прочность.

Выбор цемента и пропорции

Пропорции при замешивании бетона зависят от применяемой марки цемента. Оптимально использовать цемент М500, немного хуже подойдет портландцемент. Марка М500 дороже прочих, но ее расходуется меньше. Как следствие, стоимость бетона на ней будет такой же, как на М300 или М400, а затраты на доставку сравнительно небольшими.

Оптимально при заливке стяжки использовать пропорции на 1 часть цемента М500 3 части песка. Для кладочного раствора и штукатурки лучшей будет пропорция 1:4. Такое соотношение исключает высыпание бетона и его растрескивание. Для удешевления в раствор для стяжки, фундамента или армопояса можно добавлять щебень, желательно не больше чем 1:1.

Чем меньше воды в бетоне, тем прочней он получиться. Но при ее недостатке с ним сложно работать, так как он плохо растекается. Когда воды много, бетон не набирает максимальную прочность. Оптимально добавлять ее так, чтобы консистенция раствора была удобной для работы, не более того.

Пластификаторы

Для увеличения пластичности бетона в него добавляются пластификаторы строго по инструкции. Их наличие делает раствор более простым в работе, снижает количество заливаемой в него воды. Это очень полезная дешевая добавка, которой не стоит пренебрегать. Важно не заливать пластификатор больше рекомендуемого количества, так как это снизить прочность бетона.

Арматура и сетка

Их присутствие в толще увеличивает прочность на излом и растяжение, предотвращает растрескивание в случае неравномерной усадки. Можно применять стальную или стеклопластиковую арматуру. Стальная более тяжелая, дорогостоящая, но и надежная. Стеклопластиковая не имеет столь сильной сцепки с бетоном, поэтому работает хуже. Для армирования также можно использовать любой доступный металлолом. Это могут быть обрезки труб, кругляка, сеток, проволоки.

Закладка арматуры обязательна при заливке фундамента, межэтажного перекрытия или армопояса. Для обычной стяжки она желательна, но необязательна. Для таких целей можно использовать более дешевую сетку.

Фиброволокно

Для армирования бетона по всему сечению возможно использование фиброволокна. Самым надежным вариантом является базальтовое волокно. Оно легко перемешивается, дает максимальную прочность. Полипропиленовое фиброволокно можно использовать для штукатурок, так как его добавление снижает их сползание со стен. Его целесообразно применять и в стяжке, где оно поддерживает бетон в первые дни, пока он полностью не схватился. Полипропиленовое фиброволокно предотвращает сильную усадку, но не работает столь качественно и долго как базальтовое.

Пигмент

При необходимости окрасить бетон в определенный цвет используется пигмент. Он насыпается на застывающую стяжку при выполнении железнения. Пигмент глубоко въедается в структуру бетона, за счет чего тот окрашивается в толще. Как следствие цвет не сотрется, как поверхностный слой краски.

Влагоотталкивающая пропитка

С целью повысить влагоотталкивающие качества бетона используются пропитки. Самым доступным их вариантом является жидкое стекло. Оно создает на поверхности бетона водонепроницаемую корку, стойкую к износу. Благодаря пропитке тот не осыпается, не напитывает грязные пятна, не разрушается за счет замерзания воды в микротрещинах. Обработка жидким стеклом выполняется в 3 слоя. Сначала оно разбавляется водой в пропорции 1:1, затем 1:05, и третья пропитка выполняется чистым составом.

Более надежной и долговечной будет пропитка эпоксидной смолой. Однако это слишком затратно, и больше применимо при изготовлении бетонных столешниц. Для обычной стяжки такая обработка излишняя.

Результат использования современных технологий

Смотрите видео

Никто не обращает внимания на песок. Конечно, мы ходим на пляж и используем песок, чтобы строить замки, и или как фон, чтобы подпитывать наш Instagram летними сценами, но как часто мы действительно думаем об этом? Издалека песок кажется не более чем золотой гладью земли, встречающейся с морем.

Однако, если достать микроскоп и посмотреть в его объектив, чтобы посмотреть на песок, откроется совершенно новый мир.

Простой вопрос "из чего сделан песок?" на самом деле довольно увлекательный. ответы, связанные с путешествиями во времени, рыбьим пометом и розовыми скелетами!

Песок сделан из эродированной породы

Большая часть песка (как пляжного, так и пустынного) состоит из эродированной породы.

По мере того как реки текут вниз по течению от своего истока, их движение (часто бурное) разрушает горные породы до очень мелких зерен минералов и несет эти небольшие части породы вместе с собой. По пути реки галька продолжает распадаться на более мелкие камешки, которые, наконец, становятся песком к тому времени, когда река достигает своего конца.

Когда река впадает в океан, она откладывает немного песка вдоль суши. Волны постоянно сдвигают песок, отложенный рекой, создавая великолепные береговые линии, на которых мы отдыхаем во время летних каникул. Более мелкие отложения уносятся еще дальше в море.

В разных частях света песок будет выглядеть несколько по-разному, в зависимости от того, какие типы пород река размыла.

Коричневый и золотистый песок обычно состоит из полевого шпата, который представляет собой минерал коричневого цвета, а также кварца, который содержит оксид железа, придающий ему золотисто-коричневый оттенок. Более темный черный песок вызван базальтом, который образовался в результате вулканической деятельности. Этот песок обычно встречается в океанической коре или там, где наблюдается значительное вулканическое воздействие, например, на Гавайских островах.

На картинке ниже показан песок с Гавайев под микроскопом. Зеленая галька - это минерал под названием оливин, минерал, который происходит из вулканических базальтовых пород. Черные пятна на картинке - базальтовые. На Гавайях много действующих вулканов, что объясняет, почему там встречается этот тип песка.

Это песок с Гавайев под микроскопом. Зеленая галька - это минерал под названием оливин, минерал, который происходит из вулканических базальтовых пород. Черные пятна на картинке - базальтовые. На Гавайях много действующих вулканов, что объясняет, почему там встречаются эти типы песка.

Размер песчинок определяется тем, насколько они выветрились. Мелкие песчинки означают, что они дольше выветривались водой.

Изучение минералов в песке может многое рассказать геологам о суше и о том, как она могла образоваться. Например, изучая богатый базальтом песок Гавайев, ученые могут изучить происхождение острова и определить, когда и как он, должно быть, образовался.

Интересно, что песок пустыни также поступает из песка возле пляжей. Когда волны падают на берег под углом, они тянут пляжный песок и перемещают его, что удлиняет береговую линию. Однако иногда ветер дует на песок вглубь суши, что может образовывать дюны.

Песок состоит из скелетов и раковин морских обитателей

Жизненные формы также способствуют образованию песка. Фактически, песок состоит из скелетов многих беспозвоночных, таких как моллюски, кораллы и другие существа с ракушками, которые живут в море. Это те самые раковины, которые мы видим, любим и собираем, когда идем на пляж.

Волны уносят их к берегу, где они оседают. Они слишком медленно разрушаются, чтобы стать более мелкими песчинками.

Розовые пляжи Бермудских островов

Есть еще несколько организмов, которые вносят свой вклад в песок по всему миру. Фораминиферы, например, отвечает за розовые пляжи на Бермудских островах. Фораминиферы - это одноклеточные простейшие с панцирем, обитающие в океане. Некоторые виды фораминифер, окрашенные в красный цвет, придают пескам Бермудских островов розовый оттенок.

Розовый песок на пляже Хорсшу-Бэй на Бермудских островах.

Эти красные фораминиферы растут возле коралловых рифов на Бермудских островах. Когда они умирают, их скелеты с красным панцирем переносятся на берег, где они смешиваются с белым песком, образуя уникальный живописный розовый песок.

Песок сделан из фекалий рыбы-попугая

Песок также сделан из фекалий. Да, вы не ослышались… а точнее, какашки рыбы-попугая.

Рыбы-попугаи похожи на морских коров. Эти красочные тропические рыбы тратят почти 90% своего времени на поедание кораллов, а точнее, водорослей, которые растут на кораллах. Они используют свой твердый, похожий на клюв рот, чтобы соскребать и съедать куски кораллов во время ежедневной еды.

Когда коралл проходит через кишечник рыбы-попугая, водоросли внутри коралла перевариваются, в то время как твердый карбонат кальция, из которого состоит коралловый риф, остается. Поскольку рыба-попугай не может переваривать карбонат кальция, она выделяет его в виде мелкого измельченного песка.

Рыба-попугай какает так много, что формирует целые пляжи! Одна большая рыба-попугай может производить до 450 кг песка с карбонатом кальция за один год. Завораживающие белые тропические пляжи Гавайев, Мальдивских островов и Карибского бассейна в основном сформированы из фекалий рыб-попугаев.

Песок состоит из органических веществ

Пляжный песок также изобилует жизнью. Хотя вы этого не видите, песок содержит богатую микроэкосистему, которая важна для здоровья больших экосистем и других взаимозависимых экосистем.

Водоросли - очень распространенные обитатели песка. Эти водоросли могут фотосинтезировать и вырабатывать различные молекулы (не забывая о кислороде, получаемом при фотосинтезе), что делает их частью здоровой экосистемы. Многие морские или прибрежные организмы зависят от этих водорослей, что делает их важной частью пищевой сети.

Стеклянный пляж в Калифорнии сделан из мусора

Человеческие отходы также могут образовывать пляжи. В 1949 году штат Калифорния начал использовать территорию, которая сейчас является Стеклянным пляжем, в качестве свалки для всех видов мусора, от автомобилей и еды до горшков и стекла. В конце концов, спустя почти 20 лет, власти поняли, что вывоз мусора здесь - не лучший план, и закрыли территорию.

Постепенно на пляже начали действовать несколько инициатив по очистке. Токсичные отходы были удалены, а биоразлагаемый материал разложился. Вода сделала свое дело, вымыв крошечные кусочки стекла и глины из горшков, округляя их и придавая пляжу разноцветный эффект.

Стеклянный пляж в Калифорнии

Короче говоря, песок здесь не только для того, чтобы строить замки из песка или купаться на солнце… это также открывает нам новые возможности увидеть мир — и наше место в нем!

Что бы сделать искусственный песчаник необходимы песок, жидкое стекло и соль. Ничего сложного в процессе нет. Старая, но малоизвестная технология. Почему я решил опубликовать эту статью?

История

Мои потери

Технология искусственного песчаника

Речь пойдет о способе изготовления искусственного песчаника без цемента, в полевых условиях, без последующего обжига, с минимальными затратами денег на сырье и времени. Что нам потребуется? Из сырья:

Весь процесс в общих чертах

Песок, глина и жидкое стекло перемешиваются до однородной массы, затем формуется будущее изделие в формах и сразу помещается в ванну с раствором соли. Максимум 3 дня мокнет в ней и изделие готово!

Химизм реакции

подробно описывать не буду, кому интересно – Google в помощь! А своими словами: ионы двухвалентного кальция из раствора соли замещают собой ионы натрия из жидкого стекла, из-за чего это самое жидкое стекло превращается в быстротвердеющий гель, связывающий в монолит всю массу. В свою очередь, ионы натрия вынуждены уходить в водный раствор, превращаясь в хлорид натрия.

Как видите, весь процесс проходит в два этапа:

Не следует их объединять в один процесс: не успеете промешать всю массу, как она окаменеет!

О рецептуре

Не обессудьте, восстанавливаю по памяти!

Песок : глина : жидкое стекло — 10 : 1 : 3(4).

Жидкое стекло обычно продается (в оптовых партиях) концентрированным, поэтому его можно развести водой пополам, но лучше 1 : 1/3(вода).

Хлористый кальций развести: на 1 литр воды – 300 гр соли.

Допустим: ванна 100 литров раствора. Чтобы выработать весь хлорид кальция – в ней можно замочить не более 330 кг изделий! Т. е., если вы берете 330 кг сухой смеси для теста (песок + глина без учета жидкого стекла ), то в ванне в 100 л раствора хлористого кальция, после замачивания изделий из этого количества песка, САМОГО ХЛОРИСТОГО КАЛЬЦИЯ уже не останется! В ванне будет уже раствор ХЛОРИСТОГО НАТРИЯ! Еще раз повторяю – восстановлено по памяти!

Где найти хлористый кальций? Лично мне в продаже в свое время он не попадался! Приходилось искать у дорожников, они его рассыпали по дорогам в гололед. Сейчас же с ним проблем нет!

О тонкостях процесса

Промешивать массу необходимо тщательно, что бы не осталось сухой смеси.
Нельзя давать массе сохнуть на воздухе – промесили, отформовали и сразу в ванну.
В ванне изделия должны быть покрыты раствором полностью.
Если изделия массивные – делайте их с внутренними полостями: они будут легче, расход сырья уменьшится, раствору соли будет проще проникнуть в глубь массива.

Если осталась неиспользованная масса – не беда: поместите остатки массы в полиэтиленовый мешок, вытесните воздух из мешка, плотно перевяжите и в тенёк, до следующего раза! Технология позволяет использовать вчерашние остатки со свежеприготовленным раствором на следующий день. Важно, чтобы масса не имела контакта с воздухом, он враг!

О прочности изделий из искусственного песчаника

Со временем искусственный песчаник становится крепче и уступает в прочности только базальту и граниту! А эти материалы считаются самыми твердыми в строительстве!