Przeczytaj
Gips ma szerokie zastosowanie jako składnik materiałów wykończeniowych, a cechy spoiw gipsowych umożliwiają ich użycie przy wielu rodzajach prac budowlanych. Prześledźmy, jaką drogę musi przejść gips krystaliczny, aby z surowca mineralnego stał się materiałem budowlanym.
Skały gipsowe – charakterystyka i miejsca występowania w Polsce
Składnikiem budującym skały gipsowe jest (siarczan() wapnia). W przyrodzie występują dwa minerały zawierające ten związek:
anhydryt – ;
gips zwany również gipsem krystalicznym – (w odmianie drobnokrystalicznej – alabaster, w odmianie grubokrystalicznej – selenit).
Gips naturalny tworzy kryształy o pokroju tabliczkowym, słupkowym, igiełkowym. Często wytwarza zbliźniaczenia, tzw. jaskółcze ogony.
Odznacza się wyjątkową różnorodnością postaci – występuje w skupieniach: zbitych, ziarnistych, grubokrystalicznych łuskowych, rozetowych, włóknistych i proszkowych. Jest plastyczny, miękki, nieco giętki oraz przezroczysty. Można go łatwo kroić, a nawet zarysować paznokciem. Dobrze rozpuszcza się w gorącej wodzie.
Gips krystaliczny jest hydratemhydratem (solą uwodnioną) – co oznacza, że zawiera w swojej sieci krystalicznej cząsteczki wody.
Kropka we wzorze oznacza, że na jeden mol siarczanu() wapnia w sieci krystalicznej przypadają dwa mole cząsteczek wody.
Skały gipsowe powstawały wskutek odparowywania (ewaporacji) wody w słonych morzach lub jeziorach. Gdybyśmy mieli możliwość cofnięcia się w czasie o około - milionów lat, do górnego permu, trafilibyśmy na krajobraz przypominający okolice dzisiejszego Morza Martwego, pełen słonych lagun i jezior, a dookoła nich rozciąga się pustynny krajobraz – tak wyglądała wówczas większość obszaru Polski.
W takich warunkach na teren m.in. Pasa Nizin Środkowopolskich wkroczyły wody ciepłego morza, nazywanego przez geologów Morzem Cechsztyńskim. Tereny naszego kraju leżały w strefie klimatu zwrotnikowego suchego. Cykliczne wahania poziomu morza cechsztyńskiego i okresowe utraty połączenia z oceanem prowadziły do okresowego wysychania, a w efekcie powstawały charakterystyczne kompleksy skalne, w których poszczególne odmiany skał osadowych następują po sobie w ściśle ustalonej kolejności – nazywane są cyklotemami. Te, które powstały w morzu cechsztyńskim, są z reguły nazywane cyklotemami cechsztyńskimi lub solnymi.
Minerały ewaporatoweewaporatowe wytrącają się w ściśle określonej kolejności (zaprezentowanej poniżej w formie galerii mediów), zgodnie z tzw. „cyklem ewaporatowym”, tj.:
Na obszarze dzisiejszej Polski ewaporaty tworzyły się:
w permie – złoża soli kamiennej i gipsów oraz anhydrytów okolic Kłodawy i Inowrocławia oraz złoża anhydrytów w Nowej Soli na Śląsku i okolicach Polkowic;
w miocenie – złoża solne w Wieliczce i Bochni (sól kamienna, anhydryt), Dolina Nidy (gips).
Prażenie gipsu
Tradycyjnym surowcem do produkcji spoiw gipsowych jest gips krystaliczny. W wyniku prażenia (wypalania) rozdrobnionego kamienia gipsowego w temperaturze w około -, woda zawarta sieci krystalicznej gipsu odrywa się. W efekcie powstaje gips palony – półwodny siarczan() wapnia. Powyżej tworzy się bezwodny siarczan() wapnia (anhydryt), jednakże proces prażenia do soli bezwodnej zwykle nie jest praktykowany.
W wyniku prażenia materiału, w którym stosunek molowy do cząsteczek wody wynosi , dochodzi do oderwania części cząsteczek wody. W konsekwencji powstaje struktura, w której na mole przypadają na mol cząsteczek wody.
Proces ten jest odwracalny, wystarczy gips palony zmieszać z wodą – gips twardnieje, ponieważ wiąże wodę i przechodzi w gips krystaliczny, zgodnie z reakcją:
Otrzymywanie
Ze względu na ochronę środowiska naturalnego, coraz powszechniejsze staje się wykorzystywanie, tzw. reagipsu, czyli gipsu syntetycznego, otrzymywanego w procesach odsiarczania produktów spalania węgla w zakładach energetycznych i ciepłowniczych. Jego największym odbiorcą jest budownictwo.
Metody produkcji
Wykorzystanie gipsu syntetycznego dwuwodnego, jako spoiwa i surowca do produkcji różnych wyrobów budowlanych, jest możliwe podobnie jak przy gipsie krystalicznym – po jego wysuszeniu i wyprażeniu, zgodnie z reakcjami omówionymi powyżej. W ciągu technologicznym służą do tego węzły suszenia i prażenia (kalcynacji) – takie same, jakich używa się do gipsu naturalnego, który kruszy się i mieli. Powstaje w ten sposób prażony gips półwodny, zwany gipsem syntetycznym budowlanym.
Po wyprażeniu gips zostaje zapakowany w papierowe worki lub oczekuje na rozdysponowanie w silosie, może być od razu przetransportowany do kolejnych punktów jego przeróbki, np. do firmy produkującej gipsowe elementy budowlane (np. płyty kartonowo‑gipsowe).
Właściwości gipsu budowlanego
Zalety gipsu budowlanego:
Wady gipsu budowlanego:
Słownik
to uwodniony związek chemiczny, czyli posiada wodę wbudowaną w sieć krystaliczną; wbudowana w hydrat woda nazywa się wodą krystalizacyjną
skały osadowe pochodzenia chemicznego, powstają wskutek wytrącania związków podczas silnego parowania wody morskiej (zatok, lagun, zamkniętych mórz) lub słonych jezior w klimacie suchym i gorącym
Bibliografia
Gips syntetyczny, online: https://dolinanidy.com.pl/produkty/gips-syntetyczny/, dostęp: 28.09.2021.
Jarosiński A., Żelazny S., Nowak A. K., Warunki otrzymywania spoiwa gipsowego z produktu odpadowego pochodzącego z procesu pozyskiwania koncentratu cynku, „ Czasopismo Techniczne” 2007, z. 1‑Ch., online: https://repozytorium.biblos.pk.edu.pl/redo/resources/35006/file/suwFiles/JarosinskiA_WarunkiOtrzymywania.pdf, dostęp: 28.09.2021.
Klin S., Analiza zmienności wytrzymałości i odkształcalności gipsu w różnych stanach naprężeń i wilgotności, Wrocław 2005., https://www.dbc.wroc.pl/Content/3281/klin_stanislaw_final.pdf, dostęp: 28.09.2021.
Materiały budowlane, „Miesięcznik Techniczno‑Ekonomiczny” 2008, nr 6. https://www.materialybudowlane.info.pl/images/2008/MB-06.pdf
Technologia Systemów Suchej Zabudowy Wnętrz, online: https://docplayer.pl/3854046-Technologia-systemow-suchej-zabudowy-wnetrz.html, dostęp: 28.09.2021.
Zanieczyszczenia powietrza, online: https://biologiaekologia.pl.tl/Zanieczyszczenia-powietrza-.htm, dostęp: 28.09.2021.