Минерал гипс: описание и применение. Гипс — вяжущий порошок, незаменимый во многих отраслях строительства и медицины

Гипс образуется в результате высушивания водоемов путем отложения осадка из составов, насыщенных сульфатными солями, либо путем выветривания горных пород.

Этот, созданный природой материал, принято считать самой распространенной вспомогательной массой в стоматологии, востребованность которой с годами не снижается, благодаря своим выгодным свойствам.

Немного из истории

Об уникальных свойствах люди знали еще в период античных времен. Первоначально гипс использовался как строительный материал. Еще до нашей эры он использовался в Египте для сооружения пирамид и других архитектурных построек.

Массовое добывание материала было начато примерно в 12-13 вв. нашей эры. Имея в своей основе воду, он стал применяться повсеместно в строительстве для штукатурных и отделочных работ. Из гипса изготавливались различные архитектурные элементы.

В середине 19 века, а точнее, в разгар Крымской войны, русский хирург Пирогов Н. И. первым применил гипсовую массу во время лечения переломов костей, полученных при огнестрельном ранении.

Для фиксации костных фрагментов он использовал бинты, пропитанные жидким гипсом. Подобная методика активно применяется в хирургии и сегодня.

В ортопедической стоматологии гипс имеет широкую сферу применения. Долгое время он оставался единственным слепочным материалом.

В зубопротезировании материал необходим при гипсовании восковых основ с искусственными единицами в кювету и макетов в окклюдатор, а при изготовлении протезов из металла – для получения образца штампа. Изготавливая мостовидные системы, техник берет гипс для кратковременного скрепления зубов и коронок .

Материал может применяться как моделировочный, когда перед отливанием металлического протеза, из него формуются все элементы. Гипсовый порошок особо тонкого помола часто используется для полирования готовых протезных конструкций.

Описание материала

В природе материал представляет собой водную сернокислую калийную соль. По-другому, это минерал, кристаллическая решетка которого - слоистая, выделяющаяся закономерным размещением атомов.

Кристаллы бесцветны и практически прозрачны, но в силу присутствия различных примесей (чаще это кварц, глина, карбонаты, пирит), имеют розовый, желтый или черный оттенок. Без примесей в природе материал встречается крайне редко.

Чтобы получить полуводный гипс, от всевозможных примесей очищается природный состав. Потом он измельчается в специальных дробилках до порошкообразного состояния, загружается в котлы и обжигается в течение 10-12 ч. при t 150-190°С.

Исходя из того, сколько и при каких показателях давления и температуры обжигался гипс, получаются разные его сорта, различающиеся прочностью и периодом затвердевания.

Может получиться гипс двух модификаций:

1. α-гипс. По структуре – прочный, имеет небольшую удельную поверхность, низкую потребность воды, высокую прочность и продолжительный период схватывания.
2. β-гипс. Характеризуется выраженной реакционной способностью, широкой внутренней поверхностью, низкой по сравнению с α-гипсом, прочностью, а для растворения требует больший объем воды.

Как стоматологический материал, гипс имеет следующие характеристики:

• доступен;
• позволяет получать точные оттиски;
• безопасен;
• без вкуса и запаха;
• хрупкий;
• очень низкий показатель усадки;
• не растворим слюной;
• не разбухает при смачивании его водой;
• легко удаляется с моделей при использовании простых разделительных составов (например, мыльного раствора).

Классификация

Согласно ГОСТу № Р51887-2002, ИСО 6873, гипс разделяется на 5 классов. В основу данной классификации положены степень его твердости и область применения:

1. Оттискной. Имеет низкую твердость и минимальный коэффициент расширения, быстро затвердевает, податливый и достаточно мягкий материал. Применим для снятия слепков, в том числе при полной адентии.
2. Медицинский . Характеризуется обычной степенью твердости. Используется для диагностических макетов, а также образцов, по которым проводится планирование вида и размеров будущего ортопедического изделия.

   Гипс данного класса из-за недостаточной прочности не может использоваться для создания рабочих моделей.

3. Высокопрочный . Принадлежа к классу твердых минералов, материал имеет высокий коэффициент прочности.

   Применим для создания съемных полных протезных систем, протезов, которые замещают некоторую часть отсутствующих единиц, а также используется в создании базы несъемных разборных систем и иных подобных конструкций.

4. Сверхпрочный для штампов и макетов с низким коэффициентом расширения , также в производстве разбираемых образцов челюстей и реализации любой комбинированной работы.
5. Особотвердый с регулируемым коэффициентом расширения и добавлением синтетических составов. Это редко используемая разновидность гипса, нужная для создания моделей, требующих особой точности.

Правила использования

Всем специалистам, работающим с гипсовой массой важно придерживаться следующих правил:

1. Материал следует держать в сухом месте.
2. Перед тем как контейнер для хранения заполнить новой порцией, его надо тщательно очистить.
3. Все принадлежности и оборудование, которые применяются для работы с гипсом, после каждого использования должны очищаться.
4. Разовая порция материала не должна превосходить объема, требуемого для заполнения 2-3 оттисков.
5. Для ускорения затвердевания средства, не рекомендуется добавлять в него ускорители затвердевания. При необходимости лучше взять быстротвердеющую марку гипса. Увеличив на пару секунд время для замешивания материала, можно ускорить его последующее затвердевание.
6. Чтобы расширение массы не превысило нужные параметры, при замешивании следует соблюдать пропорции воды и вносимого порошка.
7. Температура воды и гипсового порошка должна быть 19-20°С. Допускается отклонение данного показателя на 1°C в сторону повышения или уменьшения.
8. Порошок необходимо в воду засыпать медленно, при этом дать ему время полностью в нее погрузиться. Потом в течение 1 мин. шпателем аккуратно перемешивать массу. Следующее за ручным перемешиванием машинное, должно длиться не более 30 сек.
9. В форму состав выливается сразу по завершению замешивания. Недопустимо увеличивать время заливания смеси или добавлять в нее воду.
10. Вынимать слепок можно только после снижения температуры в модели.

Соблюдение перечисленных правил, позволит специалистам работать с гипсом комфортно, экономично и быстро.

Основы применения

Чтобы изготавливаемая ортопедическая конструкция имела высокое качество и соответствовала всем техническим стандартам, при работе с гипсом следует в точности выполнять все этапы работы с ним.

Подготовка

Перед тем как приступить к замешиванию, необходимо проверить чистоту и сухость всех приспособлений, которые будут использоваться в этом процессе.

Остатки старого материала, находящиеся в колбе или на шпателе, спровоцируют изменения сроков расширения и затвердевания новой гипсовой массы.

Любой тип гипса желательно замешивать в условиях вакуума и при строгом соблюдении пропорций всех компонентов.

Примерный замер ингредиентов непременно приведет к изменениям характеристик и свойств.

Также должны совпадать параметры силы замешивания и продолжительность, с рекомендуемыми производителем параметрами.

Используемая вода

Для получения смеси берется водопроводная вода, прошедшая период отстаивания, температура которой не превышает 20(±1)°С.

Если вода имеет высокую жесткость, время затвердевания смеси сокращается . В данной ситуации следует взять деминерализованную воду.

Добавка порошка

Всыпать в воду гипс надо равномерно, но в то же время быстро (примерное время добавления порции порошка – 10 сек.). По новому регламенту это время следует отсчитывать с момента касания порошком жидкости.

Перед тем как начать шпателем перемешивать массу, необходимо выждать, пока засыпанное средство не погрузится полностью в воду (на это требуется около 20 секунд).

Время замешивания разных классов гипса отличается. Так, материал первого класса перемешивается вручную всего 30 секунд. Классы со 2 по 4, а это алебастровый, твердый и супертвердый вид, замешивается на протяжении 1 минуты.

Распаковка

По стандарту, застывший образец изымается из слепка примерно через 30 минут с мосента заливания. Гидроколлоидные (альгинатные) оттиски после очищения, нейтрализации и дезинфицирования отливаются из гипса, поскольку они не удерживают постоянный объем. Имея агрессивное воздействие на гипс, распаковка выполняется через полчаса.

Важно! Если используются другие слепочные массы, рекомендуется проводить позднюю распаковку, т. е. через час.

Расширение

Каждый класс материала при застывании немного расширяется. На этот показатель оказывают влияние:

• состав;
• влажность воздуха;
• температура окружающей среды.

Чтобы сравнить степень расширения разных классов, они должны быть помещены в равные условия.

Допустимые показатели расширения каждого класса данного материала даются в соответствии с нормой ISO 6373 или EN 26873.

Следуя нормам, расширение средства должно указываться в % и через 2 ч, а прочность на оказываемое воздействие – через 1 час (в N/mm2).

В случае если образец при комнатной температуре и недостаточной влажности находится дольше, примерно на 30% понижается его расширение. Но на практике известно, что гипсу небольшое расширение даже необходимо - оно покрывает усадку иных материалов .

Замешивание

Процесс, проводимый в вакуумном аппарате, как правило, неплохо воздействует на материал. Машинное замешивание почти в 2 раза по сравнению с ручным, сокращает время для получения высококачественной смеси, т. е. если при замешивании руками уходит около 1 мин, то при машинном – не более 30 сек.

Гипс первого класса замешивается обычно руками. Добавлять в него воду для разжижения консистенции или же порошок для загустения – не рекомендуется.

Из-за таких действий может нарушиться структура материала, что непременно отразится на процессе его застывания.

Заливка

Готовая масса должна практически сразу быть залитой в формы. Не следует ее замешивать более чем на 2-3 заливки.

Важно! Время, затраченное на заливание, входит в общее время, отводимое для обработки гипса.

По завершению отведенного на манипуляцию срока, в материале начинают образовываться кристаллы, и последующая с ним работа будет бесполезной.

Также, при начавшемся процессе, становится невозможным детальное воспроизведение мелких элементов, значительно снижается и прочность.

Эти факты необходимо рассматривать при пользовании вибратором. Хотя применение аппарата позитивно отражается на характеристиках готовой смеси, вибрирование не следует продолжать, если началось застывание.

Моделирование

Когда с поверхности гипса исчезнет блеск, в течение 1 мин. из него можно изготавливать нужные модели и обрезать.

Продолжительность, наступающего потом застывания, разная для каждого класса гипса. Так, данный период для твердых сортов (3 класс) материала приблизительно составляет 10-13 мин. Некоторые из супертвердых сортов имеют более длительное застывание.

Дефекты моделей

Чтобы избежать неприятных моментов, плоскость между гипсовой и альгинатной (гидроколлоидной) массой необходимо обрабатывать. Слепок на основе альгинатной смеси нейтрализуется водой, порошком из гипса или триммером. Такая обработка предупреждает растекание по поверхности образца еще незастывших областей.

Слепки из гидроколлоидной смеси следует укладывать в калийно-карбонатный или калий-сульфатный раствор для нейтрализации. В случае использования слепочной массы с полиэфиром, необходимо следовать указаниям производителя.

Смачивание моделей

Образцы не должны испытывать резкого воздействия. В случае если по технологии необходимо провести их обработку паром, вероятность их разрушения можно снизить путем предварительного смачивания.

Очистка струей пара может вызвать быстрое изнашивание поверхности и нивелировать контуры. По этой причине образцы лучше чистить щеткой с мягкой щетиной и специальным моющим средством.

Порчи пользованных моделей при распиловке или в момент препарирования можно избежать, если провести их краткосрочное смачивание.

Как показывает практика, разумнее всего работать с синтетическими сортами гипса. Наличие в нем минеральных компонентов приводит к тому, что процесс расширения длится намного больше и иногда у некоторых сортов доходит до 30 мин.

Редко кто из техников может ждать все это время и начинать работать с воском. Если при моделировании и случаются ошибки, то они связаны не из-за несоблюдения технологии работы с воском, а из-за того, что не закончилось еще расширение гипса.

Сроки хранения

Гипс всегда должен упаковываться во влагонепроницаемый контейнер, который не изменяет его физико-химические свойства. Контейнер должен иметь четкую маркировку.

На нем обязательно указывается:

• торговое (заводское) наименование товара;
• название изготовителя и поставщика, а также их адрес;
• класс гипса;
• предполагаемая сфера его применения;
• цвет (в случае, если он не белый);
• запах;
• показатель нетто;
• указание по дате окончания срока применения;
• основные правила хранения с обязательным указанием того, что гипс при атмосферном давлении и высокой влажности подвержен порче;
• номер выпущенной партии.

Транспортировка и последующее хранение возможно только в заводской упаковке. Срок хранения, в течение которого производитель гарантирует качество выпущенного материала, и сохранение характеристик при соблюдении правил хранения – 1 год.

В видео представлена дополнительная информация по теме статьи.

Как поделочный материал гипс популярен с древности у разных народов. Из гипсового камня вырезают ажурные вазочки, фигурки, пепельницы и др. В России наибольшего расцвета искусство изготовления из гипса лепных украшений совпало со строительством Петербурга. Архитектурные сооружения северной столицы богато украшались лепным декором, который старые мастера выполняли с большим вкусом и пониманием свойств материала.

Гипс, или водный сульфат кальция, относится к минералам. В чистом виде бесцветен и прозрачен, а при наличии примесей имеет серую, желтоватую, розовую, бурую и другие окраски. Осаждается из водных растворов, богатых сульфатными солями, при усыхании морских лагун, соленых озер.
Гипсовые материалы получают путем термической обработки и измельчения природного гипсового камня и некоторых гипсосодержащих промышленных отходов.
По условиям термической обработки гипсовые вяжущие материалы делятся на две группы: низкообжиговые и высокообжиговые. К низкообжиговым относятся строительный, формовочный, высокопрочный гипсы и гипсоцементно-пуццолановое вяжущее; к высокообжиговым - ангидритовый цемент и эстрихгипс.
В зависимости от сроков схватывания и твердения гипсовые вяжущие подразделяются на: А - быстротвердеющие (2-15 мин), Б - нормальнотвердеющие (6-30 мин), В - медленнотвердеющие (20 мин и более).
По степени помола различают вяжущие грубого (I), среднего (II) и тонкого (III) помола.
Например, маркировка гипсового вяжущего Г-7-А-II означает: Г - гипсовое вяжущее, 7 - предел прочности при сжатии (в МПа), А - быстрое твердеющее, II - среднего помола.
Порошок гипсового вяжущего, затворенный водой (50-70% от массы гипса), образует пластичное тесто, которое быстро схватывается и твердеет. Получается гипсовый камень, прочность которого по мере высушивания повышается. Важно помнить, что гипс при твердении увеличиваетс в объеме на 0,3-1%, и учитывать это при изготовлении изделий отливкой в формы.
Изделия из гипса обладают высокой гигроскопичностью, поэтому они должны содержаться при относительной влажности воздуха не более 60%.
В отличие от других вяжущих гипсовые можно применять без наполнителей, не боясь трещин, так как они не дают усадки, а, наоборот увеличиваются в объеме. При необходимости наполнителем могут быть опилки, стружки, костра, шлаки, керамзит, шлаковая пемза.
Гипсовые растворы и тесто должны применятся до начала кристаллизации, потому что при длительном перемешивании и утрамбовывании они теряют вяжущие свойства. Процесс схватывания можно замедлить или ускорить соответствующими добавками.
Для замедления схватывания применяют добавки, повышающие пластичность смеси: 5-10%-ный раствор столярного клея, 2-3%-ный раствор буры, 5-6%-ный раствор сахара, 3-4% глицерин в виде водной эмульсии, 5%-ный раствор этилового спирта. Хорошим и дешевым заменителем является специально приготовленный мездровый клей. Его дробят на мелкие кусочки и заливают холодной водой (лучше прокипяченой) в соотношении 1:5 (по массе). Через 12 часов в размоченный клей добавляют 1 часть известкового теста и кипятят на водяной бане при помешивании до готовности. Если на 100 частей гипса добавить 1 часть приготовленного состава, то срок схватывания гипса продлится до 40-60 мин. Следует помнить, что замедлители понижают прочность гипсовых изделий.

Для ускорения схватывания вяжущего в него добавляют 3-4%-ный раствор поваренной соли (или сульфата натрия, сульфата калия) или размолотый затвердевший гипс в небольших количествах.

Как повысить водостойкость и прочность гипса.
1. Затворить гипс водой с добавлением буры и клея (на 1 л воды - 80 г буры и 20 - 30 г клея).
2. При замешивании гипса на каждые 100 частей воды добавить 2 части желатина и 1 часть квасцов.
3. При замешивании гипса ввести 50% кремниевой кислоты. После формовки высушить отливку, прогреть ее до 80°C и пропитать хлористым барием или хлористым кальцием (окунанием).
4. Просушить гипсовое изделие и пропитать его насыщенным раствором буры. Затем дважды покрыть горячим раствором хлористого бария. После сушки промыть изделие горячим мыльным раствором, чтобы смыть растворимые соли.
5. Подержать изделие при температуре 125°C до обезвоживания, затем погрузить его в раствор едокого бария и обработать раствором щавелевой кислоты.
6. Ввести в сухой гипс кремнийорнаническое соединение, например, метилсиликонат натрия (0,5% от массы гипса).

Для получения цветных гипсов рекомендуется применять минеральные щелочеустойчивые пигменты: охру, мумию, желтыый сурик, английскую красную известь, гашеную раствором медного купороса, - для желтого и красного цветов; окись хрома и нерастворимый в воде пигмент Б - для зеленой окраски; ультрамарин и кобальт, дающие синий цвет; умбру и известь, гашеную раствором медного купороса, - для получения коричневого цвета; перекись марганца, графит, жженую кость - для черного цвета. Пигменты (до 10% по массе) вводят в сухой гипс.
Гипс можно использовать дважды. Для этого отлитый, застывший гипс обезвоживают при температуре 120-160°C и измельчают. Такой гипс приобретает способность схватываться, но при этом несколько снижается его прочность.

В травматологии и ортопедии для иммобилизации применяют отвердевающие повязки. В качестве отвердевающих повязок используют различные средства и материалы.

Гипс отвердевает значительно быстрее других материалов, поэтому применяется чаще. Большая заслуга в совершенствовании гипсовой повязки и применении ее при переломах принадлежит замечательному русскому хирургу Н. И. Пирогову, который еще в Крымскую войну 1854-1856 гг. широко применял ее у раненых с огнестрельными переломами.

Что такое гипс, качество медицинского гипса

Гипс - это порошок сернокислого кальция, прокаленный при температуре не выше 140°. Формула гипса после обжига в связи с потерей воды: 2CaSO4-H2O. Хранить гипс следует в закрытой посуде в сухом месте, так как отсыревший твердеет очень медленно.

Медицинский гипс должен быть белого цвета, пудрообразный, мягкий на ощупь, без комков, должен быстро отвердевать (через 5-10 минут) и быть прочным в изделиях.

Качество гипса лучше всего определить лабораторным путем. Если этой возможности нет, пользуются практическими пробами.

Проба 1. Зажимают гипс в кулак. Значительная часть гипса легко проникает через межпальцевые щели, и в зажатом кулаке остается только часть гипса. После разжатия кулака гипс хорошего качества рассыпается. Если на ладони остается опрессованныи ком гипса, значит он увлажнен.

Проба 2. Нагипсованный лонгет из 2-3 слоев накладывают на предплечье или на кисть. При хорошем качестве гипса отвердевание происходит в течение 5- 7 минут. После снятия лонгет не крошится и сохраняет приданную ему форму.

Проба 3. Замешивают кашицу из 5 частей гипса и 3 частей воды и оставляют на 5-10 минут. За это время хороший гипс должен отвердеть. Если надавить на отвердевшую массу пальцем, то гипс не распадается и на поверхности его не выступает влага. Хороший гипс после отвердевания разламывается на несколько кусочков. Плохого качества гипс разминается с выделением влаги.

Проба 4. Две ложки гипса смешивают с таким же количеством воды; из полученной гипсовой кашицы скатывают шарик. Когда он затвердеет, его бросают на пол с высоты 1 м. Шарик из доброкачественного гипса не разобьется. Шарик из недоброкачественного гипса рассыпается.

Гипс - природный минерал из класса сульфатов. Из всех природных сульфатов в строительной индустрии имеет наибольшее значение. В природе находится в виде дигидрата - двуводный сульфат кальция CaSO 4 . 2H 2 O и в безводном состоянии - ангидрит CaSO 4 .

В основном гипс используют преимущественно как сырье для производства низко- и высокообжиговых гипсовых вяжущих и в качестве добавки, вводимой при помоле клинкера портландцемента и его разновидностей с целью регулирования сроков схватывания.

Другим направлением использования природного гипса является изготовление стеновых и перегородочных изделий, что обусловлено его низкой теплопроводностью: при 30°С 0,28-0,34 Вт/(м.K).

Природный двуводный гипс - горная порода осадочного происхождения, сложенная в основном из крупных и мелких кристаллов CaSO 4 . 2H 2 O. Сростки кристаллов гипса могут образовывать гипсовые розы . Плотные образования гипса называют гипсовым камнем .

Структурные различия

По внешнему виду и строению горной породы различают:

• кристаллический прозрачный гипс;
• пойкилитовый или песчанистый гипс - кристаллы, переполненные песком.

  Пойкилит (англ. Poikilite) - кристалл или зерно, в котором содержатся многочисленные включения других минералов, которые были захвачены во время роста индивида.

• гипсовый шпат - пластинчатый минерал с плоскими прозрачными кристаллами слоистой структуры, индивиды довольно крупных размеров, прозрачные (марьин глаз);
• селенит - параллельно-тонковолокнистый гипс, желтоватого цвета с шелковистым блеском
• зернистый гипс;
• алебастр

Различают кристаллическую, волокнистую, зернистую и песчанистую разности гипса.

Под разностью подразумевают совокупность минеральных индивидов одного минерального вида, различающиеся по морфологическим признакам. Например, разности гипса: "марьино стекло" - пластинчатый гипс, селенит - волокнистый гипс.

Гипс образует сплошные мраморовидные массы, жилковатые скопления, а также единичные кристаллы и друзы. Облик его кристаллов обычно пластинчатый, столбчатый и игольчатый.

Физические свойства гипса

Кристаллическая решетка двуводного гипса и ангидрита

В кристаллической решетке двуводного гипса каждый атом кальция окружен шестью комплексными группами, состоящими из четырех тетраэдров и двух молекул воды. Структура кристаллической решетки этого соединения слоистая. Слои образованы, с одной стороны, ионами Са 2 + и группами SO 4 -2 , а с другой - молекулами воды. Каждая молекула воды связана как с ионами Са 2+, так и с ближним сульфатным тетраэдром. Внутри слоя, содержащего ионы Са 2 + и SO 4 -2 имеются относительно прочные (ионные) связи, в то время как в направлении к слоям, содержащим молекулы воды, связь слоев значительно слабее. Поэтому при тепловой обработке двуводный гипс легко теряет воду (процесс дегидратации). На практике этот процесс можно проводить до различной степени его завершенности и в зависимости от этого получать гипсовые вяжущие различных модификаций с различными свойствами.

В кристаллической решетке ангидрита ионы серы располагаются в центрах тетраэдрических групп кислорода, а каждый ион кальция окружен восемью ионами. Большей частью ангидрит образует сплошные массы, но встречаются кубические, короткостолбчатые и другие кристаллы.

Нагревание гипса

Под паяльной трубкой гипс теряет воду, расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На кривых нагревания гипса наблюдаются три эффекта:

• при 80-90°С выделяется некоторое количество Н 2 0;
• при 140°С гипс переходит в полугидрат;
• при температуре 140-220°С происходит полное выделение воды;
• при температуре 400°С гипс оказывается намертво обожженным.

Растворимость гипса

Гипс обладает заметной растворимостью в воде (около 2 г/л при 20°С). Замечательной особенностью гипса является то, что растворимость его при повышении температуры достигает максимума при 37-38 °С, а затем довольно быстро падает.

Наибольшее снижение растворимости устанавливается при температурах свыше 107 °С вследствие образования "полугидрата" - CaSO 4 . 0,5H 2 O. Растворимость гипса увеличивается в присутствии некоторых электролитов (например, NaCl, (NH 4) 2 SO 4 и минеральных кислот).

Из раствора гипс кристаллизуется в виде характерных игольчатых кристаллов, белых или окрашенных примесями.

Гипс от греческого - штукатурка, легко определяется по следующим свойствам:

• низкая твердость;
• обильный возгон воды в закрытой трубке;
• в пламени спиртовки белеет (мутнеет) и рассыпается в порошок, плавится в белую эмаль, которая дает щелочную реакцию;
• относительно плохо растворяется в воде и кислотах.

Растворение ангидрита ⎼ это непосредственное взаимодействие воды и сульфата кальция, насыщение наступает, когда энергия гидратированного иона станет равна энергии иона в решетке. Обычно такое растворение сопровождается небольшим тепловыделением (не всегда и не для всех солей). Основным фактором влияния при этом является температура.

Процесс растворения солей зависит и от свойств растворителя (воды), его минерализации, состава и рН-среды. Так, растворимость гипса возрастает с увеличением от содержания в воде солей хлористого натрия и магния. В дистиллированной воде растворимость гипса составляет 2 г/л, а в высококонцентрированных растворах NaCl (100 г/л) или MgCl (200 г/л) растворимость гипса увеличивается соответственно до 6,5 и 10 г/л.

Гипс хорошо растворяется в щелочах и соляной кислоте. С ростом концентрации раствора щелочи от 0,1 н. до 1 н. растворимость гипса резко возрастает. Таким образом, в зависимости от минерализации и состава растворителя скорость растворения гипса может изменяться в широких пределах, что необходимо учитывать при его выщелачивании из породы.

CaSO 4 + NaCl = NaSO 4 + CaCl 2

CaSO 4 + MgCl = MgSO 4 + CaCl 2

Разновидность гипса

Селенит

Селенит - это волокнистая разность гипса, полупрозрачный минерал, прочнее алебастра. Мягкий, твёрдость 2 по шкале Мооса (легко царапается ногтем). В качестве включений может содержать глину, песок, редко - гематит, серу, органические примеси.

Имеет шелковистый блеск. После полировки благодаря параллельно расположенным волокнам имеет красивый переливчатый оптический эффект, аналогичный эффекту кошачьего глаза..

Цветовая гамма представлена розовыми, голубыми, желтыми и красновато-перламутровыми оттенками. Можно встретить и кристально-белый селенит.

Применяется как поделочный камень для изготовления бижутерии, фигурок, резных художественно-бытовых изделий. Легко шлифуется наждачной бумагой и хорошо полируется. Изделия из селенита легко затираются и теряют полировку из-за малой твёрдости и после эксплуатации требуют повторной обработки.

Алебастр

Название "alabastrites", появилось от названия города Алебастрон в Египте, где камень добывался. Алебастр высоко ценился и использовался для изготовления маленьких сосудов для парфюмерных изделий и ваз для мазей. Нарезанный тонкими листами, алебастр достаточно прозрачен поэтому использовался для "остекления" окон.

Сегодня алебастр это основное сырье для производства гипса - порошкообразного вяжущего материала, получаемого путём термической обработки природного двухводного гипса CaSO 4 . 2H 2 O при температуре от 100°C и выше.

Напомню, что алебастр - наиболее чистый тонкозернистый гипс, напоминающую по внешнему виду мрамор, белого цвета или светлоокрашенный.

Ангидрит

Ангидрит (от др.-греч. "лишённый воды") - безводный сульфат кальция. Ангидрит может быть белым, голубоватым, сероватым, реже красноватым.

При добавлении воды увеличивается в объёме примерно на 30 % и постепенно превращается в двуводный гипс.

Отложения ангидрита образуются в осадочных толщах главным образом в результате обезвоживания отложений гипса.

Ангидрит иногда используется как дешёвый декоративно-поделочный камень, по твёрдости занимающий промежуточное положение между яшмой, нефритом и агатом, с одной стороны, и мягким селенитом и кальцитом - с другой.

В наши дни применяется для производства безобжиговых и высокообжиговых гипсовых вяжущих веществ, а также в качестве добавки для производства цемента.

Введение

Материалы на основе гипса имеют различное назначение в стоматологической практике. К ним относятся:

Модели и штампики;

Оттискные материалы;

Литейные формы;

Огнеупорные формовочные материалы;

Модель — это точная копия твердых и мягких тканей полости рта пациента; модель отливают по оттиску анатомических поверхностей полости рта, и впоследствии ее используют для изготовления частичных и полных зубных протезов. Литейную форму применяют для изготовления зубного протеза из металлических сплавов.

Штампики - это копии или модели отдельных зубов, которые необходимы при изготовлении коронок и мостовидных зубных протезов.

Огнеупорный формовочный материал для изготовления литых металлических зубных протезов - это материал устойчивый к воздействию высоких температур, в котором гипс служит связующим веществом или связкой; такой материал применяется для форм при изготовлении протезов из некоторых литейных сплавов на основе золота.

Химический состав гипса

Состав

Гипс - дигидрат сульфата кальция CaS04 - 2Н20.

При прокаливании или обжиге этого вещества, т.е. нагревании до температур, достаточных для удаления некоторого количества воды, оно превращается в полугидрат сульфата кальция (CaS04)2 - Н20, а при более высоких температурах образуется ангидрит по следующей схеме:

Получение полугидрата сульфата кальция может осуществляться тремя способами, позволяющими получать разновидности гипса различного назначения. К этим разновидностям относятся: обожженный или обычный медицинский гипс, модельный гипс и супергипс; следует отметить, что эти три вида материала имеют одинаковый химический состав и отличаются только по форме и структуре.

Обожженный гипс (обычный медицинский гипс)

Дигидрат сульфата кальция нагревается в открытом варочном котле. Вода удаляется, и дигидрат превращается в полугидрат сульфата кальция, называемый также обожженным сульфатом кальция или ГЗ-полугидратом. Полученный материал состоит из больших пористых частиц неправильной формы, которые не способны к значительному уплотнению. Порошок такого гипса необходимо смешивать с большим количеством воды для того, чтобы эту смесь можно было применять в стоматологической практике, так как рыхлый пористый материал поглощает значительное количество воды. Обычное соотношение для смешивания - 50 мл воды на 100 г порошка.

Модельный гипс

При нагревании дигидрата сульфата кальция в автоклаве получаемый полугидрат состоит из небольших частиц правильной формы, которые почти не имеют пор. Такой автоклавированный сульфат кальция называют а-полугидратом. Благодаря непористой и регулярной структуре частиц, этот вид гипса дает более плотную упаковку и требуется меньшее количество воды для смешивания. Соотношение при смешивании - на 20 мл воды 100 г порошка.

Супергипс

При производстве этой формы полугидрата сульфата кальция дигидрат подвергается кипячению в присутствии хлорида кальция и хлорида магния. Эти два хлорида действуют как дефлоккулянты, препятствуя образованию хлопьев в смеси и способствуя разделению частиц, т.к. в противном случае частицы имеют тенденцию к агломерации. Частицы получаемого полугидрата по сравнению с частицами автоклавированного гипса еще более плотные и гладкие. Супергипс смешивается в соотношении - на 100 г порошка 20 мл воды.

Применение

Обычный обожженный или медицинский гипс используется как материал общего применения, главным образом в качестве основания моделей и самих моделей, поскольку он дешевый и легко обрабатывается. Расширение при затвердевании (см. ниже) не имеет существенного значения при изготовлении таких изделий. Такой же гипс применяется в качестве оттискного материала, а также в составах огнеупорных формовочных материалов на гипсовом связующем, хотя для такого использования рабочее время и время затвердевания, а также расширение при затвердевании тщательно контролируется путем введения различных добавок.

Автоклавированный гипс применяют для изготовления моделей тканей полости рта, в то время как более прочный супергипс - для изготовления моделей отдельных зубов, называемых штампиками. На них моделируют различные виды восстановлений из воска, по которым затем получают литые металлические протезы.

Процесс затвердевания

При нагревании гидрата сульфата кальция для удаления некоторого количества воды образуется в значительной степени обезвоженное вещество. Как следствие этого, полугидрат сульфата кальция способен реагировать с водой и превращаться обратно в дигидрат сульфата кальция по реакции:

Полагают, что процесс затвердевания гипса происходит в следующей последовательности:

1. Некоторое количество полугидрата сульфата кальция растворяется в воде.

2. Растворенный полугидрат сульфата кальция вновь вступает в реакцию с водой и образует дигидрат сульфата кальция.

3. Растворимость дигидрата сульфата кальция очень низкая, поэтому образуется перенасыщенный раствор.

4. Такой перенасыщенный раствор нестабилен, и дигидрат сульфата кальция выпадает в осадок в виде нерастворимых кристаллов.

5. Когда кристаллы дигидрата сульфата кальция выпадают в осадок из раствора, следующее дополнительное количество полугидрата сульфата кальция опять растворяется, и этот процесс продолжается до тех пор, пока не растворится весь полугидрат. Рабочее время и время затвердевания

Материал необходимо смешивать и заливать в форму до окончания рабочего времени. Рабочее время для различных продуктов разное и выбирается в зависимости от конкретного применения.

Для оттискного гипса рабочее время составляет всего 2-3 минуты, в то время как для огнеупорных формовочных материалов на гипсовом связующем оно достигает 8 минут. Короткое рабочее время связано с коротким временем затвердевания, так как оба эти процесса зависят от скорости реакции. Следовательно, если обычно рабочее время для оттискного гипса находится в пределах 2-3 минут, то время затвердевания для огнеупорных гипсовых формовочных материалов может изменяться от 20 до 45 минут.

Материалы для изготовления моделей имеют такое же рабочее время, как и оттискной гипс, но время их затвердевания несколько дольше. Для оттискного гипса время твердения равно 5-ю минутам, тогда как для автоклавированного или модельного гипса оно может длиться до 20 минут.

Изменение манипуляционных свойств или рабочих характеристик гипса можно получать путем ввода различных добавок. Добавки, которые ускоряют процесс затвердевания, это порошок самого гипса - дигидрата сульфата кальция (<20%), сульфат калия и хлорид натрия (<20%). Эти вещества действуют как центры кристаллизации, вызывая рост кристаллов дигидрата сульфата кальция. Вещества, которые замедляют процесс затвердевания, это хлорид натрия (>20%), лимоннокислый калий и бура, которые препятствуют образованию кристаллов дигидрата. Эти добавки также влияют на размерные изменения при затвердевании, как будет упомянуто ниже.

Различные манипуляции при работе с системой порошок-жидкость также влияют на характеристики затвердевания. Можно изменить соотношение порошок-жидкость, и при добавлении большего количества воды время затвердевания увеличится, поскольку времени для получения насыщенного раствора потребуется больше, соответственно больше времени будет нужно для выпадения в осадок кристаллов дигидрата. Увеличение времени перемешивания смеси шпателем приводит к уменьшению времени затвердевания, поскольку при этом может возникнуть разрушение кристаллов по мере их формирования, следовательно, образуется больше центров кристаллизации.

Клиническое значение

Увеличение времени перемешивания гипса шпателем приводит к уменьшению времени затвердевания и увеличению расширения материала при затвердевании.

Повышение температуры оказывает минимальное действие, поскольку ускорение растворения полугидрата уравновешивается более высокой растворимостью дигидрата сульфата кальция в воде.

Основы стоматологического материаловедения
Ричард ван Нурт