Thạch cao và Bột thạch cao – Thông tin đầy đủ hữu ích No1.

Thạch cao và bột thạch cao ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ công nghiệp, nông nghiệp, hóa chất, y tế, thẩm mỹ… Vậy thạch cao và bột thạch cao là gì ?. Trong bài viết này, tôi sẽ giới thiệu chi tiết đến các bạn.

1. Thạch cao.

1.1 Thạch cao là gì ?

Thạch cao, hay gypsum, là một khoáng chất tự nhiên quan trọng. Thạch cao thường xuất hiện dưới dạng viên, tấm, hoặc bột màu trắng hoặc trong suốt, và nó có nhiều ứng dụng rộng rãi trong xây dựng, trang trí nội thất, công nghiệp, y tế và nông nghiệp, bảo vệ mội trường, nghệ thuật, kiến trúc…vv…Một trong những đặc điểm quan trọng của thạch cao là khả năng tương tác với nước một cách đặc biệt. Khi nước được thêm vào thạch cao, nó trở thành một dung dịch dày đặc, sau đó nhanh chóng khô và trở nên cứng. Điều này làm cho thạch cao trở thành một vật liệu xây dựng và trang trí nội thất lý tưởng.

nhà máy khai thác sản xuất bột thạch cao
nhà máy khai thác sản xuất bột thạch cao

1.2. Công thức hóa học của thạch cao (gypsum) là gì?

Công thức hóa học của thạch cao (gypsum) là CaSO4·2H2O. Công thức này cho biết rằng một phân tử thạch cao bao gồm một nguyên tử canxi (Ca), một nguyên tử lưu huỳnh (S), bốn nguyên tử oxi (O) và hai phân tử nước (H2O).

1.3. Thạch cao tự nhiên hình thành như nào ?

Thạch cao (gypsum) trong tự nhiên thường hình thành thông qua một quá trình gọi là kết tinh hoá học. Quá trình này thường xảy ra trong môi trường đáy hồ, hang đá, hoặc trong các mỏ khoáng chất. Dưới đây là quá trình hình thành thạch cao:

Môi trường cung cấp khoáng chất: Thạch cao hình thành khi có sự hiện diện của khoáng chất canxi (Ca) và lưu huỳnh (S) trong môi trường nước.

Canxi từ các nguồn khác nhau, ví dụ như đá vôi (CaCO3).

Lưu huỳnh (S) có thể đến từ các nguồn khác nhau, thường được tạo ra từ quá trình phân hủy hữu cơ và hoạt động núi lửa, sau đó được phân tán trong môi trường đá.

Dung dịch bão hòa: Nước trong môi trường đó phải chứa đủ lượng canxi và lưu huỳnh để tạo ra một dung dịch bão hòa của các ion canxi (Ca²⁺) và ion sulfate (SO₄²⁻).

Canxi từ các nguồn khác nhau phản ứng với nước, hình thành ion canxi (Ca²⁺): Ca + H2O → Ca²⁺ + 2OH⁻

Lưu huỳnh trong dạch nước phản ứng với nước, hình thành ion sulfate (SO₄²⁻): S + 3O2 + 2H2O → SO₄²⁻ + 4H⁺

Ion canxi và sulfate hòa tan trong nước, tạo thành dung dịch bão hòa của canxi sulfate (CaSO4).

Sự tạo thành hạt tổ chức: Khi các ion canxi và sulfate tiếp xúc trong môi trường nước, chúng sẽ kết hợp lại với nhau để tạo thành hạt tổ chức ban đầu của thạch cao.
Kết tinh: Hạt tổ chức này sau đó sẽ kết tinh và lớn lên theo thời gian, tạo ra các tinh thể thạch cao.

Trong môi trường đáy hồ hoặc hang đá, khi dung dịch canxi sulfate bão hòa di chuyển qua, nước trong dung dịch sẽ bị mất đi và tạo ra điều kiện để canxi sulfate kết tinh lại thành thạch cao: CaSO4 (dung dịch) + 2H2O → CaSO4·2H2O (thạch cao)

Quá trình này xảy ra dưới áp lực và nhiệt độ cụ thể trong môi trường tự nhiên. Phản ứng hóa học trên là phản ứng chính trong quá trình hình thành thạch cao tự nhiên, và nó mất hàng triệu năm để tạo ra lớp thạch cao tự nhiên dày đặc mà chúng ta thấy trong tự nhiên.

Trong nước: Thạch cao thường hình thành dưới dạng viên, bột hoặc tấm trong nước. Nó có thể lắng đọng trong các môi trường nước ngọt hoặc nước mặn.

1.4. Thạch cao nhân tạo là gì ?

Thạch cao nhân tạo là sản phẩm không phải khai thác từ tự nhiên mà được tạo ra trong các nhà máy và quá trình sản xuất. Thạch cao nhân tạo hình thành theo các bước như sau:

Nguyên liệu: Thạch cao nhân tạo được sản xuất bằng cách sử dụng canxi sulfate và nước là nguyên liệu chính. Canxi sulfate có thể được tìm thấy dưới dạng quặng thạch cao tự nhiên, nhưng thường thì canxi sulfate được sản xuất từ các quá trình công nghiệp hoặc tái chế từ các sản phẩm thạch cao đã sử dụng, các phụ phẩm từ dây chuyền sản xuất phân bón…
Quá trình hydrat hóa: Canxi sulfate (CaSO4) cần được nung ở nhiệt độ cao để loại bỏ nước dư thừa trong cấu trúc của nó. Khi canxi sulfate hemihydrat (CaSO4·1/2H2O) được tạo ra sau quá trình nung, nó cần được thêm nước để tạo thành thạch cao. Quá trình này gọi là phản ứng hydrat hóa.
Nung nhiệt độ cao: Canxi sulfate hemihydrat thường được nung ở nhiệt độ khoảng 150-165°C (302-329°F). Quá trình này làm cho nước còn lại trong cấu trúc của nó bay hơi, để lại canxi sulfate hoàn chỉnh (CaSO4·2H2O).

2. Bột thạch cao.

2.1. Bột thạch cao là gì?

Bột thạch cao được chế tạo bằng cách nung thạch cao hai phân tử nước (CaSO4.2H2O) ở nhiệt độ 140-1700C đến khi biến thành thạch cao nửa phân tử nước (CaSO4.0,5H2O) rồi nghiền thành bột nhỏ. Cũng có thể nghiền thạch cao hai nước trước rồi mới nung thành thạch cao nửa nước. Trong một số sơ đồ công nghệ việc nghiền và nung được tiến hành cùng trong một thiết bị, Khi nung thạch cao xây dựng được tạo thành theo phản ứng :

2CaSO4.2H2O ——->2CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O  (ở 140-1700C)

Nếu nhiệt độ nung cao 600 – 7000C thì đá thạch cao hai nước biến thành thạch cao cứng CaSO4, loại này có tốc độ cứng rắn chậm hơn.

Bột thạch cao (Canxi sulfate hemihydrat) có khả năng tương tác với nước và trở nên cứng sau khi hấp thụ nước. Điều này làm cho nó trở thành một vật liệu cứng, kháng nước và thích hợp cho các ứng dụng trong xây dựng và trang trí nội thất.

Dây chuyền sản xuất bột thạch cao
Dây chuyền sản xuất bột thạch cao tại nhà máy VNM

2.2. Công thức hóa học của bột thạch cao.

Bột thạch cao CaSO4·0,5H2O, còn gọi là canxi sulfate hemihydrat, là một dạng của thạch cao với công thức hóa học khác biệt so với thạch cao thông thường (CaSO4·2H2O).

Công thức CaSO4·0,5H2O cho biết rằng trong mỗi phân tử canxi sulfate hemihydrat, có một phần canxi sulfate và nửa phần nước. Điều này ám chỉ rằng một phần của nước đã bị loại bỏ so với thạch cao thông thường.

3. Các tính chất cơ lý.

3.1. Độ mịn của bột thạch cao.

Thạch cao nung xong được nghiền thành bột mịn, thạch cao càng mịn thì quá trình thủy hóa càng nhanh, cứng rắn càng sớm và cường độ càng cao. Độ mịn của thạch cao phải đạt chỉ tiêu lượng sót trên sàng 918 lỗ/cm2 đối với thạch cao loại I không lớn hơn 25% đối với loại II không lớn hơn  35%.

3.2. Khối lượng riêng của bột thạch cao.

Khối lượng riêng của đá thạch cao     : ρ = 2600 – 2800 kg/m3.
Khối lượng riêng của bột thạch cao    : ρ = 600 – 1200 kg/m3.

  • Khối lượng riêng (Trọng lượng riêng):
    • Khái niệm: Là khối lượng của một vật liệu trên mỗi đơn vị thể tích của nó.
    • Công thức:
    • Thành phần:
      • : Khối lượng riêng hoặc trọng lượng riêng của vật liệu (đơn vị thường là kilogram/m³).
      • : Khối lượng của vật thể (đơn vị thường là kilogram).
      • : Thể tích của vật thể (đơn vị thường là mét khối).

3.3. Lượng nước tiêu chuẩn pha trộn bột thạch cao.

Khi nhào trộn thạch cao với nước để tạo ra vữa, nếu trộn ít nước quá thì vữa sẽ khô khó thi công, nếu lượng nước trộn nhiều quá thì vữa sẽ nhão dễ thi công nhưng nước thừa nhiều khi bay hơi đi để lại nhiều lỗ rỗng làm cho cường độ chịu lực của vữa giảm. Vì vậy phải nhào trộn với một lượng nước thích hợp nhằm đảm bảo hai yêu cầu vừa dễ thi công vừa đạt được cường độ chịu lực cao. Lượng nước đảm bảo cho vữa thạch cao đạt được hai yêu cầu trên gọi là lượng nước tiêu chuẩn. Lượng nước đó đảm bảo cho hồ thạch cao có độ đặc tiêu chuẩn và được biểu thị bằng tỷ lệ % nước so với khối lượng của thạch cao: N/X = 0,5 – 0,7

Lượng nước tiêu chuẩn của thạch cao được xác định như sau :

Dùng dụng cụ Xuttard gồm một ống làm bằng đồng, đường kính trong bằng 5,0 cm; cao 10 cm và một tấm kính vuông có cạnh bằng 20 cm. Trên tấm kính hoặc trên miếng giấy dán dưới tấm kính vẽ một loạt các vòng tròn đồng tâm có đường kính dưới 14cm, các vòng tròn cách nhau 1cm, các vòng tròn to hơn vẽ cách nhau 2cm.

Cân 300g thạch cao trộn với 50 – 70% nước, cho thạch cao vào nước và trộn nhanh (trong 30 giây) từ dưới lên trên cho đến khi hỗn hợp đồng đều rồi để yên trong một phút. Sau đó trộn mạnh 2 cái rồi đổ nhanh hồ thạch cao vào ống trụ đặt trên tấm kính nằm ngang, dùng dao gạt bằng mặt thạch cao ngang mép hình trụ. Tất cả các động tác này làm không quá 30 giây, rút ống trụ lên theo phương thẳng đứng, khi đó hồ thạch cao chảy xuống tấm kính thành hình nón cụt. Nếu đường kính đáy nón cụt bằng 12cm thì hồ đã đạt độ đặc tiêu chuẩn, lượng nước đã nhào trộn gọi là lượng nước tiêu chuẩn. Nếu đường kính đáy nón cụt lớn hơn hoặc nhỏ hơn 12 cm, phải trộn hồ thạch cao khác với lượng nước ít hơn hoặc nhiều hơn và tiếp tục thí nghiệm như trên để tìm được lượng nước tính bằng % so với khối lượng của thạch cao ứng với hồ có độ đặc tiêu chuẩn.

3.4. Thời gian đông kết của bột thạch cao.

Sau khi trộn thạch cao với nước dung dịch thạch cao dần dần đông quánh đặc lại. Thời gian từ khi bắt đầu nhào trộn thạch cao với nước qua quá trình dẻo quánh cho tới khi dung dịch thạch cao mất dẻo và bắt đầu có khả năng chịu lực gọi là thời gian đông kết. Thời gian đông kết của thạch cao bao gồm hai giai đoạn:

Thời gian bắt đầu đông kết: Là khoảng thời gian từ khi bắt đầu nhào trộn thạch cao với nước đến  khi dung dịch mất tính  dẻo (Ứng với lúc kim vika có đường kính 1,1mm lần đầu tiên cắm sâu cách tấm kính  ≤0,5 mm).

Thời gian kết thúc đông kết : Là khoảng thời gian từ khi bắt đầu nhào trộn thạch cao với nước đến khi dung dịch đông đặc cứng và có cường độ nhất định (ứng với lúc kim vika có đường kính 1,1 mm lần đầu tiên cắm sâu vào hồ  ≤0,5 mm).

Ý nghĩa của thời gian đông kết của bột thạch cao:

Sau khi dung dịch bắt đầu đông kết (mất tính dẻo), vữa và bê tông thạch cao không được đổ vào khuôn hoặc dùng để trát bề mặt, đặc biệt sau khi thạch cao đã kết thúc đông kết, vì khi đó các thao tác của quá trình thi công sẽ phá vỡ cấu trúc mới được hình thành của thạch cao làm cho cường độ chịu lực giảm đi nhiều. Chính vì vậy phải thi công vữa và bê tông thạch cao trong khoảng thời gian từ lúc trộn đến lúc bắt đầu đông kết.

Các loại thạch cao có thời gian đông kết khác nhau. Nếu đông kết sớm quá thì việc thi công phải  hết sức khẩn trương.

Với ý nghĩa như trên nên thời gian đông kết của bột thạch cao thường được quy định: Thời gian bắt đầu đông kết 6 phút. Thời gian kết thúc đông kết    ≤30 phút.

Có thể dùng chất làm tăng nhanh hoặc làm chậm đông kết, pha vào dung dịch thạch cao với liều lượng bằng 0,5 – 2% khối lượng thạch cao để thay đổi thời gian đông kết của thạch cao. Chất làm chậm đông kết là vôi và chất làm nhanh đông kết là natri sunfat (Na2SO4).

3.5 Cường độ chịu lực của thạch cao.

Khi sử dụng trong công trình, đá thạch cao có thể chịu nén hoặc chịu kéo v.v… Tuy nhiên cường độ chịu nén vẫn là chủ yếu và nó đặc trưng cho cường độ của thạch cao, cường độ nén là một chỉ tiêu để đánh giá phẩm chất của thạch cao. Do đó quy định cường độ nén sau 1,5 giờ đối với thạch cao loại 1 không nhỏ hơn 45 kG/cm2 và đối với thạch cao loại 2 không nhỏ hơn 35kG/cm2.

Để đánh giá cường độ nén của thạch cao người ta đúc 3 mẫu hình lập phương cạnh 7,07 cm và đem nén sau 1,5 giờ bảo dưỡng. Cách tiến hành như sau :

Trộn thạch cao với một lượng nước tương ứng với độ đặc tiêu chuẩn của hồ thạch cao cho tới khi đồng nhất sau đó đổ ngay vào các khuôn. Sau khi đổ đầy khuôn miết phẳng mặt, sau 1 giờ tính từ lúc bắt đầu trộn thạch cao với nước thì tháo mẫu ra khỏi khuôn, sau 1,5 giờ đem thí nghiệm nén các mẫu.

Giới hạn cường độ chịu nén của thạch cao bằng trị số trung bình cộng của các kết quả thí nghiệm trên 3 mẫu.

4. Ứng dụng của bột thạch cao trong cuộc sống.

4.1. Ứng dụng trong xây dựng

Bột thạch cao được sử dụng để làm tấm trần, vách ngăn, và các sản phẩm xây dựng khác.
Nó có khả năng cách âm và cách nhiệt tốt, giúp cải thiện chất lượng không gian sống.
Thạch cao cũng có khả năng chống cháy, làm cho nó trở thành vật liệu an toàn trong trường hợp cháy nổ.

4.2. Thạch cao dùng trong trang trí nội thất:

Thạch cao thường được sử dụng để tạo nên các bức tượng, trần thạch cao và các trang trí tường.
Nó cho phép tạo ra các hoa văn và hình dạng phức tạp, tạo nên nghệ thuật và trang trí độc đáo.

4.3. Dùng trong công nghiệp:

Bột thạch cao có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, bao gồm sản xuất giấy, xi măng, sơn và sản phẩm chế biến thực phẩm. Nó được sử dụng trong sản xuất gạch và ngói, cung cấp tính chất cách nhiệt và cách âm.

4.4. Bột thạch cao Y tế:

Bột thạch cao có ứng dụng trong lĩnh vực y tế, đặc biệt trong nha khoa, nơi nó được sử dụng để tạo nên các phụ kiện và mô hình. Nó cũng được sử dụng trong sản phẩm liên quan đến làm sạch và cải thiện chất lượng nước.

4.5. Trong Nông nghiệp:

Bột thạch cao có khả năng điều chỉnh độ pH đất, cải thiện cấu trúc đất và tăng sự tươi mát của đất, làm cho nó phù hợp cho nông nghiệp.

4.6. Bảo vệ môi trường:

Sản xuất thạch cao có thể được thực hiện theo cách bền vững và ít tốn năng lượng, giúp bảo vệ môi trường.

Thạch cao cũng có khả năng tái chế và tái sử dụng, giúp giảm lượng chất thải.

4.7. Ứng dụng trong nghệ thuật và kiến trúc:

Thạch cao thường được sử dụng để tạo nên các công trình kiến trúc ấn tượng và tác phẩm nghệ thuật độc đáo.

Thạch cao là một nguồn tài nguyên tự nhiên quan trọng với nhiều ứng dụng đa dạng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Nó không chỉ là một vật liệu xây dựng thông thường mà còn là một phần quan trọng của nghệ thuật, thiết kế và công nghiệp. Sự đa dạng và tính đa năng của thạch cao đã làm cho nó trở thành một thành phần quan trọng trong nhiều khía cạnh của cuộc sống và công nghiệp hiện đại.

5. Công dụng và bảo quản.

5.1. Công dụng của bột thạch cao.

Thạch  cao là chất kết dính chỉ rắn và giữ được độ bền trong không khí, nhưng có độ bóng, mịn, đẹp do đó được dùng để chế tạo vữa trát ở nơi khô ráo, làm mô hình hay vữa trang trí.

5.2. Bảo quản bột thạch cao.

Thạch cao ở dạng bột mịn do đó nếu dự trữ lâu và bảo quản không tốt thạch cao sẽ hút ẩm làm giảm cường độ chịu lực. Để chống ẩm cho thạch cao ta phải bảo quản bằng cách chứa bột thạch cao trong các bao kín có lớp cách nước và để trong kho nơi khô ráo.

6. Nhà máy khai thác chế biến bột thạch cao tại Việt Nam.

Với 20 năm kinh nghiệm khai thác chế biến và cung ứng bột thạch cao cho thị trường Việt Nam, VNA từng bước mang đến cho khách hàng những sản phẩm bột thạch cao tốt nhất, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, linh hoạt điều chỉnh thông số kỹ thuật theo từng nhu cầu cụ thể.

Từ những năm 2002, VNM ký thỏa thuận hợp tác với đối tác nước ngoài và từng bước đưa các mỏ khai thác tại Lào, Iran vào khai thác, sản xuất cung ứng cho thị trường Việt Nam và thế giới.

Hiện tại, VNM cung cấp hơn 50 mã sản phẩm nguyên liệu bột thạch cao với nhiều chỉ tiêu lỹ thuật khác nhau, phục vụ cho nhiều ngành nghề đặc thù.

7. Đơn vị bán bột thạch cao.

Để tìm hiểu và mua sản phẩm, Bạn vui lòng liên hệ theo thông tin:

Vietnamarch.,Ltd: 61 Nguyễn Xiển – Thanh Xuân – Hà nội

Email: Vietnamarch.ltd@gmail.com

Hotline: 0918.248.297 – 0936.091.066

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *