Bestimmung des Hydratationsverlaufes von Gips (Calciumsulfat)

Gips (Quelle: freeimages.de)Mit pdv-nlk3 können Sie den Hydratationsverlauf von Stuckgips als Thermokurve erfassen und zahlreiche Gips-relevante Kennwerte berechnen. Es wird der zeitliche Verlauf der Wärmefreisetzung dQ/dt (in J/g) erfasst, der in direktem Zusammenhang mit der gemessenen Temperaturerhöhung steht.

Für die Gipsindustrie ist die Veredlung des Gipsbindemittels zu einem hochwertigen Material (beispielsweise für Gipsplatten, Formgipse, Dentalgipse) maßgeblich für die Qualität der Produkte. Die gipsbasierten Baustoffe müssen qualitätskonstant und normgerecht sein, d.h., fest definierte, stets gleichbleibende Eigenschaften aufweisen und damit deutsche und europäische Standards erfüllen.

Damit aus den Rohstoffen Gips- und Anhydritgestein, die in ihrer Beschaffenheit und Zusammensetzung als Naturstoff Schwankungen unterliegen, Gipsprodukte mit verlässlichen, in jeder Charge gleichen Eigenschaften entstehen können, ist eine fortlaufende Analyse durch die QS-Labore notwendig. Auch zur Verbesserung vorhandener Produkte und der Entwicklung neuer Gipsanwendungen in eigenen Forschungs- und Entwicklungsabteilungen sind detaillierte Analysen unerlässlich.

Ein wichtiger Parameter bei diesen Analysen ist der Versteifungsbeginn, der die Verarbeitungsfähigkeit und -dauer des Gipses direkt beeinflusst. Diesen Zeitpunkt sowie weitere Gips-relevante Kennwerte können Sie nun mit pdv-nlk3 ermitteln.

Hintergrund: Reaktionsverlauf von Calciumsulfat

Gips ist - chemisch betrachtet - Calciumsulfat (CaSO4), das in verschiedenen Hydratstufen mit in der Struktur gebundenem Kristallwasser (H2O) vorliegen kann. Das natürlich anstehende Gipsgestein ist ein Calciumsulfat-Dihydrat (CaSO4·2H2O), das ebenfalls in der Natur vorkommende kristallwasserfreie Calciumsulfat (CaSO4) wird als Anhydrit bezeichnet. Von Bedeutung sind außerdem die beim Brennen (Kalzinieren) entstehenden Halbhydrate des Gipses (CaSO4·½H2O).
(Quelle: www.gips.de/wissen/wundermineral-gips/rohstoffe/das-system-caso4-h2o/ )

In Abhängigkeit von den Rohstoffen und den Brennbedingungen entstehen im Herstellungsprozess verschiedene Modifikationen des Gipses und des Anhydrits. Anhydrit III, auch als lösliches Anhydrit bezeichnet, entsteht im Brennprozess bereits durch weitere Entwässerung des Halbhydrats bei Temperaturen ab 100 °C. Dieses Prinzip der Hydratation beruht auf dem Lösen des CaSO4-Halbhydrates und dem Auskristallisieren des Gipses aus der Lösung, die dann mit Dihydrat übersättigt ist. Anhydrit III reagiert zuerst bei einer Temperaturerhöhung, die Thermokurve steigt zunächst steil an. Ist sämtlicher AIII-Gips freigesetzt, erfolgt der Temperaturanstieg sehr viel langsamer (AIII-Sprung). pdv-nlk3 misst diesen Temperaturanstieg und erfasst die Thermokurve samt aller relevanten Kennwerte.
 

Messvorgang mit pdv-nlk3

Für die Prüfung verwenden Sie eine Gips-Probe, die auf 20°C temperiert ist. Für einen Einzelversuch ist eine Probemenge von 375g abzuwiegen und in das Einfüllgefäß der Messperipherie zu geben. Dies entspricht einem konstanten Wassergipswert von w=0,8.

  • Sie füllen den Plastikbehälter mit 300 g demineralisiertem Wasser (auf 20°C temperiert)
  • Der Gips wird mit dem elektrischen Rührer eingerührt, so dass sich ein homogenes Gemisch ergibt.
  • In pdv-nlk3 wählen Sie den Messkanal des angeschlossenen Messfühlers aus. Ggf. können Sie das Messintervall für den ausgewählten Kanal (oder für alle Kanäle) verändern.
  • Starten Sie die Messung.
  • Genau 1 Minute nach Gipszugabe tauchen Sie den Thermofühler ein, so dass er sich 3 cm über dem Gefäßboden befindet.
  • Nach Überschreiten der Starttemperaturdifferenz (und ggf. nach der Vorlaufzeit, falls eingestellt) beginnt pdv-nlk3 automatisch mit der Aufzeichnung der Messwerte.

Im Verlauf der Messung werden die gemessenen Temperaturen als Kurven fortlaufend in einem Diagramm in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. In der Ansicht Grafik werden Ihnen die Messkanäle (ggf. mit der zugeordneten Probe), die aktuelle Temperatur und die fortlaufende Zeit angezeigt: Darüber hinaus werden Ihnen in der Ansicht Tabelle die Kennwerttabelle für alle Messkanäle sowie die ermittelten Kennwerte inklusive einer Grafikvorschau angezeigt.