Гипс, или гидросульфат кальция – это минерал, широко используемый в строительстве, медицине и скульптурном литье. В готовом виде он представляет собой порошок, который смешивается с водой, после чего постепенно высыхает, приобретая высокую жесткость. Его цвет может быть белым, серым или с оттенками бурого, розового, желтого или красного. Твердость минерала по шкале Мооса 2 балла.
Добыча гипса
Минерал встречается в виде вкраплений в осадочные породы. Его частицы представлены в виде чешуйчатых или мелкозернистых масс. Его залежи обычно встречаются в глинистых осадочных породах. Внешне они напоминают мрамор. Минерал добывают шахтным способом. Подземные залежи откалывают от общей массы точечными взрывами. Добытый гипсовый камень доставляется на поверхность, после чего размалывается в порошок. Изначально он имеет повышенную влажность, поэтому осуществляется его первичная просушка, а в дальнейшем выпекание на протяжении нескольких часов. Выходящий из печи гипс уже полностью готов к использованию.
Технологический процесс может включать дополнительные способы очистки состава от примесей, что зависит от применяемого сырья. Если требуется производство гипса для медицинских целей, то он очищается более качественно для повышения связующих свойств.
Преимущества гипса как материала
Гипс обладает рядом достоинств, которые позволяют ему значительно превосходить подавляющее большинство прочих материалов, применяемых в строительстве, а также других сферах.
К неоспоримым его преимуществам можно отнести:
- Небольшой вес.
- Легкое смешивание при приготовлении растворов.
- Быстрое застывание.
- Короткий период высыхания.
- Умеренная твердость.
К безусловным преимуществам гипса относится возможность его легкой шлифовки. Благодаря этому можно поправить форму сделанного из него изделия. В зависимости от предмета или поверхности это можно делать , или специальной .
Перечисленные свойства, являющиеся преимуществами материала, могут отличаться в зависимости от степени помола, очистки и наличия пластификаторов. Его принято классифицировать по степени сжатия. По данному критерию существует 12 видов гипса. Данный показатель измеряет в количество килограмм на сантиметр квадратный, которые необходимо приложить, чтобы провести разрушение материала. Число в номенклатурном наименовании обозначает данное количество килограмм. К примеру гипс с маркировкой 5 имеет верхнюю точку сжатия 5 кг/см².
Где применяется гипс
Существует 3 основных направления применения данного материала:
- Медицина.
- Скульптура.
- Строительство.
Медицинское использование
Очищенный порошок гипса используется для создания бандажа для блокировки конечностей, что необходимо для срастания сломанных костей. Для этого его разводят в воде, готовя жидкий раствор. В нем вымачиваются бинты, которыми и делается перевязка. После застывания армированный бинтами раствор приобретает жесткость, полностью защищая загипсованную конечность от нежелательного воздействия.
Для медицинских целей применяется только мелкий помол гипса, обеспечивающий высокую монолитность после схватывания. Помимо применения для лечения переломов он также используется в стоматологии. С его помощью делаются слепки зубов для дальнейшего изготовления имплантов. С появлением более современных не пачкающих материалов данный способ отходит в прошлое.
Гипс в скульптуре
Использование гипса нашло свое применение в художественном творчестве, в частности создании скульптур. Для этой цели используется высококачественный помол без примесей, подобный тому, что и в медицине. Существует два способа его применения. Первый предусматривает вырезание произведений из крупных гипсовых камней, а второй обыкновенное литье. Резьба по гипсу уже практически не применяется, поскольку получаемые произведения имеют внешние дефекты, что обусловлено неоднородностью природного материала. Кроме того такой способ производства требует большого мастерства и существенных временных затрат. Гораздо проще заливать гипсовый раствор в формы. Он достаточно быстро застывает, благодаря чему имея литьевую форму такое производство можно поставить на поток.
Гипсовые изделия далеко не вечны, ведь их твердость по шкале Мооса всего 2 балла, что конечно меньше чем бетона, набирающего 4-5 баллов. При механическом воздействии он разрушается. Все же к достоинствам гипса можно отнести ремонтопригодность, ведь изделия из него могут склеиваться, а получаемые швы легко затираются наждачной шкуркой. После шлифовки дефекты при достаточном мастерстве можно полностью скрыть.
Строительное использование
Чаще всего гипс применяют для создания штукатурок. В отличие от цементных или известковых составов, они обладают более удобной консистенцией для работы. При средней температуре +20° продолжительность высыхания таких штукатурок всего 7 дней. За это время они полностью набирают свою прочность, что в 4 раза скорее, чем в случае с бетоном.
Из гипса изготовляют и шпаклевки. В них применяется более мелкая фракция помола чем в штукатурках, благодаря этому получаемая в результате поверхность обладает высокой гладкостью. Это особенно важно если требуется проведение поклейки обоев, а тем более окраски.
Из гипса льются декоративные изделия для отделки. Из него изготовляют:
- Стеновые 3D панели.
- Стеновую плитку.
- Лепнину.
- Багеты.
- Колонны.
- Пилястры.
- Молдинги.
- Орнаменты.
- Дизайнерские розетки.
Подавляющее большинство гипса производимого для строительных целей используется для изготовления гипсокартона. Он применяется в качестве ровного основания для быстрого возведения межкомнатных перегородок и подвесных потолков. Также с помощью гипсокартона осуществляется выравнивание большой кривизны стен.
Использование гипса для создания элементов декора
Гипсовый порошок отличный материал для производства украшений интерьера. Чаще всего из него делают стеновые 3D панели, а также различные изделия для имитации античной архитектуры. С появлением полиуретана такие предметы интерьера начали делать из него, но гипс по-прежнему остается доступным материалом, который используют при желании сделать подобные украшения своими руками. Для этого в продаже по вполне умеренным ценам предлагаются 3D формы из пластика или силикона для проведения литья. При их использовании применяются чистые составы гипса. В идеале подходит скульптурная разновидность, но ее стоимость слишком высока, что экономически невыгодно. Более удачным выбором будет использование зернистого гипса, продаваемого в магазинах под названием алебастр.
Для производства алебастр разбавляется водой в равных пропорциях. Получаемый жидкий состав заливается в форму, после чего она встряхивается для обеспечения выхода пузырьков воздуха. Лучше всего ее устанавливать на вибрационный станок. Его наличие позволяет готовить раствор с меньшим добавлением воды, что в дальнейшем положительно повлияет на прочность. Форма оставляется до момента схватывания алебастра. Обычно в летнее время для этого достаточно 25-30 минут. После извлечения из нее изделия оно уставляется для просыхания, а форма может использоваться повторно необходимое количество раз.
Поскольку обычно глубина формы около 20-25 мм, то при температуре воздуха в +20° полное высыхание литья занимает около 3 суток. После этого изделие может использоваться по предназначению.
При использовании форм их нужно смазывать, чтобы обеспечить нормальный выход литья. Это можно делать техническим вазелином, но проще и дешевле всего применять обыкновенное рафинированное подсолнечное масло.
Особенности работы с гипсовыми штукатурками
Штукатурки на основе гипса могут применяться для нанесения на минеральные поверхности. В первую очередь они подходят для покрытия стен из кирпича, бетона, газобетона, керамзитобетона и т.д. Также они используются для выравнивания потолков.
Хотя штукатурки и шпаклевки на основе гипса и обладают хорошей адгезией, подготовка поверхности с нанесением грунтовки глубокого проникновения обязательна. Это позволяет создать непроницаемую пленку между основанием и гипсом, препятствующую отдачи влаги стене или потолку. Благодаря этому гарантируется, что на период высыхания штукатурка будет иметь достаточно воды для нормального течения химической реакции кристаллизации между смешанным помолом гипса. В дальнейшем это обеспечит более высокую твердость материала и устойчивость к механическим повреждениям.
Обычно гипсовую штукатурку можно наносить на поверхность с толщиной слоя от 0,5 до 3 см. Отдельные производители предлагают гипсовые смеси с добавлением особых пластификаторов и прочих примесей, благодаря чему вполне возможно оштукатуривание с большой толщиной слоя.
Для штукатурки на основе гипса характерно менее выраженное сползание материала. Благодаря этому они нуждаются в меньшем количестве подрезок наплывов. Все это способствует более высокой производительности труда при их применении.
Гипс легко впитывающий влагу материал, потому штукатурки и шпаклевки на его основе малопригодны для использования в ванных комнатах. В условиях повышенной влажности возможность разрушения слоя многократно увеличивается. Для решения данной проблемы выпускаются специальные влагозащитные полимерные составы, но даже с их использованием, все равно надежнее цементные штукатурки.
К сожалению, люди достаточно часто ломают себе что-нибудь из-за непредвиденного случая или зимой, падая на льду. При этом свойства гипса и его правильное наложение становятся неотъемлемой частью лечения перелома.
Как правило, гипсовую повязку накладывают в первый час после несчастного случая. Поэтому медицинский гипс играет важную роль как в лечении, так и в медицине целиком.
Как получают медицинский гипс
Медицинский гипс не сразу выглядит так, как его представляет большинство людей.
Перед тем как мы видим его в виде сыпучего порошка, он проходит некоторые этапы.
Итак, изначально это простой гипсовый камень, который раскаливают в специальной печке, но температура не должна превышать 130-140°С.
После чего, камень теряет всю влагу и становится очень хрупким. Это делают для того, чтобы превратить камень в мелкий порошок.
Свойства гипса и его качество зависит от некоторых факторов, но главное – это время пребывания в печи и правильная выдержка. Такой гипс очень важно хранить в сухом помещении, чтобы он ни напитал влаги.
Каким должен быть гипс
Свойства гипса очень просты, так как он должен быть белым, мягким, хорошо просеянным, быстро отвердевать, а главное не иметь комков.
Когда накладывают гипс, то обязательно нужно соблюдать пропорции, как правило, это 2 части гипса на часть воды. Если пропорция не соблюдена, то гипс не затвердеет, и лечение не начнется в срок.
Что делать, если качество гипса испортилось
Зачастую в больницах не используют весь гипс в срок, и он начинает отсыревать, но это не трагедия.
Бывает, что используют не лучший гипс, но всегда можно сделать так, чтобы пациенты чувствовали качественные услуги.
Для этого нужно взять гипс, высыпать его на железный пласт, и отправить в духовку (температура не должна превышать 120°С), таким образом, гипс утратит влагу.
Если вы сомневаетесь, то нужно взять зеркальце, поднести над гипсом, и если оно запотеет, то влага еще присутствует, если нет, то все в порядке.
Гипс чаще всего накладывают на голень, кисть, предплечье и стопы. Для накладки гипсовой повязки требуются бинты разных размеров и соответствующие инструменты.
Итак, рассмотрев свойства гипса и его особенности, каждый осознает то, что добыть гипс достаточно непросто и нужно приложить усилие, а также уследить за тем, чтобы он не испортился.
Но лучше, чтобы вы просто знали о нем, и никогда не сталкивались с его наличием на вашем теле.
А вы говорите: поскользнулся, упал. Закрытый перелом! Потерял сознание, очнулся — гипс. (к\ф «Бриллиантовая рука»)
С древних времен, чтобы сохранить неподвижность в области перелома, иммобилизовать поврежденные отломки костей применялись различные материалы. Сам факт того, что кости намного лучше срастаются, если придать им неподвижность друг относительно друга, был очевиден еще первобытным людям. Подавляющее большинство переломов заживет без какой-либо необходимости в операции, если сломанная кость правильно сопоставлена и зафиксирована (иммобилизована). Очевидно, что в ту стародавнюю пору стандартным методом лечения переломов была иммобилизация (ограничение подвижности). А чем в те времена, на заре истории можно зафиксировать сломанную кость? Согласно дошедшему до наших дней тексту из папируса Эдвина Смита (1600 г до нашей эры), в применялись затвердевающие бинты, вероятно полученные из бинтов, применяемых при бальзамировании. Также при раскопках гробниц пятой династии (2494-2345 годах до нашей эры) Эдвин Смит описывает два набора шин для иммобилизации. До появления первой гипсовой повязки было очень далеко…
Подробные рекомендации по лечению переломов даны в «Гиппократовом сборнике». В трактатах «О переломах» и «О суставах» дана техника вправления суставов, устранение деформации конечностей при переломах, и, конечно же, методы иммобилизации. Применялись отвердевающие повязки из смеси воска и смолы (кстати, метод был очень популярен не только в Греции), а также шины из «толстой кожи и свинца».
Более поздние описание методов фиксации сломанных конечностей , в 10 веке н.э. Талантливый хирург из Кордовского Халифата (территория современной Испании) предлагал для создания плотной фиксирующей повязки применять как смесь глины, так и муки и яичного белка. Это были материалы, которые наряду с крахмалом применялись повсеместно вплоть до начала 19 века и технически претерпевали лишь незначительные изменения. Интересно другое. Почему для этого не применяли гипс? История гипсовой повязки, именно такой, какую мы ее знаем сегодня, насчитывает только 150 лет. А гипс как строительный материал применялся еще в 3-м тысячелетии до нашей эры. Неужели никто не подумал применять гипс для иммобилизации за 5 тысяч лет? Все дело в том, что для создания гипсовой повязки нужен не просто гипс, а тот, из которого убрали излишки влаги — алебастр. В среднее века за ним закрепилось название «парижская штукатурка».
История гипса: от первых скульптур до парижской штукатурки
Гипс как строительный материал применялся еще 5 тысяч лет назад, и использовался повсеместно в произведениях искусства, постройках древних цивилизаций. Египтяне, например, использовали его для отделки усыпальниц фараонов в пирамидах. В Древней Греции гипс очень широко применялся для создания великолепных скульптур. Фактически, греки и дали название этому природному материалу. «Гипрос» по-гречески — «кипящий камень» (очевидно, что ввиду своей легкости и пористой структуре). Широкое распространение получил он и в творениях древних римлян.
Исторически самый известный строительный материал применялся и зодчими остальной части Европы. Причем изготовление лепнины и скульптуры — не единственное применение гипса. Применялся он и для изготовления декоративной штукатурки для обработки деревянных домов в городах. Огромный интерес к гипсовой штукатурке возник из-за довольно часто встречающегося в те времена несчастья — огня, а именно: Великого лондонского пожара в 1666 году. Пожары тогда были не редкостью, но тогда выгорело более 13 тысяч деревянных строений. Оказалось, что те здания, которые были покрыты гипсовой штукатуркой, были намного устойчивее к действию огня. Поэтому во Франции начали активно применять гипс для защиты зданий от пожаров. Важный момент: во Франции находится самое крупное месторождение гипсового камня — Монмартр. Поэтому и закрепилось название «парижская штукатурка».
От парижской штукатурки до первой гипсовой повязки
Если говорить об отвердевающих материалах, применяемых в «догипсовую» эпоху, то стоит вспомнить знаменитого Амбруаза Паре. Французский хирург пропитывал бинты составом на основе яичного белка, о чем пишет в своем десятитомном руководстве по хирургии. Это был 16 век и начало активно применяться огнестрельное оружие. Иммобилизующие повязки применялись не только для лечения переломов, но и лечения огнестрельных ран, . Европейские хирурги тогда экспериментировали с декстрином, крахмалом, столярным клеем. Личный врач Наполеона Бонапарта, Жан Доминик Ларрей применял повязки, пропитанные составом камфорного спирта, ацетата свинца и яичного белка. Метод ввиду трудоемкости не был массовым.
А вот кто первым догадался использовать гипсовую повязку, то есть ткань, пропитанную гипсом — неясно. По-видимому, это был голландский врач — Антоний Матиссен, применивший ее в 1851 году. Он попробовал натирать гипсовым порошком перевязочный материал, который после наложения смачивали губкой с водой. Причем на заседании Бельгийского общества врачебных наук его резко раскритиковали: хирургам не понравилось, что гипс пачкает одежду врача и быстро затвердевает. Повязки Матиссена представляли полоски грубой хлопчатобумажной ткани с нанесенной тонким слоем парижской штукатурки. Этот метод приготовления гипсовой повязки использовался до 1950 года.
Стоит сказать, что и задолго до этого есть свидетельства того, что гипс для иммобилизации применяли, но несколько другим способом. Ногу помещали в заполненный алебастром ящик — «перевязочный снаряд». Когда гипс схватывался, на конечности получалась такая тяжелая болванка. Минусом было то, что это сильно ограничивало подвижность пациента. Очередным рывком в иммобилизации, как обычно, стала война. На войне все должно быть быстро, практично и удобно в массовом применении. Кто на войне будет заниматься ящиками с алебастрами? Именно наш соотечественник, Николай Иванович Пирогов в первый раз применил гипсовую повязку в 1852 году в одном из военных госпиталей.
Первое в истории применение гипсовой повязки
А почему же все-таки гипс? Гипс — один из самых распространенных минералов в земной коре. Представляет собой сульфат кальция, связанный с двумя молекулами воды (CaSO4*2H2O). При нагревании до 100-180 градусов гипс начинает терять воду. В зависимости от температуры получается либо алебастр (120-180 градусов Цельсия). Это и есть тот самый парижский гипс. При температуре 95-100 градусов получается низкообжиговый гипс, называемый высокопрочным гипсом. Последний как раз более предпочтителен для скульптурных композиций.
Первым применил знакомую нам гипсовую повязку . Он, также как и другие врачи, пытался применить для создания плотной повязки разные материалы: крахмал, коллоидин (это смесь березового дегтя, салициловой кислоты и коллоидия), гуттаперчу (полимер, очень похожий на каучук). У всех этих средств был большой минус — они очень медленно высыхали. Кровь и гной размачивали повязку и она нередко ломалась. Способ, предложенный Матиссеном, также не был совершенен. За счет неравномерного пропитывания ткани гипсом повязка осыпалась и была непрочной.
Для иммобилизации еще в древности были попытки применять цемент, но минусом было также длительное время отверждения. Попробуйте посидеть со сломанной ногой неподвижно целый день…
Как писал Н.И. Пирогов в своих «Севастопольских письмах и воспоминаниях» он увидел у известного в те времена скульптора, Н.А.Степанова в мастерской действие гипса на полотно холста. Скульптор использовал тонкие льняные полоски, смоченные в жидкой смеси парижской штукатурки для изготовления моделей. «Я догадался, что его можно применять в хирургии, и тотчас наложил бинты и полоски холста, намоченные этим раствором, на сложный перелом голени. Успех был замечательный. Повязка высохла за несколько минут…Сложный перелом зажил без нагноения и всяких припадков».
Во время Крымской войны способ применения гипсовых повязок был широко внедрен в практику. Методика приготовления гипсовой повязки по Пирогову выглядела так. Поврежденную конечность оборачивали тканью, причем дополнительно обкладывали костные выступы. Готовился раствор гипса и в него погружались полоски из рубашек или кальсон (на войне не до жиру). В общем, для повязок годилось все.
В иммобилизующую повязку при наличии гипсового раствора можно превратить все что угодно (из к/ф «Джентльмены удачи»)
Распределяли гипсовую кашицу по ткани и накладывали вдоль конечности. Затем продольные полосы укреплялись поперечными полосами. Получалась прочная конструкция. Уже после войны Пирогов усовершенствовал свой метод: из грубой парусины заранее вырезался лоскут ткани, соответствующий размерам поврежденной конечности и замачивался в гипсовом растворе перед применением.
За рубежом же популярна была методика Матиссена. Ткань натиралась сухим гипсовым порошком и накладывалась на конечность пациента. Гипсовый состав хранился отдельно в герметичных контейнерах. В дальнейшем выпускались обсыпанные тем же составом бинты. Но смачивали их уже после бинтования.
Плюсы и минусы гипсовой повязки
Какие плюсы есть у фиксирующей повязки на основе гипса? Удобство и быстрота применения. Гипс гипоаллергенный (на памяти только один случай контактной аллергии). Очень важный момент: повязка «дышит» за счет пористой структуры минерала. Создается микроклимат. Это несомненный бонус, в отличии от современных полимерных повязок, имеющих еще и гидрофобную подложку. Из минусов: не всегда достаточная прочность (хотя тут многое зависит от техники изготовления). Гипс крошится и очень тяжел. И для тех, кого коснулось несчастье и пришлось обращаться к травматологу, часто мучает вопрос: как почесать под гипсом? Все же под гипсовой повязкой чешется чаще чем под полимерной: он пересушивает кожу (вспомним гигроскопичность гипса). В ход идут различные приспособления из проволочек. Кто сталкивался, тот поймет. В повязке из пластика, наоборот, все «преет». Подложка гидрофобная, то есть воду не впитывает. А то как же главный бонус полимерных повязок — возможность принимать душ? Конечно, здесь всех этих минусов лишены повязки, созданные на 3D принтере. Но пока такие повязки только в разработке.
Полимер и 3D принтер как средство иммобилизации
Уйдет ли гипсовая повязка в прошлое?
Современные возможности 3D принтера в создании фиксирующих повязок
Безусловно. Но, думаю, что будет это очень не скоро. Быстро развивающиеся современные технологии, новые материалы все же возьмут свое. У гипсовой повязки есть пока очень важное преимущество. Очень низкая цена. И, хотя появляются новые полимерные материалы, иммобилизующая повязка из которых намного легче и прочнее (кстати снимать такую намного сложнее, чем обычную гипсовую), фиксирующие повязки по типу «внешнего скелета» (напечатанные на 3D принтере), история гипсовой повязки еще не закончена.
Паламарчук Вячеслав
Если вы нашли опечатку в тексте, пожалуйста, сообщите мне об этом. Выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Медицинский гипс по химическому составу не отличается от обычного гипса. Это есть дигидрат сульфата кальция, который образуется после добавления в гидрат сульфата кальция обычной воды. Гидрат – это исходный рыхлый материал в виде белого или слегка желтоватого цвета порошка, который застывает в течение определенного времени после затворения его водой. Время схватывания медицинского гипса и допустимая консистенция разведения имеют решающее значение в медицине, так как медицинский гипс применяется для изготовления жестких повязок, лангет, гипсовых кроваток, а так же в стоматологии для получения слепков зубов и моделирования протезов.
Медицинский гипс принято разделять на следующие виды: обычный обожженный медицинский гипс, модельный гипс и супергипс. Все они имеют различную технологию получения и определенные места применения в медицине.
Обожженный медицинский гипс
получают методом прокаливания дигидрата сульфата кальция в открытой емкости. При нагревании до температуры свыше 130 градусов дигидрат превращается в полугидрат, который и является обычным медицинским гипсом. Важное отличие этого материала от других видов гипса в том, что он имеет весьма крупные пористые частицы неравномерной формы, которые сильно поглощают воду. Поэтому для затворения медицинского обожженного гипса необходимо брать воду в соотношении 2:1 (на две части гипса одна часть воды). Время начала схватывания этого вида медицинского гипса от 6 минут после разведения, а время окончания схватывания около 12 минут после разведения. Основное применение – гипсовые повязки.
Модельный гипс получают при нагревании дигидрата сульфата кальция в автоклаве под давлением. При этом получаются частицы полугидрата правильной формы практически без пор. Этот вид медицинского гипса называется иначе альфа полугидратом. Более равномерные частицы позволяют получать более плотные структуры при меньшем количестве воды для затворения порошка. При этом отпечатки, получаемые при использовании модельного гипса, получаются более точными. Что особенно важно при снятии слепков зубов в стоматологии. Для разведения модельного гипса необходимо двадцать миллилитров воды на 100 грамм порошка.
Супергипс получают в два этапа. Сначала дигидрат подвергают кипячению в присутствии хлоридов кальция и магния, а затем нагревают в автоклаве. Хлориды в данном процессе являются дефлоккулянтами, препятствующими выпадению хлопьев и агломерации мелких частиц гипса в более крупные гранулы. Таким образом, структура супергипса ещё более тонкая и плотная, нежели у модельного гипса. Поэтому его применяют для снятия оттисков с отдельных зубов и получения слепков для изготовления корневых вкладок при протезировании.
