Тема научно-исследовательской работы «Волшебник гипс»

Разделы: География, Внеклассная работа

Ключевые слова: научно-исследовательская деятельность


Выполнила:
Газизова Яна Геннадьевна,
учащаяся 4 класса

Научный руководитель:
Музипова Р.Р.,
учитель начальных классов

ВВЕДЕНИЕ

Когда во дворе один мальчик сломал руку, ему наложили гипсовую повязку. Я спросила, зачем это нужно делать? Мама мне объяснила, что это нужно для того, чтобы рука была неподвижна, и кости срослись ровно. Мне стало интересно, что за волшебник – этот гипс?

Актуальность исследования. Уже много столетий люди используют гипс в качестве строительного материала и неспроста. Гипс по праву считается самым лучшим строительным материалом для отделки помещений. В наше время интересное занятие для всей семьи — поделки из гипса, которые можно подарить своим родным и друзьям. Это нам очень нравится. Может понравиться и Вам?

Объект исследования: гипс.

Цель исследования: изучить особенности гипса, его свойства и качества; изготовить изделия из этого материала.

Гипотеза: я думаю, что гипс — это не только минерал, но и интересный материал для опытов, наблюдений и творчества.

Задачи:

  • собрать информацию о гипсе;
  • узнать, откуда берется гипс, выявить его свойства;
  • узнать о значении гипса в жизни человека;
  • провести опыты с гипсом;
  • проанализировать полученные результаты.

Для решения поставленных задач и проверки гипотезы были использованы следующие методы исследования:

  • теоретический анализ литературы и сбор информации в интернете;
  • эксперимент;
  • выводы.

АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ДАННЫХ

Что такое гипс?

Гипс произошел примерно в то же время, что и динозавры. Только вот животные эти спустя время вымерли, а минерал остался служить на благо человека. То ли от активности древнего солнца, то ли из-за крупных вулканических извержений, испарилась вода из части мирового океана, и на поверхности проступили осадки: поваренная соль и… гипс. Кстати, самые древние залежи гипсовых осадков в нашей стране были обнаружены на Северном Кавказе и на Урале (возраст 160-280 млн. лет).

Гипс — это минерал, представляющий из себя сульфат кальция, смешанный с водой. Существует полупрозрачная разновидность гипса, называемая селенит, и другая, отличающаяся особым блеском, известная как алебастр.

Рис. 1. Селенит
Рис. 2. Алебастр

Гипс — один из древнейших строительных материалов.

Во Франции гипсовые карьеры располагались неподалеку от Парижа, поэтому новый строительный материал здесь получил название «парижская штукатура».

В России особый интерес к гипсу появился к XVIII столетию, а точнее, к древним залежам на Урале. Это были целые горы белого камня, разросшиеся вдоль берегов от рек Кунгура и Сылва. Добыча алебастра велась только в летнее время, а селенита зимой, размер глыб достигал полутора тонн. Гипс и селенит, извлеченные на поверхность, под воздействием атмосферных явлений быстро разрушались, поэтому их сразу же старались переместить в сараи.

Этот период совпал с началом строительства Петербурга. Архитектурные сооружения северной столицы богато украшались лепным декором, который старые мастера выполняли с большим вкусом и тонким пониманием свойств и декоративных особенностей материала. Популярность гипсового декора объяснялась сравнительной дешевизной сырья и простотой его обработки. Гипсовые отливки можно было легко окрашивать, имитируя подчас более дорогостоящие и труднее обрабатываемые камень и металл.

В Уфе с 1942 по 1950 год были построены целые кварталы из двухэтажных «гипсовых» домов, которые стоят до сих пор.

Оптимистическая – именно так называется самая длинная пещера на Украине в Подолье. Она же – самая длинная гипсовая пещера в мире. Находится она на глубине 20 м, протяженность – 216 км.

В наши дни скульптура из гипса и гипсовый декор не менее популярны, чем в древние времена. Сегодня технологии позволяют сделать изделия в любом желаемом стиле.

Добыча и месторождения гипса

Производство гипса ведется в самых разных уголках России и Европы. Сама матушка-природа подарила нам целые гипсовые месторождения, в которых сейчас функционируют шахты.

Для того чтобы добыть гипс разрабатывают огромный карьер. Карьер представляет собой, если говорить простым языком «огромную яму» с уступами, чтобы по ней двигалась техника: экскаваторы, которые копают гипс и загружают его в самосвалы (рис. 3, рис.4).

Рис. 3. Гипсовый карьер
Рис. 4. Загрузка гипса в самосвал

Затем добытый гипс везут на дробление ( рис. 5). Их дробят в специальных дробилках, а затем сушат для выпаривания имеющейся в них влаги (рис.6).

Рис. 5. Дробление гипса
Рис. 6. Барабанная сушилка для гипса

Сухие фракции измельчаются в мельницах до состояния порошка и отправляются в печь для обжига. Порошок обжигается на протяжении 1-2 часов при температуре 150-160 градусов. На выходе получается мелкодисперсная смесь белого цвета, полностью готовая к использованию.

Гипс распространен повсеместно на территории России. Основными местами добычи гипса являются Владимирская, Архангельская и Иркутская области, Средняя Азия, Поволжье, Башкирия и Западное Приуралье. Среди других стран можно отметить Испанию, Тунис, Грецию и Марокко.

В военные годы гипс добывали даже в Уфе, кое-где до сих пор остались штольни и карьеры. Добыча гипса в Башкирии была прекращена в 1956 году из-за опасений разрушения городов. Склоны рек Уфа и Белая раньше почти все были изрыты длинными штольнями.

Свойства гипса

Гипс обладает рядом достоинств и недостатков.

К достоинствам гипса относят:

  • небольшая объемная масса, огнестойкость;
  • быстрое затвердевание, хорошая звукоизоляция;
  • является безопасным в применении материалом;
  • экологически чистый товар, при затвердевании гипс способен поглощать лишнюю влагу из воздуха в помещении (если в помещении повышенная влажность);
  • при затвердевании гипс способен и отдавать влагу, если влажность воздуха снижается.

К недостаткам гипса относят:

  • низкая водостойкость, низкая прочность;
  • ползучесть под нагрузкой, особенно в условиях повышенной влажности, небольшой период хранения.

Применение гипса

«Кипящий камень», как называли его древние греки, и сегодня специалисты считают гениальным изобретением природы, которое прочно вошло в жизнь человека тысячи лет назад в качестве строительного и декоративного материала. И сегодня его используют главным образом для строительных работ, а так же для художественного творчества (рис.7, рис.8). Ценят гипс и травматологи, и маляры-штукатуры, и производители бумаги.

Рис. 7. Применение гипса в архитектуре
Рис. 8. Применение гипса в архитектуре

Гипс известен в строительной сфере уже довольно давно.

На сегодняшний момент изобретен специальный влагостойкий гипс, а точнее, изделия из него:

  • стеновые панели;
  • панели для потолка;
  • воздуховоды;
  • перегородки.

Рынок строительных материалов постоянно пополняется новинками, среди которых моно найти изделия из гипса.

К примеру, несколько лет назад везде применялся гипсокартон. Но с изобретением стекловолокна, появились армированные стеновые панели из гипса.

Производство гипса гораздо дешевле с экономической точки зрения.

Изделия из гипса долговечнее, чем пластиковые, виниловые и металлические.

Современная штукатурка с использованием гипса почти не подвержена воздействию атмосферных осадков.

Благодаря способности быстро приобретать прочность, нужную форму и исключительной экологической чистоте велика роль гипса в медицине.

В 1855 году во время Крымской войны русский хирург Н.И.Пирогов впервые в истории русской медицины применил гипсовую повязку (фото 1, фото 2), дав начало сберегательной тактике лечения ранений конечностей и избавив многих солдат и офицеров от ампутации.

Фото 1 и 2. Применение гипса в медицине

Гипс способствует срастанию конечностей, излечению растяжений, вывихов и прочих травм. Дело в том, что кислотность гипса близка к кислотности человеческой кожи. Поэтому, применяясь в качестве фиксатора при лечении переломов, он не вызывает раздражения тканей, что вызвал бы любой другой материал.

Одним из самых распространенных вспомогательных материалов в зуботехническом производстве является гипс.

Им пользуются почти на всех этапах протезирования (фото 3, фото 4).

Фото 3 и 4. Применение гипса в стоматологии

В косметологии гипс используется как вспомогательный материал при работе с кожей. Во время замешивания и последующего нанесения на поверхность гипсовый состав начинает нагреваться и отдавать тепло. Это свойство используется для изготовления масок на основе гипсового шлема. Внутри такого шлема под воздействием температуры в 46 градусов по Цельсию происходит ускорение обменных процессов, ускоряется очищение пор и усиливается поглощение кожей полезных компонентов маски.

Роль гипса в сельском хозяйстве. Самый распространенный способ улучшения сельскохозяйственных качеств солонцовых почв – гипсование. В результате гипсования устраняется щелочная реакция солонцовых почв, улучшаются физические, физико-химические и биологические свойства почвы, повышается ее плодородие.

Изучив теоретические аспекты данной темы, я пришла к выводу, что гипс имеет большое значение в жизни людей. Ведь он используется в строительстве, в архитектуре, в медицине, в косметологии и даже в сельском хозяйстве. Я поняла, что гипс абсолютно безопасный, нетоксичный материал.

См. продолжение работы