第一章 石膏ppt课件.ppt

《第一章 石膏ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章 石膏ppt课件.ppt（135页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第一章 石 膏,马先伟,本章要求,了解胶凝材料的定义，特征、作用。掌握石膏胶凝材料的原料种类、性质及特点；熟悉石膏胶凝材料形成的条件与机理，水化硬化过程及强度发展过程等；了解石膏胶凝材料的用途。,石膏与石灰、水泥并列为无机胶凝材料中的三大支柱在化工、医药、工艺美术、建筑雕塑，建筑材料工业等方面都有广泛的用途。作为石膏制品工业来说，主要包括两个方面：（1）石膏胶凝材料的制备： 将二水石膏加热使之部分或全部脱水，以制备不同的脱水石膏相（2）石膏制品的制备： 将脱水石膏在水化，使之再生成二水石膏并形成所需的硬化体。因此，石膏的脱水和再水化是石膏工业的理论基础。,第一节 石膏胶凝材料的原料,原料主要有

2、三种 天然二水石膏 硬石膏 化学石膏（工业副石膏）,一、天然二水石膏（生石膏）,组成：CaSO42H2O 理论组成为：CaO-32.57, SO3-46.50，H2O-20.93。,结构：单斜晶系 由Ca2+离子联结(SO42-) 四面体而构成双层的结构层，H2O分子则分布在双层结构层之间。,在结构层内 Ca2+和SO42-离子之间紧密结合，而水分子同Ca2+和SO42-离子的结构层之间结合力比较弱，故二水石膏沿层间010可以完全的解理，在显微镜下呈一般呈菱形薄板状、柱板状或针状，也随温度、PH值、杂质等变化。当二水石膏被加热后，层间水先失去。解理矿物在外力作用下沿一定的结晶方向裂成光滑的平面

3、的性质，所裂成的平面称解理面,按物理性质可为透明石膏、纤维石膏、雪花石膏、普通石膏和土石膏 透明石膏 无色、呈玻璃光泽 纤维石膏 纤维状集合体并呈丝娟光泽 雪花石膏 细粒块状，白色透明 普通石膏 致密的块状、光泽暗淡 土石膏 因有粘土混入物、杂质多、呈土状,纯天然的二水石膏晶体是无色透明的或白色的，在水中的溶解度为2.05g/L（以CaSO4计）。,天然二水石膏按其 二水硫酸钙 百分含量的多少，划分为五个等级(见表1.1),在确定二水硫酸钙等级时，一般根据CaO、SO3和结晶水含量分别计算CaSO42H2O的量 ，然后取三者中的最小值作为定级的依据。计算系数分别为3.07、2.15、4.78，

4、即 CaSO42H2O：3.07CaO%、2.15 SO3；4.78 H2O%,生产高强建筑石膏的二水石膏品位应达二级以上，生产昔通建筑石膏时，二水石膏纯度四级以上为好。石膏中杂质种类及含量对其胶凝能力有很大影响常见杂质有粘土、硬石膏和碳酸盐 粘土会造成强度和软化系数下降 硬石膏则是早期强度下降 碳酸盐无明显影响,我国几个主要石膏矿的二水石膏化学成分见表1.2。,表1.2 我国石膏的化学组分,主要是由无水硫酸钙（CaSO4）组成。硬石膏的矿层一般位于二水石膏层的下面，通常，硬石膏在矿物水作用下可变成二水石膏。纯硬石膏的晶体结构中Ca2+和SO42-在100和010面上呈层状分布，另外，结晶格子

5、是由每个网格内四个分子组成的单元结构，故结晶格子紧密，比其它类硫酸钙结晶格子有较大的稳定性。,二、天然硬石膏（无水石膏）,硬石膏属斜方晶系。晶体呈等轴状或厚板状，集合体常呈块状或粒状。纯净的硬石膏透明，无色或白色，但含杂质时，就会呈暗灰色，有时微带红色或蓝色。硬石膏不同于二水石膏，它在三个互相垂直的方向上都具有完全的解理，可分裂呈块状。在自然界中，二水石膏比硬石膏少的多。,表1.3 我国硬石膏的化学组成,我国有丰富的天然硬石膏资源，仅江苏省南京硬石膏矿储量就有ll亿吨。,工业副石膏是某些化学工业的生产过程中，同时产生的以硫酸钙为主要成分的副产品。 1.氟石膏氟石膏是由萤石粉（CaF2）和硫酸（

6、H2SO4）按一定比例配合经加热制备氢氟酸生产过程中排除的废渣。CaF2 +H2SO4=CaSO4+ 2HF,三、工业副石膏,HF气体经冷凝收集成氢氟酸，CaSO4残渣即氟石膏。氟石膏常残留一定数量的酸，因此需用石灰进行中和。氟石膏以无水硫酸钙为主要成分。在足够水分存在的条件下，可以全部水合成二水硫酸钙。每生产1吨HF约排出3.6吨无水氟石膏。氟石膏无放射性，使用效果较好。,2.磷石膏 磷石膏是洗衣粉厂和磷肥厂等制造正磷酸时的废渣，是磷灰石（或氟磷灰石）和硫酸反应生成磷酸及石膏。 Ca5F(PO4)3+5 H2SO4 +10H2O =3H3PO4+5CaSO42H2O+ HF磷石膏呈粉状，主要

7、成分为二水石膏，含量为64-69，常含有2-5左右的磷酸，氟约1.5%,还有游离水和不容渣有机物等杂质。每生产1吨磷渣约排出5吨磷石膏。目前主要作为石膏原料和肥料。,3.排烟脱硫石膏 是火电厂、钢铁厂等化工厂在除烟气中的SO2时，形成的副产品。主要组成为二水石膏，纯度在90以上。在石灰石石膏湿法脱硫过程中，每吸收一吨二氧化硫就要产生2.7吨脱硫石膏 目前日本、德国、美国利用较好。,脱硫石膏与天然石膏的不同点（1）原始物理状态不一样：天然石膏是粘合在一起的块状，而脱硫石膏以单独的结晶颗粒存在；脱硫石膏杂质与石膏之间的易磨性相差较大，天然石膏经过粉磨后的粗颗粒多为杂质，而脱硫石膏其颗粒多的却为石膏

8、，细颗粒为杂质。,（2）颗粒大小与级配：烟气脱硫石膏的颗粒大小较为平均其分布带很窄，高细度（200目以上）、颗粒主要集中在30-60m之间。带来的问题：不适合流态化煅烧设备，因为它粒径太小，还未烧就很容易被吹出来了；脱硫石膏就无法直接放入蒸压釜生产高强石膏；加工成熟石膏粉后，必须要对其进行粉磨改性、产生级差，才能使其具有更好的凝结强度 。,（3）高含水量 ,流动性差，只适合皮带输送。（4）杂质成分上的差异，导致其脱水特性、易磨性及煅烧后的熟石膏粉在力学性能、流变性能等宏观特征上的不同。,（四）其它副石膏 生产硝基苯酸盐时所得到的黄石膏，生产克利夫酸形成的石膏）等，经过处理后，都可以代替天然石膏

9、，做建筑材料。,第二节 石膏的相组成及形成条件与机理,CaSO4H2O体系中石膏相有五种形态，七种变体： 二水石膏 与型半水石膏 与III型硬石膏 II型硬石膏 I型硬石膏,一、石膏及其脱水作用,二水石膏是原料也是最终产物半水石膏：当二水石膏经加压水蒸气条件，或在酸和盐溶液中加热时，可形成型半水石膏；若在干燥环境中脱水，即得到型半水石膏。III型硬石膏是一种可溶性石膏，是和型经加热而得，因此也存在两种变体。II型硬石膏是一种难溶性石膏，是石膏经高温脱水的产物I型只有在温度高于1180时才能温度存在，低于此温度转化为II型硬石膏。,二、石膏的脱水转变及脱水石膏的形成机理,由于二水石膏向半水石膏转

10、变的过程是石膏生产中的关键环节，直接影响到石膏制品及应用性能。因此下边重要探讨半水石膏的形成机理。,（一）型半水石膏的形成机理,（1）一次生成机理 二水石膏加热后直接转变为型半水石膏,（2）二次生成机理 二水石膏先转变为III型硬石膏，再吸水转变为半水石膏。,有两种观点,总体而言，与脱水温度和水蒸汽压有关，其中受蒸汽压影响更大，若在较高的蒸汽压下，可能按一次生成机理，若水蒸气压很低，可能按二次生成机理,形成机理： 型半水石膏是二水石膏在加压条件下由溶解析晶形成。制备方法： 加压水蒸气法 和 加压水溶液法,（二）型半水石膏的形成机理及制备方法,1. 加压水蒸气法研究发现粒径和合成温度影响较大 若

11、用2-3cm的原料，在120-130经5-8h的热处理即可得到型半水石膏；若用5-8cm的原料，在150-160经1.5-3h的热处理即可得到型半水石膏 通常在低温下析出的半水石膏没有高温下析出的半水石膏硬化强度高,2. 加压水溶液法 需要晶型转化剂。 常用的有：水溶型蛋白质；琥珀酸、枸橼酸及碳原子数在2以上的羧酸及其盐；棕榈酸、亚油酸等碳原子数在15以上的水溶型金属脂肪酸盐。,在采用水热法制备石膏时如在水溶液中不加转晶剂，则石膏晶体由于各晶面表面能的差异导致各晶面生长速度相差很大，最终得到的是针状CaSO40.5H2O晶体.只有制备得长径比约为1.52左右的短柱状石膏才能得到高强石膏,因此控

12、制半水石膏晶体长径比的转晶剂显得尤为关键。,关于转晶剂机理虽然国内外众多学者作了大量了研究，但目前尚无成熟的理论。现介绍“缓冲薄膜”理论:,转晶剂的机理,(1) 半水石膏的晶形如图7所视, (110)面由Ca 2+和SO42-组成,可以吸附金属阳离和阴离子, 但阳离子在该面上的吸附更强烈。外来离大多被吸附在(110)面上,改变了(110)面的吸附能，导致(110)生长速度变慢,与此同时(111)面则不受影响,故对制备长径比的小的石膏起不到转化作用。,(2) (111)面由Ca 2+离子组成,在无机盐和有机酸复合外加剂掺入水溶液的情况下,RCOO-一端和(111)晶面上的Ca 2+发生化学吸附进

13、行连接,另一端则与Al 3+离子吸附配位,最终在(111)晶面上一层由有机大分子吸附金属阳离子的网络状“缓冲薄膜”。这层薄膜的存在降低了CaSO40.5H2O晶体在C轴的生长速度，使晶体在各晶面的生长方向趋于相同，产物呈六方短柱状。,RCOO-基团的吸附示意图 无机盐和有机酸(盐)复合转晶剂在 (111)上的吸附,(3)将高价无机盐和有机酸（盐）复合使用效果最好，可得到长径比1.52.0的理想晶形的半水石膏晶体。从制备短柱状晶体的效果来看:Al2(SO4)3KAl(SO4)2MgSO4K2SO4; 柠檬酸钠洒酸石钠,转晶剂的选择,(1)无机盐阳离子价数越高控制效果越好。一价盐晶型控制效果最弱,

14、二价盐和三价盐可使晶体长径比控制在3.04.0。,(2)有机酸(盐)效果较好,在水溶液中加入适量的柠檬酸钠、琥珀酸可使半水石膏晶体长径比保持在23的短柱状。,具体过程： 在0.01-0.02的晶型转化剂溶液中加入二水石膏，在温度为120-140和饱和蒸汽压的条件下保持一段时间，使二水石膏转变为a型半水石膏，然后将固液热态分离，水洗干燥即可。,（一）二水石膏 由Ca2+与SO42-组成的离子结合层与水分子层交替形成的一种层状结构。水分子层与离子层之间的结合理相对较弱。,三、石膏相的结构与性质,目前对于半水石膏的结构还不太清楚，有O.M-提出一种垂直于C轴的结构模型。,（二）半水石膏,半水石膏的晶

15、胞(多面体) 半水石膏中水分子的孔洞,二水石膏具有平行于（010）面的层状结构， 在两个离子层之间有一个水分子层。 当转化为半水石膏时，发生两种变化：（1）两个离子层之间失去3/4个水分子（2） Ca2+与SO42-彼此错开 在水分子层中形成一个通道，水分子可以通过通道，从而使半水石膏容易水化。,2. 晶粒分散度,1. 结晶形态,型半水石膏颗粒致密、完整、粗大。型半水石膏是片状、不规则，由细小的单晶颗粒组成,与型半水石膏的差别,型比型分散度大得多,相半水石膏电镜照片 相相半水石膏电镜照片,3. 水化热,型的水化热为1.72kJ/mol，型的水化热为1.93kJ/mol,4. 差热分析,190的

16、吸热峰表示半水石膏向III型硬石膏转变,230和370的放热峰是III型硬石膏向II型硬石膏转化,III型硬石膏向II型硬石膏转化温度不同,水化放出的热量,用于分析过程中组成和结构变化,5. 晶体结构,型比型结晶度高,型结晶完整分散度低的粗晶体型结晶度差、分散度大的片晶,因此型水化快，水化热大、需水量大，造成硬化体强度低,XRD图谱可以分析矿物组成,（三）III型硬石膏,III型硬石膏的结构与半水石膏相似，沿C轴方向， Ca2+与SO42-连接成层状结构，主要的差别在于其层间半个水分子失去，因此，Ca2+SO42-Ca2+的周围存在通道，可能吸附一定量的水。,半水石膏脱水变成III型硬石膏的反

17、应是可逆的。,III型硬石膏水化要经过半水石膏阶段，再形成二水石膏，其水化速度比二水石膏快，在潮湿环境即可完成。,（四）II型硬石膏,属于斜方晶系,二水石膏、半水石膏或III型硬石膏加热到400即可形成难溶的II型硬石膏，在400-1180内稳定存在。,煅烧温度对其溶解性能影响很大,400-500得到的难溶石膏，称IIS硬石膏,500-700得到的不溶石膏，称IIU硬石膏,700-1600得到的地板石膏，称IIE硬石膏,这三种硬石膏做为胶凝材料，水化能力相差很大,IIS硬石膏水化比半水石膏慢得多,IIU硬石膏在没有激发剂的条件下，几乎不水化,IIE硬石膏由于少量石膏分解形成了CaO，可以起到激

18、发作用，具有一定水化能力。,（五）I型硬石膏,在1180，II型硬石膏转化为I型硬石膏，当高于此温度时可以稳定存在,属于立方晶系,第三节 石膏脱水相的水化过程及机理,一、石膏脱水相的水化动力学特征,半水石膏加水后即立即溶解，并发生反应，在1h后反应基本结束,III型硬石膏加水后即发生强烈反应，随着反应进行，又出现了第二个缓慢的放热过程,II型硬石膏水化很慢，放热量很低,陈化是解决熟石膏质量不稳定的途径，其目的是促使型硬石膏和二水石膏转变为半水石膏，使比表面积下降，初始水化速度减漫，凝结时间趋于正常，强度得到提高 。,石膏的陈化指在一定条件下把石膏放置一段时间，是石膏工业通常采用的手段。,二、半

19、水石膏的水化过程及机理,二水石膏的水化反应,由于二水石膏和半水石膏结合水含量不同，所以可以通过测定样品结合水含量，评价半水石膏的水化程度,结合水以氢键形式结合的水，如结晶水,半水石膏结合水含量为6.2，二水石膏结合水含量为20.93,通常的方法,先用无水乙醇终止水化，再用醚洗涤，除去多于水分，在40下干燥至恒重，称其质量，然后将样品煅烧至完全脱水，再称质量，即可求得结合水含量,半水石膏的水化机理,一种溶解析晶理论，一种是局部反应理论,溶解析晶理论认为半水石膏加水之后发生溶解，并生成不稳定的过饱和溶液，由于半水石膏的饱和溶解度比二水石膏的平衡溶解度高，即半水石膏的饱和溶液是二水石膏的过饱和溶液，

20、因此只要有半水石膏转化为二水石膏，二水石膏即可自发结晶成核。 当二水石膏结晶析出后，破坏了水化反应平衡，就会带动半水石膏向二水转化，直至半水石膏完全水化,液相的过饱和度,从热力学的角度，过饱和度用化学势的差值表示，则,c过饱和溶液的浓度；c新相的饱和浓度R气体常数，T绝对温度,在一定温度下，石膏浆体的过饱和度可以用半水石膏的过饱和浓度（或溶解度）和二水石膏的平衡浓度（或溶解度）之比表示。,二水石膏的平衡溶解度，半水石膏的最大溶解度以及相应的过饱和度随温度的变化如下表,过饱和度随温度升高而减小,半水石膏的溶解度随温度升高而减小，相应的过饱和度减小，当温度达到100，已不能建立液相过饱和度。,溶解

21、结晶理论认为建立较高的过饱和度使之维持足够的时间是半水石膏凝结硬化的必要条件。,局部反应理论,认为在半水石膏水化的某一个中间阶段，半水石膏与水分子生成某种吸附络合物或凝胶体，然后中间产物转化为二水石膏。,此理论目前缺乏有力证据。,三、影响半水石膏水化的主要因素,主要因素,石膏煅烧温度、粉磨细度、结晶形态,在其它条件相同情况下，型水化速度大于型水化速度,其它还有杂质情况、水化条件等,常温下完全水化，型需要7-12min，型需要17-20mim,由于半水石膏水化速度快，需要加入缓凝剂来调整水化速度和凝结时间,缓凝剂有三类,1.降低半水石膏的溶解速度，阻止晶核形成的大分子有机物，如淀粉渣、蜜糖渣、单

22、宁酸等，,2. 降低石膏的溶解度的物质，如丙三醇、柠檬酸、硼酸、糖等,3. 改变石膏结晶结构的物质，如醋酸钙、碳酸钠磷酸盐等,注意：不同缓凝剂的效果不同，单独使用缓凝剂可能会造成强度降低，需要和减水剂等复合使用,四、硬石膏的水化,II型硬石膏单独水化非常慢，加入明矾后，可以加快水化速度。,天然硬石膏水化很慢，在加入活化剂后，水化能力增强，凝结时间缩短，强度提高,常用的活化剂有,硫酸盐类: Na2SO4、NaHSO4、K2SO4、KHSO4、Al2(SO4)3、KAl(SO4)2,碱性活化剂：石灰、煅烧白云石、碱性高炉矿渣、粉煤灰等,其中NaHSO4、KAl(SO4)2、明矾、煅烧明矾效果较好,

23、硬石膏的水化机理,布德尼可夫认为在水和盐存在的条件下，硬石膏表面形成不稳定的复杂水化物，此水化物又分解为二水石膏和含水盐,但是，不稳定的中间产物很难直接测得。,事实上，硬石膏的溶解度比二水石膏大，而硬石膏的溶解速度很低,硬石膏水化动力学,I诱导期，水化很慢，受晶核生成控制。此阶段长短受温度、石膏质量、活化剂浓度、水灰比等影响，也决定了凝结时间,II加速期，晶核生成达到临界尺寸，开始结晶，反应速度加快 。,III减速期，溶液离子较低，反应速度变慢,第四节 石膏浆体的硬化及强度发展,半水石膏水化完成后，硬化浆体要具有一定的强度，二水石膏晶体必须以一定方式结合在一起，即形成晶体结构网。,塑性强度Pm

24、用于表征浆体的结构强度，而塑性强度就是浆体的极限剪切应力。,当浆体在外力作用下，产生剪应力等于或大于极限剪应力时，浆体产生流动；若小于极限剪切应力，则表现固体性质。,极限剪切应力越大，塑性强度越大，浆体强度越高,一、石膏浆体强度的发展,以半水石膏为例,第一阶段：5min前，浆体塑性强度很低，增长很慢,第二阶段：530min，强度增长很快，并达到最大值,第三阶段：若在干燥条件下，强度不变，若在潮湿环境强度逐渐降低,第一阶段：浆体形成凝聚结构。粒子之间通过水膜以范德华分子引力相互作用，结合力较小，因此强度很低。另外，此结构还具有触变复原性质。,第二阶段：结晶结构网形成并发展。晶体间互相接触、连生并

25、交错，形成整个的结晶结构网，使之具有较高的强度，并且不再具备触变复原性质。,石膏浆体结构发展过程,第三阶段：反映了结晶结构网中接触点的特性。,在湿热状态下，在结晶接触点的区段，晶格不可避免地就会发生歪曲、变形，导致变形的部分稳定性低，溶解度大，故在潮湿的条件下，产生接触点溶解和晶体的重结晶，导致强度发生不可逆地降低。,在正常干燥条件下，已经形成的结晶接触点保持相对稳定，结构网完整，所获得的强度也相对恒定。,二、影响石膏浆体强度发展的因素,（一）温度,1.表示浆体结构发展（Pmt）,2.表示水化物相对含量w与t的关系,（1）浆体的最大塑性强度随温度而变,（2）浆体产生初始强度时水化物随温度而变,

26、（3）温度变化会使浆体达到最大塑性强度时间和水化结束的时间不一致,20 cm/c为7.06/2.053.44,60 cm/c为2.55,60 时的过饱和度比20小0.94，形成的晶体就少,少量晶体加入到结构网中可以起到强化作用，但过多的晶体会对结构网产生一种结晶应力，当结晶应力超过结构承受极限时，导致结构破坏，使塑性强度下降,若过饱和度大，形成晶体多，结构强度就低，同时，在强度与水化关系上表现为达到最高强度的时间比水化结束的时间早；若结晶应力对强度影响小，两者达到的时间就会一致,（二）水固比,水固比小，60强度高,水固比大，20强度高,水固比小，结晶压力对强度影响大,水固比大，孔隙率高，如果充

27、填物少，强度就低,水固比小，随着过饱和度提高，结晶压力起破坏作用；水固比大，则要求提高过饱和度及持续时间，才能保持硬化浆体的结构正常发展。,（三）半水石膏的分散度,1-比表面积为3060cm2/g,2-比表面积为7180cm2/g,3-比表面积为12000cm2/g,4-比表面积为15000-18000cm2/g,在一定的分散范围，最高强度随分散度提高而提高，但超过一定值后，强度降低,分散度大，溶解度大，相应过饱和度高。,当分散度过大时，过饱和度高，结晶压力的影响就大。,因此，半水石膏不宜过细,过饱和度是结晶结构形成的决定因素，也是引起结构破坏的主要因素,石膏工业生产中，要以下控制的因素,半水

28、石膏的性质、用量和分散度、工艺温度、水固比、溶液的介质条件,第五节 石膏硬化体的结构与性质,半水石膏的硬化体主要由新形成物（二水石膏）的结晶体彼此交叉连生而形成的多孔网状结构,一、石膏硬化体的结构,硬化体的性质决定于：,（1）水化新生成物晶粒之间互相作用力的性质,（2）水化新生成物结晶粒子之间接触点的数量和性质,（3）硬化晶体中孔隙的数量以及孔径大小的分布规律,1. 晶粒间的相互作用力,（1）粒子之间以范德华分子力相互作用而形成的凝聚结构（2）粒子之间通过结晶接触点以化学键力相互作用而形成的结晶结构。,在形成凝聚结构阶段，粒子间主要靠范德华分子力相互作用，强度较低,在结构网形成后，遭到破坏，若

29、半水石膏的水化不能保证足够的过饱和度，就不能建立新结构网，粒子之间只能靠分子力的作用，使强度下降,如果加入较多二水石膏，就会使导致以二水石膏为胚芽，使晶粒长大，同时因消耗溶液中的离子而降低溶液的过饱和度，使形成晶核数目减少，也不能产生结晶接触，只能靠分子力作用，从而使强度和耐水性降低,随二水石膏掺量增多，到达最高强度的时间提前，但浆体最终强度降低,2.晶粒接触点的特性和数量,接触点的性质指晶格变形程度以及掺杂情况，决定了接触点的强度和溶解度,结晶接触点在热力学上是不稳定的，遇水会溶解、变形或再结晶，使强度降低，而接触点的数目越多，接触点的尺寸越小，则接触点晶格变形的程度越厉害，引起结构强度降低

30、的可能性也越大,孔隙率指物料中气孔的体积遇总体积的百分比。孔分布指某种等级的孔所占的体积在总孔中所占的比例。,3.孔隙率和孔分布,1、2、3是石膏，水固比0.87、0.77、0.674、5、6是石膏，水固比0.5、0.4、0.3,随水固比增大，孔隙率和孔径尺寸增大,水化形成二水石膏晶体形状可以通过控制二水石膏不同晶面的生长速度来控制,若（010）晶面的溶解度为1，则（110）晶面为1.76，（111）晶面为1.88,可以通过吸附离子的选择来控制不同晶面的生长速度，从而控制晶体的形状,二、石膏浆体的强度,二水石膏的尺寸在25-50m时，单晶体的极限抗拉强度为30-20MPa，但是石膏浆体的抗拉强

31、度一般在2.0MPa左右,决定浆体强度的因素主要决定与结晶接触点的性质和数量，而接触点的性质与数量与过饱和度有关，应控制合适的过饱和度。,此外，浆体中的微裂缝、孔隙特征等对强度有影响,三、石膏硬化体的耐水性,材料的耐水性常用软化系数KP来表示,其原因：1.结晶接触点的溶解度大,2.与在水介质下强度的吸附降低效应有关,假定固体内部存在一个微裂缝网，液体以吸附形式渗入微裂缝内，产生双向压力。这个双向压力会在材料内部产生拉应力，导致强度下降,石膏硬化体的软化系数为0.2-0.3，即耐水性很差,2. 在保证一定强度的前提下，减少接触点的数目,1. 保证石膏硬化体结晶结构的形成,改善石膏耐水性的措施：,

32、3. 改善石膏浆体的孔结构,4. 改变石膏硬化体的结构，如掺入石灰、矿渣、粉煤灰，形成具有水硬性的物质,5. 表面改性，如浸入沥青石蜡溶液、表面涂防水层,第六节 建筑石膏及高强石膏的生产和质量标准,建筑石膏的生产工序一般需经过原料破碎、粉磨和煅烧，常有三种方法：,（1）原料先破碎、干燥，并粉磨成一定成细度，然后在砂锅、沸腾炉等煅烧设备内进行脱水,（2）原料经破碎后，在回转窑内进行脱水，然后磨成细粉,（3）原料破碎后，干燥、粉磨、加热脱水各工序集于同一设备完成，常使用风扫式磨机,砂锅脱水,破碎均化,雷蒙磨粉碎,生料仓,砂锅脱水,熟石膏仓,140-160,用回转窑制备熟石膏的工艺流程,用回转窑法制

33、备熟石膏的工艺流程,出料粒度在50-60mm,均化：确保煅烧制度稳定和尽量使用低品位石膏,铲斗车,人工锤碎,下料斗,板式给料机,鄂式破碎机,粗碎：,提斗机,皮带机,均化库,提斗机,生料库,通过皮带机上卸料车将物料沿均化库方向一层层铺料，每层厚度由不同品位的石膏石计算后确定,中碎：,锤式破碎机,给料机,粒度10-25mm,煅烧与粉碎,料仓,提升机,回转窑,圆盘给料机,选料机,粉磨机,料仓,在料仓中储存7d，以便陈化得到质量均匀的熟石膏,高强石膏常用蒸压釜进行生产，也可将石膏粉置于有晶型转化剂的溶液处理,新制备建筑石膏需要先进行陈化,陈化的本质是为了使熟石膏品质均一化。因为工业热处理得到的半水石膏

34、，一般都含有一些二水石膏和III无水石膏等，这些变体溶解速度和水化速度不同，而影响熟石膏物理性质。,经过陈化处理后，消除一些不稳定相，如极易吸水的无水石膏有可能夺取二水石膏中的结晶水，转变为半水石膏等，从而使浆体需水量减小，凝结时间变短，强度提高,陈化要避免与湿空气接触，否则无水石膏将空气吸水，达不到陈化作用。,二、质量标准,GB/T 9776-2008 建筑石膏,试件（40mm40mm160mm）脱模后浸水2h，测抗压、抗折强度,抗压强度RP/1600 P是破坏荷载,细度：0.125mm筛余量少于5，初凝大于3min，终凝小于30min,JC/T2038-2010 型高强石膏,试件脱模后浸水

35、2h，测抗折强度,试件脱模后，放置24h，再烘干至恒重，测抗压强度,第七节 石膏材料的应用,（一）石膏制品的性能,1. 质轻 一般密度900kg/m2,2. 强度较高,3. 防火 不燃，二水石膏分解可以降低表面温度,4. 尺寸稳定，装饰稳定,5. 耐水性差 湿度不能超过60-70,（二）石膏生产特点及发展趋势,1. 原料来源广,2.制造建筑石膏的设备简单，燃料消耗低,3. 石膏板产量高、生产规模趋向大型化,发展趋势,1.制品尺寸精度逐步提高，厚度增加，而且向大型化发展,2.制品用途趋于多样化，既做基材，又做装饰材料,3.制品以耐火、防火、隔音、隔热等性能为目标,4.工业副石膏逐步作为石膏原料,

36、二、石膏板的生产,石膏板具有轻质、隔热保温、不燃、吸音、可锯可钉的优点，是一种理想的内墙材料,为了减轻石膏板密度和降低导热性能，通常加入锯末、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、陶粒、煤渣等多孔材料做填料。,为了提高抗拉强度，可以掺入纸筋、麻丝、芦苇、石棉、玻璃纤维等纤维状材料,为了提高耐水性，可以掺入粉煤灰、磨细矿渣、硅藻土、以及有机防水剂,为了吸音性能，调整石膏板孔隙大小、孔距、空气层厚度等,（一）纸面石膏板,（二）纤维石膏板,纤维外加剂水,半水石膏,料浆,铺在长网上,真空脱水,成型机,接坯机,切边、整平、硬化,烘干窑,轻质材料,（三）石膏空心板,石膏,料浆,浇筑特制模具内,振捣成型,干燥,抽芯,三、石

37、膏胶结材料,石膏粘结剂和嵌缝石膏,（一）石膏粘结剂,石膏粘结剂主要用于把石膏板材的粘结到龙骨，以及砖、混凝土、加气混凝土的面层或者基层粉刷,1.主要成分,熟石膏、胶料、防水增强剂、保水增粘剂、缓凝剂,柠檬酸钠,0.3-0.8%甲基纤维素醚,0.5-1.0%三聚氰胺,1%改性淀粉,和易性和强度,保水率和粘着力,2.主要技术性能,凝结时间 一般控制在100-160min，用维卡仪测定，以初凝作为凝结时间,强度 抗折强度大于2.5MPa，抗压强度大于6.0MPa，用4cm4cm16cm试块测定。作为基层处理要求有1MPa,（二）抹灰石膏,常用有缓凝半水石膏和预拌轻质石膏,熟石膏粉化学外加剂（减水剂、

38、保水剂等）集料（膨胀珍珠岩、蛭石等）,可塑性和粘结性好,粉刷石膏抹灰墙面刮腻子后,墙面更平整,（三）硬石膏胶结材料,由天然或人工制取的硬石膏及活化剂所组成的粉末，主要有硬石膏水泥和高温煅烧石膏（水硬性石膏）,1.硬石膏水泥,硬石膏水泥的活化剂常用有：5硫酸钠或硫酸氢钠与1的铁矾（或铜钒）的混合物；15石灰或石灰与少量半水石膏的混合物；38经800-900煅烧的白云石；1015的碱性矿渣；2的硫酸铝或硫酸锌等,硬石膏的制备,天然硬石膏为原料，只需170-180进行干燥，然后加入活化剂粉磨,二水石膏为原料，需经破碎后，在回转窑进行600-750煅烧，高温保温3-4h，冷却带保温6-8h,如果天然二

39、水石膏和天然硬石膏经800-1200高温煅烧，不需加活化剂，磨细即可制得硬石膏水泥,硬石膏水泥抗水性差，如果加入高炉矿渣或经700-800煅烧的高岭土，可以得到改善,硬石膏水泥可用于室内，用于制作石膏板和其它制品，也可做灰浆，具有较高的耐火性和抗硫酸盐侵蚀的能力，可用于化学仓库、原子反应堆及核试验室的护墙等,把天然二水石膏和天然硬石膏经800-1200高温煅烧，不需加活化剂，磨细即可制得硬石膏水泥,高温煅烧硬石膏,高温煅烧石膏凝结慢，但耐水性好、耐磨性高，宜做地板，所以称为地板石膏,可以通过加入少量石灰和半水石膏，或NaHSO4、明矾等，加快凝结,与建筑石膏相比，硬石膏胶凝材料的标准稠度用水量小，凝结时间长，强度较高，耐水性好，可用到潮湿环境,石膏制品的养护条件在25，相对湿度90以上，耐久性较好。,硬石膏中含碳酸盐时，应将PH值提高6以上，否则在硫酸盐作用下，引起结构破坏。此外可溶性碱含量高，会引起盐霜现象,思考题,1.型半水石膏和型半水石膏各在什么条件下得到的？结构上各有什么特点？2.为什么说石膏胶凝材料在水化过程中，仅产生水化产物，浆体并不具备强度？3.如何理解石膏浆体结晶结构网的形成和破坏几乎是受同一因素液体过饱和度的控制,