石膏基础知识简介

颜色：白色、淡黄色、淡绿色、棕色矿物成分：硫酸钙（CaSO4）的水合物晶系：颜色：白色、淡黄色、淡绿色、棕色矿物成分：硫酸钙（CaSO4）的水合物晶系：单斜晶系，双晶（燕尾双晶）硬度：2(3-3.5，硬石膏)比重：2.31-2.33(2.8-3，硬石膏)g/cm3三大胶凝材料之一气硬性材料3豆类制品（22.5-40g/kg）面包、糕点、饼干（最大使用量10g/kg）腌腊肉制品（最大使用量5g/kg）肉灌肠类（最大使用量3g/kg）豆类制品（22.5-40g/kg）面包、糕点、饼干（最大使用量10g/kg）腌腊肉制品（最大使用量5g/kg）肉灌肠类（最大使用量3g/kg）应用方向：水泥缓凝剂石膏建筑制品模型制作医用（性凉，清毒解热）食品添加剂（凝固剂、稳定剂、增稠剂、酸度调节剂）硫酸生产土壤改良填料纸张、石膏纸油漆涂料塑料、树脂、橡胶等（低活性、易分散、易润湿、白度高、杂质含量低、价格低廉）4 原料分类：天然石膏我国天然石膏资源已探明储量居世界第一位。达600亿吨。地理位置分布也极其广泛，除浙江、福建以及黑龙江等少数几个省份尚未发现具有工业价值的石膏矿床外，其余各省均有分布。我国石膏资源的特点：1储量大，分布广；2普通石膏和硬石膏多；3优质石膏资源非常少，只约占储量的10%。因此有专家说我国是石膏资源的富国，却是石膏质量的穷国；4西部矿床埋藏浅，为露天开采，（甘肃、宁夏、青海、内蒙、新疆、陕西等）；中部、东部和东北部埋藏较深，为地下开采（山东、广东、湖南、湖北、江苏、安徽、河北、辽宁等）；云南、四川和山西既有露天开采也有地下开采。全国有70%的石膏矿山为地下开采。5目前由于环保和安全原因中东部地区的大多面临限采禁采！6目前全国石膏企业采矿证核准数据总和为：5131.65万吨。工业副产石膏:（by-productgypsum,chemicalgypsum）是指工业生产排出的以硫酸钙为主要成分的副产品的总称，又称为化学石膏、合成石膏我国目前有：磷石膏、脱硫石膏、柠檬酸石膏、氟石膏、芒硝石膏、铬石膏、硼石膏、钛石膏、盐石膏、废水处理石膏、陶瓷废模石膏、废纸面石膏板石膏等十多种。用则为资源，废则占用土地、污染环境,是排放企业的沉重负担！序号名称排放量（万吨）备注1磷石膏8000世界第一2脱硫石膏7000世界第一3钛石膏＞1000有望下降4陶瓷废模458世界第一5芒硝石膏<3376盐石膏215世界第一7氟石膏2118废纸面石膏板1109柠檬酸石膏105世界第一,占世界的65%，

10硼石膏<711铬石膏很少胶凝材料分类①二水石膏CaSO4·2H2ODihydrate,（DH）②半水石膏CaSO4·1/2H2OHemihydrate,（HH）分为α-HH和β-HH③无水石膏CaSO4Anhydratea、可溶性无水石膏CaSO4（Ⅲ），Anhydrate（Ⅲ），（AⅢ）分为α-AⅢ和β-AⅢb、不溶性无水石膏CaSO4（Ⅱ），Anhydrate（Ⅱ），（AⅡ）④高温型无水石膏CaSO4（I）,Anhydrate（I），（AI）石膏在加热形变过程，它的成分、结构、结晶形态及物化性质发生着变化。所以石膏是一种既简单有很复杂的一种矿物原料。所谓简单，它的原始成分就是CaSO4·2H2O。（与水泥、玻璃有别），所谓复杂，就是由原始成分演变成的产品五花八，性能捉摸不定。A.α-HH和β-HH比较：α-HH蒸压脱水，β-HH常压脱水而成。两者化学成分一样，晶体结构相似，但晶体形态不一样。其物理性质有很大差别。α-HH晶体表面光滑的，致密的。标准稠度用水量小，强度高。β-HH晶体表面粗糙，有许多裂缝，用水量大，强度低。B.β-HH与β-AⅢ比较两者的晶体结构相似，晶体形貌相似，但化学成分不一样，所以其化学性质有很大差别。①AⅢ能够吸收气体状态的水分与自己化和为HH，而HH却不能，它只能与液态水化合。②AⅢ能够吸收酒精溶液中的水与自己化合为HH，而HH却不能，下面所述相分析，就是利用这一性质将两者分开。C.AⅢ与AⅡ比较两者化学成分一样，但晶体结构不一样，它们的化学性质极不相同。脱水石膏再水化的三个基本方程石膏脱水相水化硬化性质的研究从制备纯相入手，分别对半水石膏(HH)、Ⅲ型硬石膏(AⅢ)、Ⅱ型硬石膏(AⅡ)的水化硬化速度进行测定，发现：水化活性：AⅢ＞HH＞AⅡ凝结速度：HH＞AⅢ＞AⅡ早期强度：HH＞AⅢ＞AⅡ从而，使人们正确认识到AⅢ所具有的特性：AⅢ水化初期速度极快，但因经历了二个水化阶段，致使AⅢ总水化速度延长，因此强度发展慢，早期强度低。AⅢ的存在使初凝时间缩短，终凝时间变长，初终凝之间的时间拉长。AⅢ经过陈化以后变成HH，又比一次成型的HH初凝稍微快一点（快几十秒），终凝变长。AⅡ活性很低，水化硬化速度极慢，强度极低。若加入适量的DH，可起晶种作用，能加速HH和AⅢ的凝结硬化。但对AⅡ的水化没有明显作用。熟石膏粉在陈化过程中的作用机理熟石膏的相组成可包含四种，即HH、AⅢ、AⅡ和DH，造成性质不稳定的主要因素是AⅢ、AⅡ和残留DH的存在。陈化的作用就是使AⅢ和DH在一定条件下迅速转弯成HH，从而使比表面积下降，初始水化速度减慢，凝结时间趋于正常，强度得到提高。但是，陈化不能克服AⅡ带来的不利影响。如果有AⅡ的存在，则凝结硬化变慢，早强、干强都会降低，因此应尽量避免AⅡ的出现。β—HH的形成机理与性能的关系β—HH按其形成过程可分为：一次形成机理，即由二水石膏直接脱水而成：CaSO4·2H2O→βCaSO4·0.5H2O。二次形成机理，是二水石膏直接脱水形成AⅢ后，再立即吸附脱离出来的水分转变成关水石膏，即CaSO4·2H2O→βCaSO4Ⅲ→βCaSO4·0.5H2O。经研究证实，不同机理形成的β—HH，其物性相差较大，二次机理形成的HH比表面积较一次机理形成的小3～4倍，强度高1倍左右，这是由于水分的吸附和毛细管压力的作用，对颗粒的粘连和裂纹的愈合起到了良好的作用。由于比表面积减小，标稠用水量降低，强度则明显提高石膏脱水相的水化放热特征①HH在加水后十几分钟内，料浆冷冰冰的，十几分钟后开始发热，20分钟左右达到最高峰，然后慢慢冷却下来，整个水化过程要2小时左右。①HH在加水后十几分钟内，料浆冷冰冰的，十几分钟后开始发热，20分钟左右达到最高峰，然后慢慢冷却下来，整个水化过程要2小时左右。②陈化后的HH，其水化放热特征与陈化前基本一样，水化速率稍慢一些。③AⅢ的水化曲线上有两个放热峰，第一个放热峰是由AⅢ转变成HH产生的，而且是在加水后立即发生，水化速度非常快。第二个放热峰是由HH转变成DH而产生的。④陈化后的AⅢ只有一个放热峰，是由HH转变成DH产生的。由AⅢ转化为HH的第一个放热峰在陈化过程已经释放完了。如果把AⅢ陈化或水化得到的HH叫作次生HH，新炒制的HH叫作原生HH,那么可以说次生HH比原生HH水化速度慢，也就是说由AⅢ转变来的半水水化慢（见图）。⑤由此可以解释生产实践中两种相互矛盾的说法：有的说AⅢ水化快，有的说HH水化快，到底那一个快？应该说HH水化快。说AⅢ水化快，其实是一种假象，因为AⅢ的第一个放热反应非常快，很快转变成HH，往往引起料浆假凝，影响流动性，浇筑困难，其实它还没有完成完全水化，还要进一步由HH到DH的水化，这一过程比原生的HH慢得多，所以AⅢ的整个水化过程时间长。⑥AⅡ的水化非常缓慢，放热效应极不明显，而且陈化前后的水化放热特征没有什么区别。如果产品中出现大量AⅡ，必须加激发剂，才能水化硬化。石膏脱水相的溶解度特征石膏脱水相的溶解度大小的次序为：AⅢ＞HH＞AⅡ＞DHAⅢ、HH、AⅡ的溶解度减去DH的溶解度为过饱和度，过饱和度次序为R1（AⅢ）＞R2（HH）＞R3（AⅡ）。石膏脱水相的水化模型水化机理有两种理论，晶体理论和胶体理论，这两种理论所说的，争论了100多年还没有统一，我认为晶体理论比较好理解，胶体理论不太好理解，而且目前大多数人认同晶体理论，所以今天也用晶体理论来讨论水化机理 石膏试件的强度来源建筑石膏标准规定，强度数值是在粉料加水后开始计算时间，两个小时测定的。这个强度是饱和状态下的强度，也可以叫它为结晶强度。因两小时内，HH可以全部转变成DH。DH从溶液中析出，经晶体长大、相互交叉、相互长入（在显微镜中可以看到）。这就产生了强度，这个强度是由DH结晶引起的，所以又把它叫作结晶强度，这个强度没有实用价值，这个强度太低，也就是说石膏制品不能在含水状态下使用（与水泥制品不同），必须把它烘干，在干燥状态下使用，实际使用的强度是干燥强度（不是两小时的饱水强度），石膏制品的干燥强度是饱水强度的2-3倍。石膏试件的软化系数与吸水率浸水时间普通试件

防水试件吸水率(%)

软化系数(抗折)

吸水率(%)

软化系数(抗折)

00101<0.5秒1.430.54<1秒3.370.49约1秒5.480.462小时21.780.460.220.9324小时22.240.451.490.8348小时22.790.431.890.7810天25.590.455.490.67从上表可以看出一下几点：①普通试件，少量吸水，不饱和软化系数明显下降。②吸水率2-25%，不饱和软化系数变化很小。③相同吸水率下，防水试件的软化系数大。④普通试件少量吸水，强度明显下降的原因：不能用浆糊强度遭受破坏