石膏種類對(duì)水泥性能的影響

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1、石膏種類對(duì)水泥性能的影響石膏摻入種類對(duì)水泥性能的影響關(guān)鍵詞：石膏、摻量、水化過(guò)程、水化產(chǎn)物1引言硅酸鹽水泥中摻加適量的石膏不僅可調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間，同時(shí)還能提高早期強(qiáng)度。通常水泥生產(chǎn)過(guò)程中所用的石膏為一水石膏，但近來(lái)有一些研究表明，其它種類的石膏同樣可作為緩凝劑。不同種類的石膏對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度的影響也各不相同，本文選取了五種石膏:常用的二水石膏、資源豐富的天然硬石膏、半水石膏和兩種工業(yè)廢料---磷石膏和氟石膏，并對(duì)其加入硅酸鹽水泥熟料后粉磨而成的水泥的各項(xiàng)性能進(jìn)行了研究。2石膏的分類本文主要介紹了五種石膏以不同的摻量與硅酸鹽熟料共同粉磨而成的各種水泥的物理性能，并且從石膏

2、的性能和水化產(chǎn)物的微觀形貌進(jìn)行了解釋對(duì)比。2.1二水石膏天然二水石膏又稱生石膏、軟石膏或簡(jiǎn)稱石膏，分子式為CaS04.2H20。學(xué)組成的理論質(zhì)量為：CaO-32．57％，S03～46．50％，H20～20．93％，常伴有粘土細(xì)砂等雜質(zhì)。二水石膏屬單斜晶系，Ca2+聯(lián)結(jié)[SO4]2-四面體，構(gòu)成雙層的結(jié)構(gòu)層，H20子則分布于雙層結(jié)構(gòu)層之間。石膏的雙晶形常成燕尾狀。由于二水石膏的晶面發(fā)育好，其解理完全，所以在顯微鏡下?？吹搅庑伪“鍫?、柱板狀或針狀體。不論何種晶形的二水石膏，其折射率是一定的，Ng=1．529，NP=1．520。2.2生石膏天然硬石膏主要由無(wú)水硫酸鈣(CaS0

3、4)組成，化學(xué)組成的理論質(zhì)量為：CaO-41．19％，S03～58．81％，屬正交晶系，晶體參數(shù)為：a=0．697nm，b=0．698nm，c=0．623nm。硬石膏的礦層一般位于二水石膏層下面，硬石膏通常在水的作用下變成二水石膏，因此在天然硬石膏中通常含有5％-10％的二水石膏。12.3半水石膏半水石膏有α型和β型兩個(gè)變種。其中建筑石膏，主要為β型半水石膏，因此在這主要介紹β型半水石膏。二水石膏在干燥環(huán)境下進(jìn)行脫水，可以形成β型半水石膏。關(guān)于β型半水石膏的形成機(jī)理，目前有兩種說(shuō)法：一種是所謂一次生成機(jī)理，即二水石膏加熱后直接形成半水石膏；另一種是所謂二次生成機(jī)理，也就

4、是說(shuō)二水石膏先直接脫水形成硬石膏，再立即吸附脫出的水分子轉(zhuǎn)變?yōu)棣滦桶胨?。β型半水石膏是片狀的、不?guī)則的、由細(xì)小的單個(gè)晶粒組成的次生顆粒，密度為2．62-2．649／cm3，折射率Ng-1．550，Np=1．556。β型半水石膏相屬單斜晶系，是二水石膏在常壓下缺乏水的情況下炒制而成，其中水以干蒸汽的狀態(tài)蒸發(fā)，無(wú)重結(jié)晶過(guò)程，因而生成晶型不佳，呈松散聚集的片狀、細(xì)鱗片狀晶體。2.4磷石膏磷石膏呈白灰色粉狀，剛排出的磷石膏含水較多，約17％左右，密度為2．239/cm3，堆積密度為820kg/m3。經(jīng)過(guò)晾曬風(fēng)干后水分可達(dá)到7％，經(jīng)x射線衍射分析，表明其主要礦物組成為CaS0

5、4-2H20、少量長(zhǎng)石、磷灰石、a石英等。其有害成分為可溶性磷酸鹽及少量有機(jī)雜質(zhì)，PH值在6.0～6.2之間，其化學(xué)成分穩(wěn)定。磷石膏的顏色偏深。純凈的石膏是白色的，但通常的含水磷石膏呈分散的細(xì)小顆粒，呈深灰色，像豆腐渣，略有異味。干燥后的磷石膏里灰色粉，作為粉刷石膏和裝飾石膏會(huì)影響外觀。磷石膏多呈灰白色，有的呈黃色或灰黃色。由掃描電鏡圖可看出，磷石膏的結(jié)晶形態(tài)為棱形或柱形的板狀結(jié)構(gòu)。與天然石膏不同的是磷石膏中CaS04-2H20晶體表面有“瘤狀物”，經(jīng)分析，其可能是磷石膏中的P205、F-與其他一些雜質(zhì)在CaS04.2H20晶體表面的附著物。2.5氟石膏氟石膏是化工廠生

6、產(chǎn)氫氟酸時(shí)產(chǎn)生的廢渣，呈白色粉末狀，其主要成分是CaS04和CaS04-2H20及少量的CaF2。新排出的氟石膏是一種微晶、疏松、部分成塊狀，易于捏碎的物料。一般氟石膏H+含量為3．8×10-3mol/g，吸附水為2％～3％，其礦物物相組成主要為II型無(wú)水石膏。其晶體比天然石膏細(xì)小，一般為幾微米至幾十微米，發(fā)育不完整。長(zhǎng)時(shí)間露天堆放后可自然水化，晶粒結(jié)構(gòu)由原來(lái)的粒狀結(jié)構(gòu)變成針狀、片狀或板狀結(jié)構(gòu)，顆粒逐漸變細(xì)，產(chǎn)生強(qiáng)度。2表1各種石膏的化學(xué)組成3.1石膏種類對(duì)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的影晌摻加半水石膏的水泥樣品標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量較大，其主要原因是半水石膏遇水后溶解、擴(kuò)散、析晶產(chǎn)生結(jié)

7、晶細(xì)小的二水石膏，這些二水石膏又與熟料中的礦物反應(yīng)生成鈣礬石時(shí)需要較多的水，因此導(dǎo)致需水量增加。由于二水石膏在水中的溶解度比半水石膏小，當(dāng)半水石膏在水中溶解后便有二水石膏從過(guò)飽和溶液中析出晶體。于是便破壞了原有半水石膏的平衡狀態(tài)，致使半水石膏進(jìn)一步溶解，繼而促使二水石膏進(jìn)一步析晶，如此不斷循環(huán)，直至半水石膏完全水化生成二水石膏晶體為止。半水石膏的溶解速度和溶解度極大，因而緩凝效果較好，但如果摻量太多，會(huì)在未水化熟料表面很快覆蓋上一層致密的三硫型水化硫酸鈣薄膜，明顯的阻礙了水化的繼續(xù)進(jìn)行。3.2石膏種類對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間的影響由試驗(yàn)結(jié)果可知，摻