石膏胶凝材料试验
胶凝材料试验检测标准及方法
胶凝材料试验检测标准及方法1 适用范围适用于水泥、粉煤灰、硅灰、矿渣粉、石灰、石灰石粉等胶凝材料。
2 试验目的为了测定水泥、粉煤灰、硅灰、矿渣粉、石灰、石灰石粉等胶凝材料的物理和化学性能。
3 试验依据《水泥化学分析方法》GB/T 176-2017《建筑消石灰》JC/T 481-2013《建筑石灰试验方法第1部分：物理试验方法》JC/T 478.1-2013 《硅酸盐建筑制品用生石灰》JC/T 621-2009《建筑石灰试验方法第1部分：物理试验方法》JC/T 478.1-2013 《建筑石灰试验方法第2部分：化学分析方法》JC/T 478.2-2013 《石膏化学分析方法》GB/T 5484-2012《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG E51-2009/T 0816-2009《石灰石粉混凝土》GB/T30190-2013《建材用石灰石、生石灰和熟石灰化学分析法》GB/T5762-2012《抗硫酸盐硅酸盐水泥》GB 748-2005《水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法》GB/T 749-2008《硫铝酸盐水泥》GB 20472-2006《膨胀水泥膨胀率试验方法》JC/T 313-2009《砂浆和混凝土用硅灰》GB/T 27690-2011《水泥原料中氯离子的化学分析》JC/T 420-20064 检验人员检验人员均为持证上岗人员。
5 试验设备行星式水泥胶砂搅拌机、微机控制电液伺服水泥抗压抗折试验机、电热鼓风干燥箱、标准恒温恒试养护箱、电子天平、箱式电阻炉、电子万用炉、50mL酸式滴定管6数显水浴锅、50mL碱式滴定管、真空干燥器、微机控制电子万能试验机、300g电子天平、电动抗折仪、比长仪、酸度计、6000g电子天平、数显恒温磁力搅拌器、标准恒温水浴、测氯蒸馏装置、生石灰消化器、电子秒表、二氧化碳测定装置、水泥细度负压筛析仪、自控水泥胶砂流动度测定仪）、水泥胶砂试体成型振实台、300mm游标卡尺6 三氧化硫的测定-硫酸钡重量法（基准法）称取约0.5g试样,精确至0.0001g,置于200mL.烧杯中,加入40mL 水,搅拌使试样完全分散,在搅拌下加入10mL盐酸(1+1),用平头玻璃棒压碎块状物,加热煮沸并保持微沸5min～10min,用中速滤纸过滤, 用热水洗涤10次～12次,滤液及洗液收集于400mL烧杯中,加水稀释至约250mL,玻璃棒底部压一小片定量滤纸,盖上表面皿,加热煮沸,在微沸下从杯口缓慢逐滴加入10mL热的氯化钡溶液,继续微沸数分钟使沉淀良好地形成,然后在常温下静置12h-24h或温热处静置至少4h(有争议时,以常温下静置12h-24h 的结果为准),溶液的体积应保持在约200mL 。
塑料工艺石膏实验报告
塑料工艺石膏实验报告实验目的通过学习和实践，掌握塑料工艺石膏的制作方法，了解其应用范围以及制作过程中需要注意的事项。
实验器材和材料- 实验器材：玻璃容器、搅拌棒、卷尺、称量仪器等。
- 实验材料：石膏、水。
实验步骤1. 准备工作：- 清洁玻璃容器，以确保实验过程中不会受到污染。
- 准确称量所需的石膏和水，按照一定的比例进行调配。
2. 配制石膏糊：- 将已称量好的石膏粉末缓慢地加入玻璃容器中的水中，同时用搅拌棒快速搅拌，直至石膏完全湿润。
- 等待搅拌3-5分钟，石膏糊开始凝固。
- 在凝固前，再次用搅拌棒充分搅拌，以确保石膏糊的均匀性。
3. 浇注石膏模具：- 将配制好的石膏糊倒入待浇注的模具中。
根据需要，可以使用多个不同形状的模具。
- 浇注过程中要确保石膏糊顺利进入模具的各个细节部位。
- 等待石膏糊凝固和干燥。
4. 分离石膏模具和石膏制品：- 等待石膏完全干燥后，轻轻将石膏模具从制品上剥离。
- 注意在分离过程中要保持模具和制品的完整性，避免碰撞或磕碰。
实验结果与讨论- 实验结果：制作的石膏制品表面平整，细节部位清晰可见。
- 实验讨论：石膏材料在制作过程中具有良好的流动性，能够适应不同形状的模具，制作出各种复杂的石膏制品。
石膏制品的硬度和强度较高，有一定的韧性。
实验总结通过本次实验，我们掌握了一种常用的塑料工艺石膏制作方法。
石膏制品具有成本低、工艺简单等优点，因此在建筑、雕塑、仿真模型等领域得到广泛应用。
然而，在实际制作过程中，我们也发现了一些需要注意的细节，比如在调配石膏糊时要确保水和石膏的比例准确，搅拌过程中要充分搅拌，以及在分离石膏模具和制品时要轻手轻脚。
只有掌握了这些注意事项，才能制作出高质量的石膏制品。
参考文献[1] 塑料工艺基础教程. (2019). 北京: 中国轻工业出版社.[2] 陈军. (2013). 塑料工艺学. 北京: 化学工业出版社.。
第1章 气硬性胶凝材料——石灰、石膏
是什么？
是什么？
是什么？
检测石灰中的有效成分含量、残渣含量、产浆量等。
2.经验观察：
如何鉴别？
•鉴别生石灰中的正火石灰、过火石灰、欠火石灰的含量。
•观察生石灰中的块灰与粉灰的含量。
•观察石灰的产浆量与残渣含量。
欠火石灰、过火石灰、正火石灰的鉴别方法
五、石灰的储存和保管
• 防水防潮 • 不宜太久 • 分别存放
三、石膏的特性
(1) 凝结硬化快 (2) 体积微膨胀 (3)孔隙率大、质量轻、强度低 (4)保温隔热、吸声 (5)具有一定调湿作用 (6)防火性好，但耐火性差 (7)耐水性、抗冻性差 (8)装饰性、可加工性好
。 过火石灰：温度过高，石灰结构紧密，水化速度缓慢。
使用后崩裂、鼓泡，有危害性。
二、石灰的使用 （一）石灰的熟化
1.过程：
生石灰 +水 熟石灰
CaO H2O Ca(OH) 2 热Q 量
2.特点：
体积膨胀、放热量大
3.熟化方法：
（1）淋灰：制备熟石灰粉(消石灰粉) （2）陈伏：制备石灰膏
陈伏
第1章 气硬性无机胶凝材料
1.1 石灰 1.2 石膏
1.1 石灰
石灰咏
〈明〉于谦
千锤万凿出深山， →原料 烈火焚烧若等闲； →制备 粉身碎骨浑不怕， →熟化 要留清白在人间。 →应用
一、石灰概述
（一）石灰的由来
1、生产原料 石灰石：
碳酸钙CaCO3为主要成分、碳酸镁MgCO3为次要成分的矿石。
二、石灰的使用
（四）石灰的应用
①拌制砂浆（石灰砂浆、混合砂浆） ②石灰乳涂料 ③拌制石灰土和三合土 ④生产硅酸盐制品
（灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块、硅酸盐砌块等）
氟化物对石膏基胶凝材料结构和性能的影响
第42卷第9期2023年9月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETYVol.42㊀No.9September,2023氟化物对石膏基胶凝材料结构和性能的影响郭志翔1,王㊀琴1,张秋臣1,郑海宇1,刘克俊2(1.北京建筑大学土木与交通工程学院,建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室,北京㊀100044;2.北京生态家园科技集团有限公司,北京㊀102628)摘要:磷石膏中不同氟杂质对硬化石膏浆体微观结构和性能的影响不同㊂本文通过凝结时间㊁原位水化热㊁离子浓度测试㊁力学性能测试㊁压汞测试㊁X射线衍射分析㊁X射线光电子能谱和扫描电子显微镜等测试手段,系统研究了四种氟杂质(CaF2㊁NaF㊁Na2SiF6和Na3AlF6)对建筑石膏水化进程㊁微观结构和力学性能的影响㊂结果表明,可溶性氟杂质会促进建筑石膏水化,表现出一定的促凝效果,氟杂质溶解度越高,对建筑石膏水化进程的促进效果越显著(NaF>Na3AlF6>Na2SiF6),难溶的CaF2对建筑石膏的水化进程基本没有影响㊂但是水化速度过快易造成浆体过早硬化,使一些建筑石膏不能及时水化,在后续缓慢水化过程中逐渐生长成板状晶体,使硬化浆体的孔隙率增加,从而导致硬化石膏浆体的力学性能变差㊂本研究为磷石膏在建材产品中的高效利用提供一定指导㊂关键词:磷石膏;氟杂质;石膏水化;微观结构;孔隙率;力学性能中图分类号:TQ177㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)09-3248-10 Effect of Fluoride on Structure and Properties of Gypsum-BasedCementitious MaterialsGUO Zhixiang1,WANG Qin1,ZHANG Qiuchen1,ZHENG Haiyu1,LIU Kejun2(1.Key Laboratory of Functional Materials for Building Structure and Environment Remediation,School of Civil andTransportation Engineering,Beijing University of Civil Engineering and Architecture,Beijing100044,China;2.Beijing Eco Home Technology Group Co.,Ltd.,Beijing102628,China)Abstract:The different fluorine impurities in phosphogypsum have varying effects on the microstructure and properties of hardened gypsum paste,and their mechanisms are not yet clear,which affects the recycling of phosphogypsum resources. In this paper,through testing methods such as setting time,in-situ hydration heat,ion concentration,mechanical properties,mercury intrusion,X-ray diffraction,X-ray photoelectron spectroscopy,and scanning electron microscopy,the effects of four types of fluorine impurities(CaF2,NaF,Na2SiF6,and Na3AlF6)on the hydration process,microstructure, and mechanical properties of calcined gypsum were systematically studied.The results show that,soluble fluorine impurities can promote the hydration of calcined gypsum,showing a certain effect of promoting coagulation.The higher the solubility of fluorine impurities is,the more significant the promotion effect on the hydration process of calcined gypsum(NaF> Na3AlF6>Na2SiF6)is.Insoluble CaF2has little effect on the hydration process of calcined gypsum.However,excessively fast hydration rate can lead to premature hardening of the slurry,preventing some calcined gypsum from hydrating promptly. Consequently,these calcined gypsum may gradually transform into plate-like crystals during subsequent slow hydration, increasing the porosity of the hardened gypsum paste and impairing its mechanical properties.This study provides certain guidance for the efficient utilization of phosphogypsum in building materials.Key words:phosphogypsum;fluorine impurity;gypsum hydration;microstructure;porosity;mechanical property收稿日期:2023-05-08;修订日期:2023-05-28基金项目:国家自然科学基金(52278237)作者简介:郭志翔(1998 ),男,硕士研究生㊂主要从事石膏㊁水泥等建筑材料方面的研究㊂E-mail:guozhixiang1226@通信作者:王㊀琴,博士,副教授㊂E-mail:wangqin@㊀第9期郭志翔等:氟化物对石膏基胶凝材料结构和性能的影响3249 0㊀引㊀言磷石膏是在湿法生产磷酸过程中产生的一种工业副产物[1-3],产量为生产磷酸质量的4~6倍[4]㊂磷石膏的主要成分是二水硫酸钙(CaSO4㊃2H2O),含量通常在85%(质量分数)以上,磷石膏经过高温煅烧变成磷建筑石膏(主要成分为CaSO4㊃0.5H2O)后,能够与水反应并凝结硬化,可作为胶凝材料用于建筑领域[5]㊂近年来,中国平均每年磷石膏排放量超过2000万吨,全球磷石膏排放量为每年1亿~2.5亿吨[6]㊂目前我国磷石膏的堆放量巨大,并且缺少高效的磷石膏再利用方法㊂磷石膏堆积不仅占用了大量土地,还严重污染周围的土壤和水资源[7]㊂磷石膏一般含有多种杂质成分,包括可溶磷杂质㊁难溶磷杂质㊁共晶磷杂质㊁可溶氟杂质㊁难溶氟杂质以及有机物杂质等[8-9],对石膏性能产生影响的主要是磷杂质和氟杂质㊂其中磷石膏中的氟主要来源于磷矿石,在生产磷酸过程中,磷矿石与硫酸反应会生成HF[10-11],残留在石膏中的HF可转变为各种形态的氟杂质[12-13]㊂磷石膏中氟杂质可分为可溶氟杂质和难溶氟杂质,可溶氟杂质主要是AlF2-6和NaF,难溶氟杂质包括Na2SiF6㊁Ca3(AlF6)2和CaF2等[14]㊂近年来,研究人员对磷石膏中氟杂质的影响展开了一系列研究㊂Cao等[15]研究了可溶性氟杂质对无水磷石膏水化硬化性能的影响,发现由于氟化钙(CaF2)和硫酸钠(Na2SO4)的生成,硬石膏晶体表面出现了明显的缺陷,导致水化过程加速㊂Singh[16]研究了不同形态的氟杂质对石膏性能的影响,发现可溶性氟杂质会促进石膏的凝结硬化,影响石膏强度的发展,使其力学性能下降㊂同时文献[17]表明,氟杂质对磷石膏力学性能的削弱能力大于磷杂质㊂另外,张欢等[18]将不同形态的氟加入天然石膏中模拟磷石膏中氟杂质的影响,结果表明,可溶性氟会使石膏水化加速期提前,凝结时间缩短㊂但以上的研究方法还不够全面系统,氟化物影响的作用机理还需进一步探讨㊂总体而言,可溶性氟杂质对石膏的影响很大,会使石膏促凝,并降低石膏力学性能[19-20]㊂但是目前相关研究仍存在以下两个问题:一方面,部分研究者关注的仍是磷石膏去除杂质前后的宏观性能对比,没有深入对磷石膏杂质影响的机理进行研究;另一方面,磷石膏的来源不同,其中氟杂质的种类也不统一,目前的研究结果并不能反映普遍规律性㊂因此,更加系统的基础研究是非常必要的㊂应该从不同氟杂质对石膏的宏观性能影响入手,通过微观结构解释宏观性能,研究杂质对石膏结晶过程和形态的影响从而揭示造成力学性能下降的微观机理㊂本文通过系统研究磷石膏中不同形态氟杂质对建筑石膏硬化浆体水化过程㊁微观结构和宏观性能的影响,为磷石膏在建材产品中的高效利用提供指导,利用磷石膏制备抹灰石膏㊁自流平石膏等建材产品,扩大磷石膏的综合利用途径,这对于解决磷石膏去库存问题,以及磷石膏部分取代天然石膏从而降低碳排放,保护生态环境等方面具有重要的经济价值和社会意义㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料本研究所用石膏类型均为北京生态家园集团提供的由天然石膏烧制成的建筑石膏(主要成分为半水石膏,后文所提及的石膏均为半水石膏),化学成分㊁相关物理参数见表1和表2,物相分析如图1所示,建筑石膏中不含有其他杂质,研究中将氟化物加入建筑石膏中来探究磷石膏中不同氟杂质的影响㊂表1㊀建筑石膏的化学成分Table1㊀Chemical composition of calcined gypsumComposition CaO SO3SiO2MgO Al2O3Fe2O3K2O SrO TiO2P2O3Other Mass fraction/%42.5840.027.15 5.66 2.360.980.760.240.160.040.05四种氟化物分别选用来自西陇科学股份有限公司生产的氟化钠(NaF)以及上海泰坦科技股份有限公司生产的氟化钙(CaF2)㊁六氟硅酸钠(Na2SiF6)和六氟铝酸钠(Na3AlF6),产品规格均为分析纯(AR)㊂3250㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷表2㊀建筑石膏的物理性能Table 2㊀Physical properties of calcined gypsum Specific surface area /(m 2㊃kg -1)Standard consistency /%Apparent density /(g㊃cm -3)Setting time /min Initial Final 2h flexural strength /MPa 2h compressive strength /MPa 56070 2.61912 2.15 4.78图1㊀建筑石膏的XRD 谱Fig.1㊀XRD pattern of calcined gypsum 1.2㊀样品制备为满足‘抹灰石膏“(GB /T 28627 2012)中石膏浆体标准扩展度用水量的要求,本研究中浆体所用水固比均为0.7,试验中将两种不同质量分数的氟杂质加入建筑石膏中来模拟磷石膏,具体试验配比见表3,为了更好地观察氟化物的影响规律,所有用于微观测试的氟化物只选取1.0%(质量分数,下同)的掺量与空白组进行对比㊂表3㊀掺加不同氟化物下的建筑石膏浆体配合比Table 3㊀Mix proportion of calcined gypsum slurry with different fluoridesFluorine impurity typeFluorine impurity content (mass fraction)/%Fluorine impurity mass /g Calcined gypsum mass /g Water volume /mL Blank NaF Na 3AlF 6Na 2SiF 6CaF 2NaF Na 3AlF 6Na 2SiF 6CaF 200450.000.5 2.25447.751.0 4.50445.50315试验过程中,首先按照所需配比称量好建筑石膏㊁氟化物和水的质量,然后将粉体一同倒入搅拌锅中,再将液体缓慢倒入,静置1min㊂用搅拌器先慢搅(60r /min)3min,再高速(125r /min)搅拌30s,得到均匀的浆体,用于后续各项试验测试㊂1.3㊀测试方法1.3.1㊀凝结时间测试磷石膏中的杂质对石膏性能的主要影响之一是石膏的凝结时间,凝结时间参照‘抹灰石膏“(GB /T 28627 2012)进行测试,室温为20ħ,浆体制备流程参考1.2节㊂1.3.2㊀水化热测试水化测试使用八通道等温量热仪(TAM Air,Thermometric,Sweden)进行数据采集,试验材料提前24h 进行恒温(20ħ)处理㊂水化热测试采用原位搅拌水化热测试,即从开始水化就进行数据采集㊂石膏浆体的搅拌过程需要在水化热仪器内部完成㊂测试之前按照试验配比称量一定粉体置入玻璃瓶,在基线平衡后加水搅拌均匀后再开始收集数据㊂第9期郭志翔等:氟化物对石膏基胶凝材料结构和性能的影响3251㊀1.3.3㊀离子浓度测试使用等离子电感耦合光谱仪(ICP)测试石膏浆体中不同时间下的离子浓度,进而计算出溶液的过饱和度㊂按照试验配比制备浆体,在固定的时间点将浆体取出放入离心管,在离心机中以2000r /min 转速离心30s,离心结束后,使用注射器取上层清液,使用0.2μm 筛进行过滤,制得样品,将样品酸化处理并保存㊂使用ICP-OES(安捷伦5110)测量溶液中的Ca 2+含量㊂石膏的结晶过饱和度指的是建筑石膏的饱和溶解度与该条件下二水石膏的平衡溶解度之比,通过ICP 测量溶液中Ca 2+的溶解度,从而计算出二水石膏的平衡溶解度,常温下建筑石膏的饱和溶解度(C 0=0.71g /L)除以二水石膏的平衡溶解,即可计算得到石膏的结晶过饱和度,见式(1)㊂σ=40C 0172C Ca (1)式中:σ为结晶过饱和度;C 0为建筑石膏的饱和溶解度,g /L;C Ca 为Ca 2+的溶解度,g /L㊂1.3.4㊀X 射线衍射测试通过X 射线衍射仪(SmartLab SE)对水化过程中水化晶体产物的变化进行表征,按照表3配比制备浆体,并将其浇筑在离心管中㊂在试验要求的龄期下使用无水乙醇终止水化,将样品浸泡在无水乙醇中24h 后,取出样品放入真空干燥箱中,以40ħ干燥24h㊂取出干燥后的样品,将其磨成粉末,并通过80μm 筛进行筛选,然后进行测试㊂XRD 仪型号为日本Rigaku SmartLab SE,测试范围为10ʎ~80ʎ,扫描速度为10(ʎ)/min,光源为Cu-K α射线,管电压为40kV,电流为40mA㊂1.3.5㊀X 射线光电子能谱测试使用X 射线光电子能谱测试水化产物的结合能变化,仪器型号为Thermo Scientific K-Alpha,样品制备流程同1.3.4节㊂1.3.6㊀力学性能测试按照1.2节制备浆体后,将其均匀地倒入40mm ˑ40mm ˑ160mm 的模具中养护成型,然后将试块放置在室内,在自然条件下养护7d㊂随后进行力学性能测试,测试之前先将试块放入温度为(40ʃ2)ħ的电热鼓风干燥箱中干燥至恒量,取出冷却至室温,再进行抗折强度和抗压强度测定,测定方法按‘抹灰石膏“(GB /T 28627 2012)进行㊂抗折强度R f 按式(2)计算:R f =6M b 3=0.00234P (2)式中:R f 为抗折强度,MPa;P 为断裂荷载,N;M 为弯矩,N㊃mm;b 为试件方形截面边长,b =40mm㊂抗压强度R c 按式(3)计算:R c =P S c (3)式中:R c 为抗压强度,MPa;P 为破坏荷载,N;S c 为试件受压面,抗压夹具承压面长为40mm,宽为40mm,故取固定值1600mm 2㊂1.3.7㊀孔结构测试通过压汞法对石膏材料的微观孔结构进行测试㊂试验样品为将经过力学性能测试后压碎的样品,为了更加明显地观察氟化物的影响规律,选取氟化物掺量为1.0%的样品组,取绿豆大小的颗粒于无水乙醇中浸泡24h,使石膏的水化完全终止㊂把浸泡后的样品放入真空干燥箱中烘干24h 后进行测试㊂压汞测试使用仪器型号为MICROMERITICS ASAP2460㊂1.3.8㊀微观形貌观察选用HITACHI S-4800型的场发射扫描电子显微镜(SEM),观察石膏硬化体的微观结构和结晶形态,样品制备流程同1.3.7节㊂2㊀结果与讨论2.1㊀氟杂质对建筑石膏凝结时间的影响图2为氟杂质对建筑石膏初凝时间和终凝时间的影响曲线㊂从图中可以看出,各类氟杂质在不同掺量3252㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷下对建筑石膏初凝时间和终凝时间的影响趋势基本相同,即初凝时间和终凝时间都会随氟杂质掺量的增加而缩短㊂当氟杂质含量增加到0.5%时,凝结时间变化最显著㊂其中:CaF 2对凝结时间的影响最小,初凝时间由空白组的8.0min 降低到6.4min,终凝时间由12.0min 降低到10.2min;Na 2SiF 6与Na 3AlF 6的初凝时间表现大致相同,均降至4~5min,但Na 3AlF 6对终凝时间的影响大于Na 2SiF 6,其可将终凝时间缩短至7.0min 以下;NaF 的促凝作用最显著,其可将初凝时间与终凝时间分别降低至3.3与4.2min㊂图2㊀氟杂质对建筑石膏凝结时间的影响Fig.2㊀Influences of fluorine impurities on setting time of calcined gypsum 当氟杂质含量从0.5%增大到1.0%时,各组的初凝时间与终凝时间均有所降低,大部分试验组不再出现明显的变化㊂但对于1.0%NaF 组来说,其仍具有较强的促凝作用,初凝时间与终凝时间分别为2.5与3.6min,时间间隔较短,达到初凝后1min 基本就已达到终凝状态㊂这一结果表明,可溶性的氟杂质对建筑石膏有明显的促凝作用,并且随着氟杂质溶解度的增加,促凝效果也更加明显㊂为了探究氟杂质对建筑石膏凝结时间产生影响的内部成因,需要进一步对建筑石膏的水化过程进行研究㊂2.2㊀氟杂质对建筑石膏水化放热的影响图3为掺加氟杂质对建筑石膏水化放热的影响,从图3(a)中可以看出,所有的样品均遵循标准的半水石膏水化放热曲线㊂其中掺CaF 2组的水化放热峰值(76.8mW /g)与空白组(77.2mW /g)大致相同,但CaF 2组的放热峰值到达时间较空白组提前约0.1h;Na 2SiF 6(106.6mW /g)㊁Na 3AlF 6(135.4mW /g)和NaF (151.2mW /g)三组的早期水化放热峰值逐渐增大,峰值到达的时间逐渐缩短㊂整体看来,CaF 2对建筑石膏的早期水化放热速率基本不产生影响;Na 2SiF 6对早期水化放热速率具有一定的提高作用;NaF 和Na 3AlF 6均显著提高了建筑石膏的早期水化放热峰,其中NaF 的增强作用大于Na 3AlF 6㊂图3㊀氟杂质对建筑石膏水化放热的影响Fig.3㊀Influences of fluorine impurities on heat evolution of calcined gypsum hydration 从图3(b)中可以看出,四种氟杂质对建筑石膏水化放热总量的影响没有明显区别,2h 内的水化放热总第9期郭志翔等:氟化物对石膏基胶凝材料结构和性能的影响3253㊀量基本维持在98J /g 左右㊂结合图3(a)中水化放热速率曲线,可以推断氟杂质主要影响的是CaSO 4㊃2H 2O的早期结晶成核阶段,可以加速CaSO 4㊃2H 2O 的结晶进程[16,21],并且随着氟杂质溶解度的升高,加速作用逐渐增强,这与凝结时间的测试结果一致㊂2.3㊀氟杂质对建筑石膏析晶过饱和度的影响图4㊀掺加氟杂质的建筑石膏的析晶过饱和度Fig.4㊀Supersaturation of precipitation crystals of calcined gypsum mixed with fluorine impurities 从水化放热数据中可以看出,氟杂质主要对建筑石膏早期(1h 以内)的水化起到促进作用,因此选取1h 以内的时间点进行离子浓度测试,并计算析晶饱和度㊂图4为氟杂质对建筑石膏水化过程中二水石膏析晶过饱和度的影响曲线,从图中可以看出,氟杂质使液相中二水石膏的析晶过饱和度升高,并且随着氟杂质溶解度的增加而增加㊂由此可进一步证明,氟杂质可加速建筑石膏水化,形成的晶核增加导致液相中二水石膏的过饱和度升高,从而导致凝结时间变短㊂在液相中,可溶性的氟杂质与Ca 2+可能会发生沉淀反应生成CaF 2,消耗溶液中的Ca2+,加速建筑石膏的溶解,使得溶液的过饱和度迅速增加从而促进了建筑石膏的水化㊂2.4㊀氟杂质对建筑石膏水化产物的影响为了进一步探究氟杂质对水化产物的影响,选取纯建筑石膏作为空白组,另选掺Na 2SiF 6和NaF 的建筑石膏作为试验组进行XRD 测试,结果如图5所示㊂从图5(a)中可以看到纯建筑石膏在水化5min 时出现了CaSO 4㊃2H 2O 的衍射峰,这一阶段是二水石膏在建筑石膏溶液中自发长大结晶成核的成核阶段㊂在2h 时CaSO 4㊃0.5H 2O 衍射峰消失,说明此时建筑石膏已经全部转化为二水石膏,这一阶段是晶体不断生长搭接形成结晶网络,形成石膏硬化体结构的结晶阶段㊂图5(b)和图5(c)分别为掺加Na 2SiF 6和NaF 的建筑石膏不同水化时间的XRD 谱,与空白组相比,掺Na 2SiF 6的建筑石膏5min 时CaSO 4㊃0.5H 2O 衍射峰强度略有降低,同时在图5(c)中可以看到在5min 时CaSO 4㊃0.5H 2O 衍射峰已经消失,CaSO 4㊃2H 2O 衍射峰出现,说明此时建筑石膏大部分已经转化为二水石膏,石膏水化过程加快,这进一步证明氟化物可以促进石膏类型的转化,并且随着氟化物溶解度的增大而加快㊂图5㊀不同氟化物作用下建筑石膏的XRD 谱Fig.5㊀XRD patterns of calcined gypsum with different fluorine impurities 为确定新生成氟化物的类型,进行XPS 测试,表4为掺氟杂质的XPS 测试结果㊂从钙谱来看,掺加Na 2SiF 6㊁Na 3AlF 6和NaF 杂质的样品中钙的结合能位移较大,分别达到1.377㊁1.273和1.332eV,而掺加CaF 2杂质的样品中钙的结合能位移很小,说明基本没有发生反应㊂由此可以判断,可溶的氟杂质与建筑石膏发生了化学作用,并且生成了化学结合力较强㊁稳定性较高的物质 CaF 2[15]㊂3254㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷表4㊀掺不同氟杂质建筑石膏样品的XPS 测试结果Table 4㊀XPS test results of calcined gypsum with different fluorine impuritiesFluorine impurity type Element Energy level Binding energy /eV Binding energy shift /eV Blank Ca 2p 351.595 CaF 2Ca 2p 351.554-0.041Na 2SiF 6Ca 2p 350.218-1.377Na 3AlF 6Ca 2p 350.322-1.273NaF Ca 2p 350.263-1.3322.5㊀氟杂质对建筑石膏力学性能的影响图6为掺氟杂质建筑石膏的7d 抗折强度和抗压强度,从图中可以看出CaF 2对建筑石膏的力学性能基本无影响,其抗折和抗压强度与空白组基本一致㊂对于其他氟杂质,随着掺入的氟杂质溶解度的增加,建筑石膏的抗折与抗压强度逐渐降低,并且随着氟杂质掺量的增加,建筑石膏的抗折和抗压强度也逐渐降低㊂其中溶解度最高的NaF 对建筑石膏的力学性能削弱作用最明显,在掺量为0.5%时,抗折强度降低了56%,抗压强度降低了63%;在掺量为1.0%时,抗折强度降低了88%,抗压强度降低了105%㊂结合凝结时间结果可以发现,氟杂质对建筑石膏强度的影响与凝结时间有一定的相关性,即凝结时间越短建筑石膏硬化浆体的强度越低㊂图6㊀掺氟杂质建筑石膏的7d 抗折强度与抗压强度Fig.6㊀7d flexural strength and compressive strength of calcined gypsum with fluorine impurities 2.6㊀氟杂质对建筑石膏硬化浆体孔结构的影响经过压汞法测试的7d 孔径分布和总孔体积如图7所示,根据图中结果可计算掺氟杂质后建筑石膏的压汞测试相关参数,计算结果见表5㊂从孔径分布图(图7(a))可以发现,随着氟杂质溶解度的增加,建筑石膏硬化浆体的最可几孔径不断增大,在掺入NaF 时达到最大,为6512.0nm,这说明氟杂质会使建筑石膏硬化浆体的最可几孔径增大㊂从累计孔体积的结果(图7(b))也可以发现,建筑石膏硬化浆体中的孔体积随着掺入氟杂质溶解度的增加而不断增加,平均孔径不断变大㊂在掺入难溶的CaF 2时,平均孔径相比空白对照组增加了63%;在掺入易溶的NaF 杂质时,平均孔径相比空白对照组增加了129%㊂由此可以推断,氟杂质的掺入使建筑石膏硬化体中产生了更多的孔隙,并且氟杂质的溶解度越高作用效果越明显㊂这正解释了2.5节中氟杂质对建筑石膏强度降低的原因,即氟杂质可使建筑石膏的凝结加快,但会在建筑石膏硬化体中引入更多的孔隙,导致建筑石膏硬化浆体内部结构疏松,从而造成建筑石膏力学性能降低㊂表5㊀掺氟杂质建筑石膏的压汞测试结果Table 5㊀Results of mercury compression tests of calcined gypsum with fluorine impuritiesFluorine impurity type Most probable pore size /nm Average pore size /nm Blank 1044.8880.3CaF 21842.11479.8Na 2SiF 62457.71515.6Na 3AlF 62469.01703.6NaF 6512.02013.4第9期郭志翔等:氟化物对石膏基胶凝材料结构和性能的影响3255㊀图7㊀掺氟杂质建筑石膏的孔结构Fig.7㊀Pore structure of calcined gypsum with fluorine impurities 2.7㊀氟杂质对建筑石膏硬化体微观形貌的影响图8是掺入不同氟杂质后7d 建筑石膏硬化浆体的SEM 照片,从图中可以看出,空白组和掺加CaF 2杂质的建筑石膏晶体呈细长针状,结晶结构致密,搭接位点较多,而掺加Na 2SiF 6杂质后的建筑石膏晶体发生了粗化,搭接位点减少,还产生了很多细小的棒状晶体㊂掺加NaF 和Na 3AlF 6杂质后,晶体进一步变粗呈板状,小的棒状晶体增多,晶体粗化,搭接位点进一步减少㊂液相中F -与Ca 2+反应生成CaF 2沉淀,加速了建筑石膏的溶解,使溶液的过饱和度升高,加速结晶成核,进而促进了水化的进行,石膏晶体早期快速成核导致硬化体中产生很多细小的棒状晶体,由于水化速度过快,浆体过早硬化,一些建筑石膏不能及时水化,在之后缓慢水化过程中,棒状晶体逐渐长成板状晶体㊂掺加氟杂质后的建筑石膏的结晶形态变化,正是导致其孔结构发生变化的原因㊂掺加氟杂质的建筑石膏会同时产生粗化的晶体板状和细小的棒状晶体[18,22],由于粗大板状晶体搭接生长,最可几孔径也随之变大,孔隙的数量增加,从而造成石膏硬化体力学性能下降㊂图8㊀掺氟杂质的建筑石膏硬化体SEM 照片Fig.8㊀SEM images of hardened body of calcined gypsum with fluorine impurities3256㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷3㊀结㊀论1)溶解度越高的氟杂质(NaF>Na3AlF6>Na2SiF6)对建筑石膏水化进程的促进作用越明显,随着掺入氟杂质的溶解度的增加,建筑石膏的凝结时间逐渐缩短㊂溶解度最高的NaF对建筑石膏水化进程的促进效果最显著,难溶的CaF2对建筑石膏的水化过程基本没有影响㊂氟杂质对建筑石膏力学性能的影响与凝结时间有一定关联性,随着掺入氟杂质的溶解度的增加,建筑石膏的抗折抗压强度逐渐降低,溶解度最高的NaF对建筑石膏力学性能的削弱作用最显著,难溶的CaF2对石膏的力学性能基本没有影响㊂2)氟杂质主要影响的是CaSO4㊃2H2O的结晶成核阶段,液相中F-与Ca2+快速反应生成CaF2,Ca2+的消耗加快,进而加速建筑石膏的溶解,提高溶液过饱和度,加速结晶成核,促进建筑石膏的水化,从而加速建筑石膏的凝结硬化㊂3)掺加可溶氟杂质的建筑石膏早期快速成核,易导致硬化体中生成很多细小的棒状晶体,同时由于水化速度过快,建筑石膏浆体会过早发生硬化,使一些建筑石膏不能及时水化,在后续缓慢水化过程中逐渐长成板状晶体,使孔隙率增加㊂所以掺加可溶氟杂质的建筑石膏可同时产生粗化的板状晶体和细小的棒状晶体,并且由于粗大板状晶体搭接生长,最可几孔径也随之变大,孔量增加,从而造成石膏硬化体力学性能下降㊂参考文献[1]㊀WANG J M.Retraction notice to utilization effects and environmental risks of phosphogypsum in agriculture:a review JCLP276(2020)123337[J].Journal of Cleaner Production,2022,330:129604.[2]㊀张厚记,宗㊀炜,郑武西,等.工业固废磷石膏复合稳定基层材料研究[J].武汉理工大学学报,2021,43(12):7-12.ZHANG H J,ZONG W,ZHENG W X,et posite stabilized base material research of industrial solid waste phosphogypsum[J].Journal of Wuhan University of 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提高石膏胶凝材料的强度和耐水性技术研究现状与问题
提高石膏胶凝材料的强度和耐水性技术研究现状与问题摘要：石膏胶凝材料的低强度和耐水性差是其两大缺点,本文从在石膏中添加有机防水材料和无机胶凝材料及石膏含水率等三方面入手，探讨了提高石膏胶凝材料的强度和耐水性的几种方案。
关键词：石膏；强度；耐水性。
石膏作为一种气硬性胶凝材料，被广泛用作各类建筑制品的原材料。
但是由纯建筑石膏制造的石膏建筑制品存在两个很大的缺点：强度低和耐水性差。
这极大地限制了它的应用面，因此通常只是把建筑石膏制品应用于室内粉刷。
其具有轻质、防火、保温隔热、调湿、隔音等功能，且有装饰性好，不收缩、不开裂、施工方便、环保无味等特点。
传统的水泥砂浆抹灰材料，存在着易开裂、空鼓、落地灰多、凝结硬化慢等缺陷。
粉刷石膏的应用，明显地消除了传统抹灰材料的通病，并且增添了许多特种功能。
但是，软化系数低（一般在0.2~0.45 之间）、吸水率高、耐水性差、强度低等缺陷，使普通粉刷石膏的推广应用受到很大限制。
为了扩大石膏的范围，则必须提高粉刷石膏的强度和耐水问题。
这主要有两条途径：即掺加有机防水材料或无机胶凝材料。
加入有机防水材料固然能够提高石膏的耐水性，但是有机防水剂薄膜阻隔了硫酸钙晶体之间的结合，削弱了石膏制品的强度，另外防水剂填充或堵塞石膏的孔隙，降低了石膏的“呼吸”调湿功能。
石膏中掺加适量的无机胶凝材料，既可提高其耐水性，又可提高强度，同时还能保持其原有的特种功能，且成本较低。
一．无机胶凝材料对建筑石膏的强度及耐水性影响无机胶凝材料对石膏的改性主要是在石膏材料内加入水硬性掺合料。
常用的掺合料有：石灰、水泥、粉煤灰、化铁炉渣和高炉水淬矿渣粉。
改性机理为水泥和石灰的水化产物Ca2+、Ca（OH）2 能够将矿渣微粉和粉煤灰颗粒表面激活，在激发剂的配合下使其分解出（SiO4）4-、（AlO4）5-离子团进入液相，与Ca2+发生反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，进而与石膏中的硫酸钙发生水化反应，促进石膏胶凝体的初期强度；新生成的水化铝酸钙等又与半水石膏水化后生成的二水石膏反应，生成水化硫铝酸钙，填充、密实石膏孔隙，进一步增进强度。
胶凝材料的定义和分类
胶凝材料的定义和分类胶凝材料是指在固化过程中能够形成结构稳定的物质，常用于建筑、工程、制造等领域。
胶凝材料具有粘结性和硬化性，能够将多个构件或材料粘接在一起，形成稳定的结构体。
根据其成分和性质的不同，胶凝材料可以分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类。
一、无机胶凝材料无机胶凝材料是指主要由无机物质组成的胶凝材料，其胶凝过程主要是物理过程。
常见的无机胶凝材料有水泥、石膏、石灰等。
1. 水泥水泥是一种常用的无机胶凝材料，主要由石灰石、粘土等矿石经过煅烧、研磨等工艺制得。
水泥在与水反应的过程中会产生水化作用，使其逐渐硬化并形成坚固的结构。
水泥广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程领域。
2. 石膏石膏是一种由石膏矿石经过煅烧后得到的无机胶凝材料。
石膏的主要成分是硫酸钙，具有良好的可塑性和硬化性。
石膏常用于建筑装饰、石膏板制造等领域。
3. 石灰石灰是指氧化钙和氢氧化钙等化合物，其主要成分是氧化钙。
石灰具有较高的可塑性和耐水性，广泛应用于建筑、冶金、化工等领域。
二、有机胶凝材料有机胶凝材料是指主要由有机物质组成的胶凝材料，其胶凝过程主要是化学过程。
常见的有机胶凝材料有聚合物胶凝材料、胶粘剂等。
1. 聚合物胶凝材料聚合物胶凝材料是一种由高分子聚合物组成的有机胶凝材料。
聚合物胶凝材料具有良好的粘结性和耐久性，常用于粘接、涂料、密封材料等领域。
常见的聚合物胶凝材料有环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯等。
2. 胶粘剂胶粘剂是一种能够将两个或多个材料粘接在一起的有机胶凝材料。
胶粘剂具有粘结力强、耐久性好的特点，广泛应用于制造业、家具制作、包装等领域。
常见的胶粘剂有环氧胶、丙烯酸胶、氨基胶等。
总结：胶凝材料根据其成分和性质的不同可以分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类。
无机胶凝材料主要由无机物质组成，其胶凝过程是物理过程，常见的有水泥、石膏和石灰等。
有机胶凝材料主要由有机物质组成，其胶凝过程是化学过程，常见的有聚合物胶凝材料和胶粘剂等。
石膏_矿渣胶凝材料的碱性激发作用
· 405 ·第36卷第3期石膏–矿渣胶凝材料的碱性激发作用黎良元，石宗利，艾永平(湖南大学材料科学与工程学院，湖南 410082)摘要：采用扫描电镜、X射线衍射、差示扫描量热分析–热重分析表征了碱激发石膏–矿渣胶凝材料的水化产物。
研究表明：添加质量分数为0.5%的碱性激发剂时，石膏–矿渣胶凝材料的各项强度和耐水性能最好。
碱激发石膏–矿渣胶凝材料的水化产物主要为二水石膏(CaSO4·2H2O)、水化硅酸钙凝胶(C–S–H)以及少量的钙矾石(ettringite，AFt)和莱粒硅钙石[Ca5(SiO4)2(OH)2]。
C–S–H凝胶含量越高，材料的强度越高、耐水性能越好。
关键词：石膏–矿渣胶凝材料；碱激发剂；X射线衍射；差示扫描量热–热重分析中图分类号：TQ177.3 文献标识码：A 文章编号：0454–5648(2008)03–0405–06ALKALINE ACTIV ATION OF GYPSUM-GRANULATED BLAST FURNACESLAG CEMENTING MATERIALSLI Liangyuan，SHI Zongli，AI Yongping(College of Materials Science and Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China)Abstract: The hydration products of alkaline-activated gypsum-granulated blast furnace slag cementing materials were characterized by using scanning electron microscope, X-ray diffraction and differential scanning calorimetry–thermogravimetry analysis. The re-sults show that using 0.5% (in mass) compound activator results in better strengths and water resistance. The main hydration products of gypsum-granulated blast furnace slag cementing material using alkaline activator are calcium sulfate dehydrate, calcium silicate hydrate gel (C–S–H), smack ettringite(AFt), calcium and silicate hydroxide (Ca5(SiO4)2(OH)2). Higher C–S–H gel content of gyp-sum-granulated blast furnace slag leads to higher strength and better water resistance.Key words: gypsum-granulated blast furnace slag cementing material; alkaline activate; X-ray diffraction; differential scanning calo-rimetry–thermogravimetry analysis石膏制品具有质轻、隔音隔热性能好、尺寸稳定性好、防火性能优良、环保节能和价格低廉等特点，现已经广泛用作建筑材料。
胶凝材料种类
胶凝材料种类胶凝材料是建筑工程中常用的一种材料，它可以将其他材料粘接在一起，增加构件的强度和稳定性。
胶凝材料的种类繁多，下面将介绍几种常见的胶凝材料及其特点。
一、水泥胶凝材料水泥是一种常用的胶凝材料，它由石灰石、黏土等矿物质经过研磨、混合、煅烧等工艺制成。
水泥具有很强的胶结力和硬化性能，可以将砂、石等材料胶凝在一起，形成坚固的建筑构件。
水泥胶凝材料广泛应用于混凝土、砂浆、砌块等建筑材料的制作中。
二、石膏胶凝材料石膏是一种常见的胶凝材料，它由石膏矿石经过研磨、煅烧等工艺制成。
石膏具有良好的胶结性能和可塑性，可以在水中迅速胶凝成坚硬的物质。
石膏胶凝材料常用于制作石膏板、装饰材料等，具有较好的阻燃性能和隔音性能。
三、胶黏剂胶黏剂是一种常见的胶凝材料，它可以将两个或多个材料黏合在一起。
胶黏剂的种类很多，常见的有水性胶、热熔胶、环氧胶等。
胶黏剂具有黏结力强、干燥迅速、耐久性好等特点，广泛应用于家具、木制品、纸制品等行业。
四、沥青胶凝材料沥青是一种常用的胶凝材料，它由石油加工得到，具有良好的黏结性和可塑性。
沥青胶凝材料常用于道路、屋顶等建筑工程中，可以防止水分渗透和提高结构的耐久性。
五、聚合物胶凝材料聚合物是一种高分子化合物，具有良好的胶结性和强度。
聚合物胶凝材料常用于地坪、防水层、渗水处理等工程中，可以提供较好的耐候性和耐化学性。
六、硅酸盐胶凝材料硅酸盐是一种常见的胶凝材料，它由硅酸盐矿石经过研磨、烧结等工艺制成。
硅酸盐胶凝材料具有较好的胶结性和耐久性，常用于制作耐火材料、耐酸材料等。
七、树脂胶凝材料树脂是一种常用的胶凝材料，它由合成树脂经过固化处理制成。
树脂胶凝材料具有良好的粘结性和耐化学性，常用于粘接、封装、涂料、复合材料等领域。
总结起来，胶凝材料的种类繁多，每种材料都有其独特的特点和适用范围。
在建筑工程中，我们可以根据具体的需求选择合适的胶凝材料，以保证工程的质量和稳定性。
同时，对于胶凝材料的使用和施工，我们也要严格按照相关的规范和要求进行操作，确保施工安全和质量。
气硬性无机胶凝材料—石灰和石膏
论推 断 的正 确 。
二 、 内 墙 抹 灰 不 能 全 用
目前 市 场 上 销 售 的 石 灰 粉 是 以生 石灰 为 原料 ，经水 化 和 加 工 而 得 ， 属 于 未 经 充 分熟化的氢氧化钙粒子 ， 且 颗 粒 粗大 ，在使 用过 程 中继 续 吸 水 ， 积 膨 胀 。 果 与水 体 如 泥 等材 料 拌 合 成 混 合 砂 浆 ， 这与 石灰膏的作用相反 ， 起 不到改善和易性的作用 ， 反 而 造 成 混 合 砂 浆 失 效 。 其 原 因 有 二 ：一 是 石 灰 粉 在 砂 浆 内 熟 化 ， 量 吸 水 ， 砂 浆 大 大 使 量 失 水 ，影 响 胶 凝 材 料 的 正
坏 ，以致 出现 砌 体砂 浆 松散 呈干 粉状 的现 象 。下面 用 工
石灰 膏 抹面 时 ，在 墙体 干 硬 过 程 中 ，两 层 材 料 干 缩 性 的
差 异 使 得 接 触 面 之 间 产 生 剪
各 敲 碎 １ ， 组 和 Ｂ 组 的 块 Ａ
程实 例说 明 这个 问 题 。
ｌ９ 年 ７ 月 某 工 程 队 ９９
加 抹 灰 层 的弹 性 和 耐 久 性 。
制 作 精 细 ， 晰 明 快 ， 样 的 清 这
不能达 到 预期 的 目的 。而 ｌ ： ０３３水 泥 石 灰 砂 浆 的 标 准 ．：
试 件 ２ 的 强 度 可 达 ｌ ８ｄ ０ ＭＰ ａ以 上 ， 强 度 和 耐 久 性 其 完 全 可 以 满 足 使 用 和 设 计 要
应 力 ，再加 上石 灰 膏硬 化 后 强度 较 低 ，因而 墙 表面 易 出 现不 同程 度 的裂 纹 ，并 且 石 灰膏 越厚 ， 种现 象 越严 重 。 这
而使 用 水 泥 石 灰 砂 浆抹 面 ， 就可 以 克服 这种 缺 陷 。
石膏胶凝材料的制备
石膏胶凝材料的制备
石膏胶凝材料是一种常见的建筑材料，其用途广泛，包括建筑装饰、雕塑制作和医疗等领域。
石膏胶凝材料的制备过程包括以下几个步骤：
1. 原料配比：石膏胶凝材料的主要原料是石膏粉和水，在制备前需要按照一定的配比将两种原料混合。
2. 按比例加水：在配比好的石膏粉中逐渐加入水，同时不断搅拌，直至形成均匀的石膏浆。
3. 放置静置：将制备好的石膏浆倒入模具中，在静止的状态下等待其凝固成型。
4. 凝固成型：经过一定时间的静置，石膏浆逐渐凝固成型，形成具有一定强度和稳定性的石膏胶凝材料。
以上是石膏胶凝材料制备的基本步骤，不同的用途和要求可能需要进行不同的改进和调整。
例如，在雕塑制作中，可能需要添加某些填充物或增强剂来提高材料的强度和可塑性；在医疗领域，需要遵循更为严格的卫生和安全要求。
综合考虑各方面因素，制备出符合要求的石膏胶凝材料对于保障工程质量和提高生产效率都具有重要意义。
- 1 -。
石膏模型制作实验报告
修改并设计出模型。
2、尺寸图绘制
在已绘制好的效果图电子档文件导入CAD制图软件中进行绘制。
3、石膏的混制
制作石膏模型首先要掌握水和石膏粉的调配比例IP:1:1;应先加入水
再放入石膏粉；
在搅拌过程中要慢慢赶出气泡，并把大的石膏块捏碎；
将均匀搅拌的石膏浆倒入预先准备的挡板里；
上色，用喷漆喷绘出预设的颜色，使模型更逼真；
热吸声性能良好。（5）防火性能良好。遇火石，石膏硬化后的主要成分二水石膏中的结晶水 蒸发并吸收热量，制品表面形成蒸汽幕，能有效阻止火的蔓延。（6）具有一定的调温调湿性
（7）耐水性和抗冻性差。（8）加工性能好。石膏制品可锯，可刨，可钉，可打眼。
二、制作过程
1、效果图绘制
对照网上的电话机产品图，用软件绘制出电话机的大体轮廓；
3.5，解理平行｛010｝完全，密度2.8〜3.0g/cm3。两种石膏常伴生产出，在一定的地质作用 下又可互相转化。特征：（1）凝结硬化快。（2）硬化时体积微膨胀。石灰和水泥等胶凝材 料硬化时往往产生收缩，而建筑石膏却略有膨胀（膨胀率约为1%）,这能使石膏制品表面光
滑饱满，棱角清晰，干燥时不开裂。（3）硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低。（4）隔
软石膏，理论成分CaO32.6%,SO346.5%,H2O+20.9%，单斜晶系，晶体为板状，通常 呈致密块状或纤维状， 白色或灰、红、褐色，玻璃或丝绢光泽，摩氏硬度为2，解理平行｛010｝完全，密度2.3g/cm3;硬石膏为无水硫酸钙（Ca〔SO4〕），理论成分CaO41.2%,SO358.8%, 斜方晶系，晶体为板状，通常呈致密块状或粒状，白、灰白色，玻璃光泽，摩氏硬度为3〜
石膏模型制作的实验报告
石膏检测相关标准
石膏检测相关标准石膏是单斜晶系矿物，主要化学成分是硫酸钙（CaSO4）的水合物。
石膏是一种用途广泛的工业材料和建筑材料。
可用于水泥缓凝剂、石膏建筑制品、模型制作、医用食品添加剂、硫酸生产、纸张填料、油漆填料等。
（14.10.15）（001）化学成份：组成(wB%)：CaO32.5，SO346.6，H2O+20.9。
成分变化不大。
常有粘土、有机质等机械混入物。
有时含SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、CO2、Cl等杂质。
检测标准：AQ2015-2008石膏矿地下开采安全技术规范CECS201-2006植物纤维石膏渣空心砌块应用技术规程(附条文说明)DB11/T537-2008端体内保温施工技术规程(胶粉聚苯颗粒保温浆料玻纤网格布抗裂砂浆做法和增强粉刷石膏聚苯板做法)DB15/T674-2014脱硫石膏改良碱化耕地技术规程DB31/T665-2012免煅烧脱硫石膏基胶凝材料DB31/T666-2012免煅烧脱硫石膏基衍生产品(粉刷砂浆、石膏砌块和土壤固化剂)应用技术规程DB37/1024-2008石膏矿山安全规程DBJT10-1992嵌装式装饰石膏板吊顶图集DBl2/046.48-2008石膏板单位产量综合能耗计算方法及限额DL/T1149-2010火电厂石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫系统运行导则DL/T341-2010火电厂石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫装置检修导则DL/T997-2006火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标DL/T998-2006石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置性能验收试验规范GA/T985-2012法庭科学立体痕迹石膏制模提取方法GB/T17669.1-1999建筑石膏一般试验条件GB/T17669.2-1999建筑石膏结晶水含量的测定GB/T17669.3-1999建筑石膏力学性能的测定GB/T17669.4-1999建筑石膏净浆物理性能的测定GB/T17669.5-1999建筑石膏粉料物理性能的测定GB/T21371-2008用于水泥中的工业副产石膏GB/T23456-2009磷石膏GB/T26204-2010纸面石膏板护面纸板基本性质：天然二水石膏（CaSO4·2H2O）又称为生石膏，经过煅烧、磨细可得β型半水石膏（2CaSO4·H2O），即建筑石膏，又称熟石膏、灰泥。
胶凝材料有哪些
胶凝材料有哪些
胶凝材料是指能够通过物理或化学反应，使其原料在恒定条件下转变成固体的材料。
常见的胶凝材料包括水泥、石膏和混凝土等。
下面将介绍一些常见的胶凝材料。
1. 水泥：水泥是一种重要的胶凝材料，由石灰石、粘土和其他辅助材料经过研磨、混合制成。
其主要成分是三氧化二铝、二氧化硅、三氧化硫和氧化铁等。
水泥被广泛用于建筑中，如水泥板、水泥砂浆、水泥砖等。
2. 石膏：石膏是由石膏矿石经过研磨、加热脱水制成的粉末材料。
它可以与水发生化学反应形成石膏石，具有较好的粘合性和可塑性。
石膏常被用于建筑中的内墙、天花板和装饰材料等。
3. 混凝土：混凝土是一种由水泥、砂、骨料和水等原料混合而成的复合材料。
通过水泥与水的反应形成的水化硬化胶凝材料，具有较高的抗压强度和耐久性。
混凝土广泛应用于建筑和道路工程中。
4. 高分子胶凝材料：高分子胶凝材料是指由高分子化合物制成的胶凝材料。
例如，聚合物胶水、聚氨酯胶水、硅胶等。
这些材料在固化后具有较高的粘接强度和耐久性，被广泛应用于各种工业和日常用品中。
5. 灰浆：灰浆是指由石灰、水泥和骨料等组成的黏稠物质。
它具有较好的填充性和粘结性，被广泛用于修复和加固建筑物、填缝等。
6. 胶粘剂：胶粘剂是一种能够将两个或多个材料牢固粘结在一起的材料。
常见的胶粘剂包括水性胶水、热熔胶、环氧胶、丙烯酸胶水等。
胶粘剂广泛应用于家具制造、包装、建筑和汽车工业等领域。
以上是一些常见的胶凝材料，它们在建筑、工业和日常生活中的应用非常广泛，对于促进社会发展和提高生活质量起着重要的作用。
磷石膏-水泥复合胶凝材料的细观水化反应机理和成核研究
磷石膏-水泥复合胶凝材料是一种基于水泥和磷石膏的混凝土
材料，其具有双重胶凝反应机理。
其中，水泥主要通过硅酸盐水化反应形成硅酸钙凝胶，并在一定条件下与磷酸钙反应形成磷酸钙凝胶，从而提高膨胀性能和力学性能。
细观水化反应机理方面，水泥水化反应主要涉及以下几个步骤：
1. 水化初期：水泥中的矿物质与水发生反应，生成钙硅酸盐凝胶（C-S-H）和钙羟基石膏（C-H）。
2. 水化中期：C-S-H凝胶逐渐增多，形成骨架结构，钙羟基石
膏逐渐转变为无水石膏。
此时，水泥开始表现出初始强度。
3. 水化后期：C-S-H凝胶继续形成，增加了水泥的强度。
此时，C-S-H凝胶中的孔隙逐渐减少，导致材料的渗透性下降。
钙磷石膏反应机理方面，当磷酸盐溶液与水泥反应时，磷酸钙会生成。
在磷酸根离子的催化下，磷酸钙与水泥中的无水石膏反应生成磷酸钙凝胶，从而提高了材料的膨胀性能和力学性能。
成核研究方面，对于磷石膏-水泥复合胶凝材料的成核过程，
目前研究较少。
然而，一些研究表明磷酸根离子的加入可以促进水泥的水化反应并改善其力学性能，因为磷酸根离子在形成磷酸钙凝胶时能够作为晶核催化剂。
此外，添加磷石膏还可以增加材料的孔隙率，提高渗透性能。
成核研究还需要进一步深入探讨，以便更好地利用这种材料的优点并优化其性能。
第三章 气硬性胶凝材料(石膏、石灰、水玻璃)
过火石灰
石灰的熟化
3.1.2 石灰的熟化与硬化 1. 石灰的熟化
熟化（消化）：工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之 消解为熟(消)石灰——氢氧化钙的过程。
CaO nH2O Ca(OH)2 nH2O 64.9KJ/mol
特点：速度快；体积膨胀；放出大量的热
石灰产品
CaCO3
900~1100℃
消石灰粉 粘土 砂或石屑、炉渣 水 碾压夯实
石灰与粘土或硅质工业废料表面的活性氧化硅或氧化铝可在
潮湿环境中与水反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化氯 酸钙，故石灰土可在潮湿环境中使用。 常用于建筑物基础、路面的垫层。
硅酸盐制品
石灰土
三合土
5. 硅酸盐制品
石灰 天然砂 硅铝质工业废渣 水 硅酸盐制品
Ca(OH)2 CO2 nH 2O CaCO3 (n 1)H 2O
碳化作用实际上是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳 酸钙，所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。
碳化
硬化的特点
3. 硬化的特点
◘ 结晶自里向表，碳化自表向里 ◘ 速度慢（通常需要几周的时间） ◘ 体积收缩大（容易产生收缩裂缝）
生产
3. 建筑石膏的生产
生石膏在常压下煅烧加热到107℃~170 ℃ ，可得到β型建
筑石膏：
二水石膏 β型半水石膏
107 C ~170 C常压
CaSO 4 2H 2 O
1 1 CaSO 4 H 2 O 1 H 2 O 2 2
生石膏在124 ℃ 、1.3大气压条件下压蒸加热，可得到α型建
建筑石膏
2. 建筑石膏
熟石膏（CaSO4﹒1/2H2O）—— 也称熟石膏或半水石膏。是由生石膏加工而成的，根据内 部结构不同可分为α型半水石膏和β型半水石膏。 将天然石膏压蒸或煅烧加热，可分别得到β型半水石膏和α 型半水石膏。 α型半水石膏和β型半水石膏相比，其结晶颗粒较粗，比 表面积较小，拌制石膏浆体时的需水量较小，硬化后强度高， 因此又称为“高强石膏”。 在土木过程中，常用的石膏胶凝材料主要是建筑石膏。
酸激发磷石膏地聚合物胶凝材料基本物理性能研究
酸激发磷石膏地聚合物胶凝材料基本物理性能研究
蔡林;徐闫;刘杰胜;谭晓明
【期刊名称】《山东商业职业技术学院学报》
【年(卷),期】2024(24)1
【摘要】以原状磷石膏、水泥、偏高岭土等为主要原料,磷酸或乙酸为激发剂,制备了酸激发磷石膏胶凝材料并探究其基本物理力学性能,研究了酸激发剂的种类及掺量对胶凝材料抗压性能和抗折性能的影响。
研究结果表明:磷石膏、偏高岭土、水泥的质量比为45∶15∶40,掺加量为1-5%的磷酸或乙酸,制备的胶凝材料具有较好的抗压抗折性能;掺加量为4%的磷酸制备的胶凝材料28天龄期的抗压强度达到了30.97MPa,抗折强度3.64 MPa;掺加量为4%的乙酸制备的胶凝材料28天龄期的抗压强度19.03MPa,抗折强度达到了4.08 MPa;在自然养护条件下,磷酸激发的磷石膏胶凝材料的激发效果优于乙酸。
【总页数】6页(P111-116)
【作者】蔡林;徐闫;刘杰胜;谭晓明
【作者单位】武汉轻工大学土木工程与建筑学院;武汉轻工大学海洋工程结构防护材料中试平台
【正文语种】中文
【中图分类】TQ177.62
【相关文献】
1.磷石膏激发磷渣-矿渣-水泥复合胶凝材料体系的性能研究
2.碱激发磷石膏复合胶凝材料力学性能研究
3.赤泥与磷石膏制备胶凝材料的激发研究
4.半水磷石膏固化原状磷石膏制备胶凝材料及性能研究
5.电石渣替代水泥作碱激发剂对过硫磷石膏胶凝材料性能和微观结构的影响
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概述
半水石膏性能主要晶体形态决定 分类：
α型半水石膏（高强石膏），结构致密, 短柱状，高强
β型半水石膏（建筑石膏），结构疏松， 针棒状，强度较低
粉磨较细的半水石膏为模型石膏
石膏晶型
工业废渣-石膏原料
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低强石膏
高强石膏
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实验条件要求
试验室：T=20士5℃，RH=65％士10％ 。 试验仪器、设备及材料(试样、水)的温度应为
6、记录凝结时间
初凝时间：从试样与水接触时起，至试针第一次 碰不到玻璃底板时所经过的时间。
终凝时间：从试样与水接触时起，至试针插入料 浆的深度不大于1mm时所经过的时间。
7、取两次平均值。
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石膏强度测定
抗折强度、抗压强度是划分石膏等级的主要质量 指标，也关系到石膏的应用。
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细度测定
计算：称量筛余物，精确至0.1g。以其克数乘 以2即为筛余百分数，计算至0.1％。
平行实验两次 取两次平均：两次结果差小于1％。否则应再
测定。直至两次测定值之差小于1％，再取其 平均值。
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标准稠度的测定
拌制石膏料浆时的加水量与料浆的流动性、硬化 后石膏制品的强度有密切关系。
石膏胶凝材料试验
东南大学材料学院
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1
主要内容
1. 概述 2. 细度 3. 标准稠度 4. 强度
2
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概述
气硬(非水硬)性胶凝材料 空气中硬化，不能在水中硬化 属于无机非金属材料中的一大类
石灰、石膏、菱苦土是建筑材料工业常用的 气硬性胶凝材料。
这些材料在煅烧过程中，由于多种因素造成 温度不均匀，使这些材料的活性降低，质量 下降，通过一系列的性能测试，确定其质量 等级。
试验步骤1-4
1. 预估用水量：将估计为标准稠度用水量的水 倒入搅拌锅中。
2. 称料：过2mm方孔筛的试样300±1g 3. 搅拌：将其在5s内均匀地撒入水中，接着用
拌和棒搅拌30s，搅拌均匀 4. 立即装模：迅速注入稠度仪筒体，用刮刀将
多余料浆刮去，使其与筒体上表面相平。
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实验步骤5-6
室温。
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石膏细度测定
影响胶凝材料稠度、凝结、水化、硬化、强度 等一系列物理力学性能。
细度影响其溶解速度、溶液的过饱和度以及高 度过饱和状态的存在时间，从而使水化产物的 结晶条件改变，影响制品强度。
细度：以试样经0.2mm方孔筛筛余百分数计， GB9776－2008规定，筛余百分数≮10.0％。
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试验步骤1-4
1、先检查仪器金属杆是否能自由滑动，随后将 圆模放在玻璃板上，调整仪器使试针接触玻璃 时，指针对准标尺零点。
2、按试样标准稠度用水量量取水。 3、称取通过2mm方孔筛的试样200±1g，在5s内
径均匀地撒入水中，接着搅拌30s。 4、将搅拌均匀的料浆倒入放置于玻璃上的圆模
3、抗压试验机：抗压试验机最大荷载50～ 100KN为宜，误差不超过±1.0%；抗压夹具。
3
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概述
石膏：天然存在，也可通过制磷酸的工业副产 品磷石膏或电厂发电脱硫的工业废渣脱硫为原 料制备而成
一般以二水硫酸钙(CaSO4﹒2H2O)的质量百分含 量表示其品位。
二水石膏因加热程度和加热条件的不同，可形 成性能相差很多的变体： 半水石膏 无水石膏 高温煅烧石膏
4
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石膏在水化硬化过程中体积稍有膨胀，在实际应 用中，可使用石膏净浆。
(一)、主要仪器设备 1、试模：同《水泥胶砂强度 检验方法》中的水泥胶砂试 模，如图3-1 所示， 其中B＝C＝40mm，A＝160mm。
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图3-1 水泥胶砂试模
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石膏强度测定
2、抗折试验机：采用GB3350.3中的电动抗 折试验机。
中。圆模须预先擦干净并涂上矿物油。
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试验步骤5-7
5、抬高玻璃板一边约10mm，振动五次排除料浆中的 空气，用刮刀刮去多余的料浆。把圆模连同玻璃底 板迅速移至仪器的针下，使针尖与料浆的表面相接 触，针尖离圆模壁应大于10mm。突然放松试针使其 自由插入料浆中，针和杆的升落每隔30s重复一次， 每次都应改变插入点。试针应擦净、校直。
5. 测试：从试样与水接触时起，至总时间为50s 时，以15cm/s左右的速度将稠度筒垂直提起， 并迅速移离试饼上方。测定试饼垂直方向上的 两个直径值，并以其平均值作为该试饼直径。
6. 评定：料浆扩展直径等于180±5mm时的加水量 与试样的重量比(以百分数表示，精确至1％)，
7. 测试数据需复验一遍。
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实验中的可能现象
在水量递增或递减的情况下，直径多次出现忽 大忽小的现象 表明该批试样性能不稳定，应将试样在试验 室条件下铺成1cm以下的薄层，放置3d以上 再测定。
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石膏凝结时间测定
石膏凝结很快 规定：初凝≥3min，终凝≤30min。
主要仪器设备： 凝结时间测定仪等。
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主要仪器设备
标准筛：筛孔为方形，孔的边长为2.0mm和 0.2mm两种，筛底有接收盘，顶部有筛盖盖 严。
天平：准确度±0.1g。 电热鼓风干燥箱：最高温度200℃；干燥器
等。
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细度测定
样品准备：过2.0mm方孔筛的200g试样，拌匀，在 4℃下恒重(烘干时间相隔1h的2次称重差不超 过0.2g即为恒重)，并在干燥器中冷却至室温。
料浆的流动性可用稠度表示：以料浆自由扩散范 围大小(稠度)。
石膏水化理论需水量为18.6%，标准稠度需水量 量为60%～85%。
高强石膏晶粒粗大且致密，标准稠度需水量量为 40%～45%
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标准稠度的测定
主要仪器设备： 稠度仪：由内径为φ50±0.1mm，高为 100±0.1mm的铜质或不锈钢的筒体垂直地 放在玻璃板上，筒体的中心应与玻璃板下 一组同心圆的中心重合。
称量样品：称取烘干试样50±0.1g，用0.2mm筛筛 分。
筛分：一手拿住筛子，略微倾斜地摆动筛子，使 其撞击另一只手，撞击速度为125次/min，摆动幅 度为20cm，每摆动25次转动90°，继续摆动。筛 分将结束时，去掉筛底，在纸上按上述方法筛分， 至每分钟通过不超过0.1g时，即为筛分完成。
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