最新第三节石膏脱水相的水化过程
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• （3）为改变石膏结晶结构的物质，如醋酸钙、碳
酸钠、磷酸盐等。
• 单独使用缓凝剂虽能延长凝结时间，但有时不同程
度的引起强度降低。
• 同时使用缓凝剂和减水增强剂可以获得较好效泉。
四、硬石膏的水化
• 化学纯无水硫酸钙(无水石膏Ⅱ )要加入1%
的纯明矾作活化剂，其水化速度大大加快。
• 天然硬石膏磨成细粉能较缓慢地水化硬化，
从表1-8 中 可以看到一个重 要的趋势，即过 饱和度随着温度 的提高而减少这 点从图1-8中也可 以看得很清。
•
图1-8 中两条曲线分别表示 CaS04·1/2H2O 。
• 和CaS04·2 H2O的溶解度曲线，纵坐标表示溶解
度 c(g/L),横坐标表示溶解温度T(℃)。从图中
可以看出半水石膏的溶解度随温度的升高而减少，
比(C/C∞)来衡量，对于半水石膏-水体系来说 过饱和度的形成是由于半水石膏溶解时，对二
水石膏是过饱和的溶液。因此，石膏浆体的过
饱和度的量度可以用半水石膏的溶解条件下二
水石膏的平衡溶解度之比来表示。试验表明：
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均随温度而变化，如表
l-8 所示。
2.半水石膏的水化过程的测定
• 结合水的测定：当半水石膏与水拌和以后，
每隔一定时间测定结合水的含量，可以定量 地描述半水石膏的水化过程。
• 半水石膏的水化过程是一个放热过程。因此，
如前所述，用微热量热计测定放热过程的热 量变化情况也可以反映出半水石膏的水化过 程。
•结合水的测定可以采用下述
方法：在欲测结合水的那个时 刻，立即将试样放在无水酒精 中终止其水化作用；然后将终 止水化的试样先用酒精，再用 醚加以洗涤，以便除去未参与 水化的多余水分；接着在40℃ 温度下干燥至恒重并称其质量 然后将该试样煅烧至完全脱水 后再称其重量，最后通过计算 便可确定出结合水的含量。 图1-7 是以结合水含量表示的 水化过程。
• 2.凝结时间的调整
• 加入缓凝剂调整，缓凝剂按作用方式可分为三类: • （1）为分子量大的物质，其作用如胶体保护剂，
降低了半水石膏的溶解速度，阻止晶核发展。如骨 胶、蛋白胶、淀粉渣、糖蜜渣、畜产品水解物、氨 基酸与甲醇的化合物、单宁酸等。
• （2）为降低石膏溶解度的物质，如丙三醇、乙醇、
糖、柠檬酸及其盐类、硼酸、乳酸及其盐类。
三、影响半水石膏水化过程的主要因素
• 1.影响因素
• 影响半水石膏水化速度的因素很多，主要有：
石膏的煅烧温度、粉磨细度、结晶形态、杂质
• 情况以及水化条件等，如果其他条件相同，β
型半水石膏的水化速度大于α型半水石膏的水 化速度。在常温下，β型半水石膏达到完全水 化的时间为 7～12min,而α型半水石膏达到完 全水化的时间为17～20min。
在干燥条件(25～30℃)下强度不断发展,28d 抗压强度能达14.3～17.1MPa。
• 由于天然硬石膏往往含有其他成分可能有活
化作用；
• 同时磨细过程能使硬石膏部分活化，促进水
化能力。
硬石膏在活化剂的作用下，水化硬化能力增强， 凝结时间缩短，强度提高。
根据活化剂性能的不同，分为：
第三节石膏脱水相的水化过程
• 图中 • 1 为半水石膏水化时的放热曲线； • 2为样品1#在相对湿度Φ=70%的20℃ 空气
中放置10 天(即陈化处理)后的水化放热曲线；
• 3 为Ⅲ型无水石膏(CaS04 Ⅲ)的水化放热曲
线；
• 4为3# 样品陈化后的放热曲线； • 5为Ⅱ型无水石膏的放热曲线； • 6为5#样品陈化后的放热曲线。
相应的过饱和度也随之减少，当温度达到 100℃
左右时，根本不能建立起液相的过饱和度。
• 结晶理论认为建立较高的过饱和度并使之维持足
够的时间是半水石膏凝结硬化的必要条件。
（2）半水石膏水化的局部化学反应理论
关于，半水石膏水化的局部化学反应理论 也有人称之为胶体理论。这个理论认为，在半水 石膏水化过程的某一中间阶段，半水石膏与水分 子生成某种吸附络合物或某种凝胶体。此中间产 物再转化为二水石膏。此理论把这个水化机理分 为三个阶段： (A)水分子在半水石膏表面上的吸附； (B)所吸附水分子的溶解； (C)新相的形成。
水 半水石膏 水 半水石膏 水 半水石膏
不断溶解
二水石膏
二水石膏 二水石膏
二水石膏 不断的析晶
• 根据上述理论，我们可以认为，影响水化
物晶体成核和生长的一个最重要的因素是液相 过饱和度。只有在过饱和状态的母液中，晶体 的形成和生长才有可能。例如，只有在饱和的 水蒸气中，水滴才能形成和生长；只有在过热 的液体中才能形成气泡。
Fra Baidu bibliotek
二、半水石膏的水化过程与机理
• （一）半水石膏的水化过程 • 1.半水石膏的水化反应
半水石膏加水后进行的化学反应可用下式表 示：
β-CaS04 ·1/2H20+3/2H20 CaS04·2H20+Q 关于半水石膏的水化过程，按照上面的水化 反应式，可以认为是半水石膏转变为二水石 膏的过程。其中半水石膏含的结合水为6.2%， 而二水石膏含的结合水为20.93%。
• 从热力学的观点而言，过饱和度可以用化学
势的差值△μ表示，对于过饱和溶液来说△μ 为：
• △μ=RT㏑（C/C∞）
• 式中
• 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。
•
从上式可以看到，当温度一定时，溶液的
过饱和度可以用溶液的浓度及新相的饱和浓度
3.半水石膏的水化机理
• 关于半水石膏的水化机理有多种说法。
但是归纳起来，主要有两个理论：
• 一是溶解析晶理论； • 一个是局部化学反应理论。
(1)半水石膏水化的溶解析晶(溶解沉淀)论
• 半水石膏与水拌和后，首先是半水石膏在水溶 液中的溶解，因为半水石膏的饱和溶解度（在20℃ 时8.85g/L）对于二水石膏的平衡溶解度(在20℃时 为2.04g/L)来说是高度过饱和的，所以在半水石膏 的溶液中二水石膏的晶核会自发地形成和长大。由 于二水石膏的析出，便破坏了原有半水石膏溶解的 平衡状态，这时半水石膏会进一步溶解，以补偿二 水石膏析液相中减少的硫酸钙含量。如此不断进行 的半水石膏的溶解和二水石膏的析晶，直到半水石 膏完全水化为止。
酸钠、磷酸盐等。
• 单独使用缓凝剂虽能延长凝结时间，但有时不同程
度的引起强度降低。
• 同时使用缓凝剂和减水增强剂可以获得较好效泉。
四、硬石膏的水化
• 化学纯无水硫酸钙(无水石膏Ⅱ )要加入1%
的纯明矾作活化剂，其水化速度大大加快。
• 天然硬石膏磨成细粉能较缓慢地水化硬化，
从表1-8 中 可以看到一个重 要的趋势，即过 饱和度随着温度 的提高而减少这 点从图1-8中也可 以看得很清。
•
图1-8 中两条曲线分别表示 CaS04·1/2H2O 。
• 和CaS04·2 H2O的溶解度曲线，纵坐标表示溶解
度 c(g/L),横坐标表示溶解温度T(℃)。从图中
可以看出半水石膏的溶解度随温度的升高而减少，
比(C/C∞)来衡量，对于半水石膏-水体系来说 过饱和度的形成是由于半水石膏溶解时，对二
水石膏是过饱和的溶液。因此，石膏浆体的过
饱和度的量度可以用半水石膏的溶解条件下二
水石膏的平衡溶解度之比来表示。试验表明：
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均随温度而变化，如表
l-8 所示。
2.半水石膏的水化过程的测定
• 结合水的测定：当半水石膏与水拌和以后，
每隔一定时间测定结合水的含量，可以定量 地描述半水石膏的水化过程。
• 半水石膏的水化过程是一个放热过程。因此，
如前所述，用微热量热计测定放热过程的热 量变化情况也可以反映出半水石膏的水化过 程。
•结合水的测定可以采用下述
方法：在欲测结合水的那个时 刻，立即将试样放在无水酒精 中终止其水化作用；然后将终 止水化的试样先用酒精，再用 醚加以洗涤，以便除去未参与 水化的多余水分；接着在40℃ 温度下干燥至恒重并称其质量 然后将该试样煅烧至完全脱水 后再称其重量，最后通过计算 便可确定出结合水的含量。 图1-7 是以结合水含量表示的 水化过程。
• 2.凝结时间的调整
• 加入缓凝剂调整，缓凝剂按作用方式可分为三类: • （1）为分子量大的物质，其作用如胶体保护剂，
降低了半水石膏的溶解速度，阻止晶核发展。如骨 胶、蛋白胶、淀粉渣、糖蜜渣、畜产品水解物、氨 基酸与甲醇的化合物、单宁酸等。
• （2）为降低石膏溶解度的物质，如丙三醇、乙醇、
糖、柠檬酸及其盐类、硼酸、乳酸及其盐类。
三、影响半水石膏水化过程的主要因素
• 1.影响因素
• 影响半水石膏水化速度的因素很多，主要有：
石膏的煅烧温度、粉磨细度、结晶形态、杂质
• 情况以及水化条件等，如果其他条件相同，β
型半水石膏的水化速度大于α型半水石膏的水 化速度。在常温下，β型半水石膏达到完全水 化的时间为 7～12min,而α型半水石膏达到完 全水化的时间为17～20min。
在干燥条件(25～30℃)下强度不断发展,28d 抗压强度能达14.3～17.1MPa。
• 由于天然硬石膏往往含有其他成分可能有活
化作用；
• 同时磨细过程能使硬石膏部分活化，促进水
化能力。
硬石膏在活化剂的作用下，水化硬化能力增强， 凝结时间缩短，强度提高。
根据活化剂性能的不同，分为：
第三节石膏脱水相的水化过程
• 图中 • 1 为半水石膏水化时的放热曲线； • 2为样品1#在相对湿度Φ=70%的20℃ 空气
中放置10 天(即陈化处理)后的水化放热曲线；
• 3 为Ⅲ型无水石膏(CaS04 Ⅲ)的水化放热曲
线；
• 4为3# 样品陈化后的放热曲线； • 5为Ⅱ型无水石膏的放热曲线； • 6为5#样品陈化后的放热曲线。
相应的过饱和度也随之减少，当温度达到 100℃
左右时，根本不能建立起液相的过饱和度。
• 结晶理论认为建立较高的过饱和度并使之维持足
够的时间是半水石膏凝结硬化的必要条件。
（2）半水石膏水化的局部化学反应理论
关于，半水石膏水化的局部化学反应理论 也有人称之为胶体理论。这个理论认为，在半水 石膏水化过程的某一中间阶段，半水石膏与水分 子生成某种吸附络合物或某种凝胶体。此中间产 物再转化为二水石膏。此理论把这个水化机理分 为三个阶段： (A)水分子在半水石膏表面上的吸附； (B)所吸附水分子的溶解； (C)新相的形成。
水 半水石膏 水 半水石膏 水 半水石膏
不断溶解
二水石膏
二水石膏 二水石膏
二水石膏 不断的析晶
• 根据上述理论，我们可以认为，影响水化
物晶体成核和生长的一个最重要的因素是液相 过饱和度。只有在过饱和状态的母液中，晶体 的形成和生长才有可能。例如，只有在饱和的 水蒸气中，水滴才能形成和生长；只有在过热 的液体中才能形成气泡。
Fra Baidu bibliotek
二、半水石膏的水化过程与机理
• （一）半水石膏的水化过程 • 1.半水石膏的水化反应
半水石膏加水后进行的化学反应可用下式表 示：
β-CaS04 ·1/2H20+3/2H20 CaS04·2H20+Q 关于半水石膏的水化过程，按照上面的水化 反应式，可以认为是半水石膏转变为二水石 膏的过程。其中半水石膏含的结合水为6.2%， 而二水石膏含的结合水为20.93%。
• 从热力学的观点而言，过饱和度可以用化学
势的差值△μ表示，对于过饱和溶液来说△μ 为：
• △μ=RT㏑（C/C∞）
• 式中
• 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。
•
从上式可以看到，当温度一定时，溶液的
过饱和度可以用溶液的浓度及新相的饱和浓度
3.半水石膏的水化机理
• 关于半水石膏的水化机理有多种说法。
但是归纳起来，主要有两个理论：
• 一是溶解析晶理论； • 一个是局部化学反应理论。
(1)半水石膏水化的溶解析晶(溶解沉淀)论
• 半水石膏与水拌和后，首先是半水石膏在水溶 液中的溶解，因为半水石膏的饱和溶解度（在20℃ 时8.85g/L）对于二水石膏的平衡溶解度(在20℃时 为2.04g/L)来说是高度过饱和的，所以在半水石膏 的溶液中二水石膏的晶核会自发地形成和长大。由 于二水石膏的析出，便破坏了原有半水石膏溶解的 平衡状态，这时半水石膏会进一步溶解，以补偿二 水石膏析液相中减少的硫酸钙含量。如此不断进行 的半水石膏的溶解和二水石膏的析晶，直到半水石 膏完全水化为止。