胶凝材料学14

按其二水硫酸钙百分含量的多少，二水石膏分为五个等级。
等级 二水硫酸钙% 一 ≥95 二 94~85 三 84~75 四 74~65 五 64~55
在确定二水石膏等级时，应先对其化学成分进行分析，根据所得CaO、 SO3和结晶水百分含量分别计算CaSO4· 2H2O的量，然后取三者中的最小值
作为定级的依据，其计算系数分别为3.07、2.15、4.18。即
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石膏建材的特点
（1）来源广泛

天然二水石膏（储量具世界之首，探明的超过500亿吨） 硬石膏 化学石膏（磷石膏排量达到2000万吨/年以上，排烟脱硫石膏上千万吨/年）
（2）能耗低 生产1吨石膏胶凝材料所耗燃料比生产1吨水泥低3/4。
（3）建设投资小
生产1吨石膏胶凝材料的建设投资同等规模水泥生产线低1/2。 （4）质量轻（每平方米墙面（双层石膏板+龙骨）不超过30~40kg）（砖墙重量的1/5） （5）强度高（6~8MPa） （6）防火（石膏不可燃，受二水石膏加热脱水过程影响，温度上升较慢） （7）尺寸稳定、装饰美观（伸缩比小，在最大吸水率时，伸长仅0.09%，干缩更小） （8）用途广泛 （9）耐水性差（适用于R.H.60~70%条件）
石膏
第14组组员： 徐娜、张文文、曹攀攀
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1绪论
公元前3000年，埃及人在切奥帕斯（Cheops）和金字塔建筑中 采用了石膏浆，它由煅烧不纯的石膏制得。
1 130 C） 2CaSO 4 2 H 2 O 加热（约 2CaSO 4 H 2 O 3H 2 O 2
当拌入少量水时，这种材料由于经过煅烧的石膏与煅烧时驱出 的结晶水重新组合而凝结。
排烟脱硫石 燃煤或重油排放的SO2废气经脱硫装置 膏 处理后得到的副产品 乳石膏 制造乳酸时的副产品
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2 石膏的水化硬化机理及结构
2.1 石膏的相组成及其形成条件与机理
（1）石膏相种类
1 1 半水石膏（ CaSO 4 H 2 O、 CaSO 4 H 2 O） 2 2 III型硬石膏（ CaSO4 III、 CaSO4 III）
物，并且没有十分确定的相变点，因此在实验室要得到一个纯净的石膏相
是十分困难的。 I型硬石膏只有在温度高于1180℃ 才能存在，如果低于该温度，它会
转化为II型硬石膏。因此I型硬石膏在常温下是不存在的。
在上述转变温度下，所需时间较长。在工业化生产中，为提高效率， 石膏煅烧温度超过转变温度，因此很容易出现其他相的混合。
1180℃
97℃
在加压水蒸汽条件下
α 型半水石膏
100℃
α 型可溶硬石膏 α -III型硬石膏
177℃
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石膏胶凝材料的制备过程主要是二水石膏加热脱水转变为不同脱水 石膏相的过程，二水石膏转变为脱水相的温度，由于各种条件的变化，不 同的研究者提出过不同的参数。由于半水石膏和III型硬石膏是介稳态化合
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（4）α 型半水石膏（高强石膏）的形成机理
α 型半水石膏是在加压水蒸汽条件下由二水石膏溶解析晶过程形成。 制备方法：加压水蒸汽法与水溶液法（常压水溶液法与加压水溶液法）
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2.2石膏相的结构特征及其特性
（1）二水石膏
石膏属于单斜晶系： Ca2+联结[SO42-]四面体，构成双层 结构层，H2O分子分布于双层结构 层之间。在显微镜下呈菱形薄板状、 柱板状或针状晶体。由于H2O分子 与层状结构之间的结合力较弱，因
CaSO4· 2H2O ：3.07CaO%；2.15SO3%；4.78H2O%
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（2）天然硬石膏 主要由无水硫酸钙（CaSO4）组成，又称无水石膏。化学组成
的理论质量为CaO—41.19%；SO3—58.81%。纯净的硬石膏透明、
无色或白色，常因含有杂质而成暗灰色，有时微带红色或兰色，玻 璃光泽。主要分布在江苏、山西、广东、湖南、湖北。
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（3）化学石膏
化学石膏来源——工业副产品
石膏名称 磷石膏 氟石膏 石膏来源 磷酸盐矿与硫酸反应制造磷酸时的副产 品 氟化物与硫酸反应制造HF时的副产品 化学成分 CaSO4· 2H2O 64.0~96.0 88.4~95.2
盐石膏
海水制造NaCl时钙化合物与硫酸盐反应 产物
98.0
90%以上 77.0~80.0
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107~170℃
320~360℃ β 型半水石膏
炒锅、回转窑
β 型可溶硬石膏 β -III型硬石膏
II 型 硬 石 膏
二 水 石 膏
125℃、0.13MPa
400~1000℃
α 型半水石膏 蒸压锅
230℃
α 型可溶硬石膏 α -III型硬石膏
吸湿
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工业生产控制参数图
（3）β 型半水石膏（建筑石膏）的形成机理
a、一次生成机理 二水石膏加热后直接形成β 型半水石膏 b、二次生成机理 二水石膏直接脱水形成硬石膏III，再立即吸附脱出的水分子转变为β 型半水石膏。 影响因素： 二水石膏脱水时的温度与水蒸汽压有关。在较高的水蒸汽压力下可能 按一次生成机理形成；在气压很低或者真空条件下，则可能按二次生成机 理形成。 研究表明：在真空条件下形成的硬石膏III非常不稳定，起比表面积比 普通硬石膏III大10倍，因此它会立即吸收水分子变成β 型半水石膏。
II型硬石膏（ CaSO4 II）
I型硬石膏（CaSO4 I）
二水石膏（CaSO4 2H 2 O）
五种形态、七个变种。
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（2）石膏的脱水转变及脱水石膏的形成机理
45℃
在干燥空气条件下
β 型半水石膏
107℃
β 型可溶硬石膏 β -III型硬石膏
400℃
II 型 硬 石 膏
I 型 硬 石 膏
二 水 石 膏
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应城境内石膏矿，储量达13亿吨，工业储量为5.1亿吨，其中一级品 （纤维膏）占全国储量的82%以上，其中二水硫酸钙含量大于95%的一级品 纤维石膏，质地优良被誉为“亚洲纤维石膏王国”，居亚洲之首，其产量占 全国的五分之四。是建材、膏塑、医药、化妆、陶瓷、食品、农业等产业的 重要原材料
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二水石膏品质等级划分
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石膏胶凝材料的原料
（1）天然二水石膏 天然二水石膏又称生石膏、软石膏或简称石膏，分子式为 CaSO4· 2H2O，化学组成的理论质量为：CaO-32.57%，SO3— 46.50%，H2O—20.93%。常含有黏土、细砂。纯天然二水石膏呈白 色或无色透明。主要分布于湖北应城、山西太原西山、湖南平江Biblioteka Baidu广 东兴宁、甘肃武威、江苏南京等地。