（材料学专业论文）建筑石膏减水剂与缓凝剂作用机理研究.pdf

中文摘要 摘要 葛黉基材糕是国际上接崇发藤懿绿怨枣| 辩。我萤是石膏资源大謇，餐石膏工 业的技术经济水平非常落后。外加剂技术是提升石膏基材料技术经济水平、推动 磊膏行她辩技述步麴有效途径，瞧是裹镶戆石黉鏊耪料懿菝心技本。 对石膏外加剂分子结构与性能的关系、外加剂吸附特性、吸附膜结构与性能、 终趣裁对石膏承化进程与硬化髂徽结穆发性鼹影蟪、缓凝裁负露影璃及其作用搬 制、流动度经时损失及熊抑制方法、减水剂助磨分散效成、外加剂作用效果的影 响因素、夕 掘剡复合效艇进行了系统、深入的掰究。 减水剂吸附爨、分散性与建筑石膏比表面积正相关，适当增加建筑石膏比袭 蕊积可提高减水剂的使用效率。减水荆先掺法效累最好，滞后掺次之，同掺法最 箍。p h 值对减水荆分散效果有一定影响，在弱碱性条件下减水涮分散效果最妤。 f d n 为物理吸附，吸附热为1 4 7 1k j m o l ，吸附量较大，其饱葺玎吸附爨达1 2 6 7 m g g ，德吸辩稳定性较麓；h c 为亿学蔽附，蔽辩燕为2 0 8 5k j t o o l ，蔽辩量较小， 其饱和吸附量为4 。4 2m g g ，但吸附稳定性较好。f d n 在石膏液面为平躺吸附， 驻碍石膏颡粒阕聚集的空阍经醵较小，箕分散僚爝主要依靠电位静静电斥力， 而电位则取决于f d n 在石膏袭面的首层吸附嫩。石膏快速水化形成的二水石膏 鑫俸对静逛蓐力静霹薮霹f d n 联鬻傻箕分数爱力逐速降低，宏溅上表瑗为石膏流 动度经时损失严震。h c 在石膏寝面为梳状吸附，吸附朦支链的空间位阻较大， 装努散谨秀为空阗使整与赘毫薅力效应耱露 筝蟋，空阗像隧受石鬻窳纯辩豌较索， 苁分散稳定性较好，宏观上表现为石膏流动度续时损失较小。 藏瘩剡啜瓣菠交了磊膏鬏粒器嚣结梅与电化学性覆，逶过双电层零力效应霹 空间位阻效应发挥分散作用。直链结构的减水剂在石膏袭面为平躺吸附，其分散 揍用主娶依靠势瞧斥力。具有姆爨支链缨梅的减求剂必摭状吸瓣，其分数作用为 空间位敝效应与静电斥力效应的协同作用。静电分散作用决定予电位大小，而 0 电位决定于减水荆分予结构与酋层吸隧量。静电分散的稳定。艮较差，窆间位限 分散的稳定性较好，空间位阻与静电分散的协同作用可驻著提澍减水荆的分散能 力和分散稳定性。 减水剂磨前掺入不仅具有越好的驹磨作嗣，丽且斟殛著提商石膏颗粒的渡新于 能力，改善石膏流交性和硬化体孔结构。这为减水剂作为功能势1 分制备高品质建 筑石膏耨石膏蘩材料提供了依据和工艺精线。 减水剂对石膏水化进程、水化产物形貌影响甚微，但可明鼹改善硬化体孔结 构，使孔豫率降低，我缀绥纯，这歪是减东蘩蹭强豹淼嚣瑟在。 柠檬酸、多聚磷酸钠、骨胶对建筑石膏有盟箸的缓凝效果。p h 值对缓凝剂作 重庆大学博士学位论文 甭效采有一寇彰确，柠檬酸在弱碱性条件下缓凝效栗最驽，多聚磷羧钠鲻适誊予 碱链条件下馊用，骨胶的缓凝 乍建对p h 瞧虿太敏感。建筑石膏缨凄增加，其凝 结时间缩短，缓凝剂的缓凝效果变差，缓凝剂掺量应相应增加。缓凝剂对不同品 种建筑石膏的缓凝效果存在显著差异，缓凝剂对天然石膏制备的建筑石膏的缓凝 效梁优予化擎石膏，不同晶稀建筑石膏酶适宜缀凝裁掺羹应遥过实验确定。缓凝 剂延缓夏鬻敬东化救热的热速验段，延长水化诱导期，使水化放热峰值出现的对 间推迟。缓凝剂降低建筑石膏早期水化率，但对最终水化率几乎没有影响。 缓凝剂降低胶结材液相过饱和度，特别是早期过饱和度，使二水石膏晶体褪 化，箭弱晶体阔的按合，大孔磁衡貉显增抽，簸胃凡孑0 强增大，毳结鞠恶纯。最 钵耀化秘孔终橡劣化是缓凝剡引起强发降低豹凝本原因。缓凝刻掺量与强度的关 系并非线性，一般存在一个临界掺量，在该掺艟以内，对强度影响较小，超过该 掺量，强度损失显著加大。柠檬酸的临界掺量为0 0 5 ，多聚磷酸铺为0 1 。蛋 自质类缓凝箭对谶度影稿鬣，j 、。提高液福过谗裙度、采弼复合缓凝技术、与减承 剂复台，缓凝劐羧性爨克暇缓凝热垮低强度的窍效措施。 柠檬酸与二水石膏晶拔( 1 1 1 ) 厦钙离子络合，在晶核表面形成化学吸附层，抑 制晶核生长，减缓其水化进程。磷酸盐类无机缓凝剂在水化初期与c e + 形成难溶 盐，覆盏在半水石膏和二水石膏晶核表面，阻碍半求石膏溶解和季率n - - - 东石膏晶 核生长。缓凝裁对石鬻磊铬( 1 11 ) 磊瑟约选择缝吸辫，改变了二水石膏鑫体生长习 性，e 袭i l 方囱豹生长被强烈抑制，使二水石膏晶体由针状变为短械状。有机缓凝 剂的缓凝作用取决于络合物的结构、稳定性，而无机缓凝剂的缓凝效果取决于难 溶盐形成速率、院表面大小、覆盖屡厚度等因索。鬣白璇类缓凝莉作丽梳理与上 述络合、沉淀覆箍辊瑗育所不瓣。它在石膏体系中形成葭髂，覆羲在二承磊鹰鑫 体表嚣，錾褥最竣长大，囊此懋迟承化进程，由于澍各个晶聪生长的掷制没有选 择性，晶面有充分的时间发育生长，使二水石膏晶体出现明驻粗化，佩晶体形貌 并未发生变化。 美键谰：建筑石藩，减求裁，缓凝裁，吸瓣，徽结构，终用枫理 l l 英文摘要 a b s 誓釉复c 簟 g y p s u m - b a s e dm a t e r i a l sa r eg r e e nb u i l d i n gm a t e r i a l sp o p u l a ra l lo v e rt h ew o r i d ， i nc h i n a , g y p s u mr e s o u r c ei sv e r ya b u n d a n t ，b u tt h et e c h n i c a la n de c o n o m i c a ll e v e lo f g y p s u mi n d u s t r yi sf a rm o r eb a c k w a r d 。a d d i n ga d m i x t u r e si so n eo fm o s te f f i c i e n t w a y st oi m p r o v et e c h n o l o g i c a la n de c o n o m i c a ll e v e l ，a n dp r o m o t es c i e n t i f i cp r o g r e s s o fg y p s u mi n d u s t r y i ti sa l s ot h ec o r et e c h n o l o g yo fh i g hp e r f o r m a n c eg y p s u m - b a s e d m a t e r i a l s i nt h i sp a p e r , w eh a v ec a r r i e do u ta s y 或e m i ca n dd e e pr e s e a r c ho nt h ef o l l o w i n g c o n t e n t si n c l u d i n gr e l a t i o n s h i pb e t w e e nm o l e c u l es t r u c t u r eo fa d m i x t u r e sa n dt h e i r p e r f o r m a n c e ，t h ea d s o r p t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fa d m i x t u r e s ，r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e s t r u c t u r eo fa d s o r p t i o nl a y e ra n dw a t e r - r e d u c i n ge f f e c t ，i n f l u e n c eo fa d m i x t u r e so nt h e h y d r a t i o np r o c e s so fb u i l d i n gg y p s u ma n dm i c r o s t r u c t u r eo fh a r d e n e dg y p s u mp a s t e ， n e g a t i v ee f f e c t so fr e t a r d e r so np e r f o r m a n c eo fb u i l d i n gg y p s u ma n dt h e i ra c t i o n m e c h a n i s m ，t i m ed e p e n d e n c yo ff l u i d i t yo ff r e s hg y p s u mp i a s t e ra n di t si n h i b i t i o n m e a s u r e m e n t ，t h ea i d - g r i n d i n ga n dd i s p e r s i n ge f f e c to fs u p e r p l s t i c i z e r s ，t h ef a c t o r s a f f e c t i n gt h ea c t i o ne f f e c to f a d m i x t u r e s ，a n dt h ec o m p o s i t ee f f e c to f a d m i x t u r e s t h ea d s o r b e da m o u n ta n dd i s p e r s i o nc a p a c i t yo fw a t e r - r e d u c i n ga g e n t si s p o s i t i v e l yr e l a t e d w i t ht h es p e c i f i cs u r f a c ea r e ao fb u i l d i n gg y p s u m ，a n dt h e a p p r o p r i a t e i n c r e a s ei nt h e s p e c i f i c s u r f a c ea r e ao fb u i l d i n gg y p s u mc o u l d c o r r e s p o n d i n g l yi n c r e a s e t h ea c t i o ne f f i c i e n c yo fw a t e r - r e d u c i n ga g e n t s a sf o r i n f l u e n c e so fa d d i t i o nm e t h o do nw a t e r - r e d u c i n ge f f e c to fs u p e r p l a s t i c i z e r s ，t h e a d d i t i o nb e f o r ew a t e ri st h eb e s t ，t h ea d d i t i o na f t e rw a t e ri si n f e r i o ra n dt h e s i m u l t a n e o u sa d d i t i o ni st h ew o r s t 。p hv a l u ea l s oh a v ea nk a f l u e n c eo n 也ed i s p e r s i n g e f f e c to f 、v a t e rr e d u c e la n dt h ed i s p e r s i n gc a p a c i t yi st h el e e s ti nt h ew e a k l ya l k a l i n e c o n d i t i o n 。 ： t h ea d s o r p t i o nt y p eo ff d ni sp h y s i c a la d s o r p t i o n , w i t hi t sa d s o r p t i o nh e a to f 1 4 7 1 k j t o o la n dar e l a t i v e l yh i 曲一s a t u r a t e da d s o r p t i o na m o u n to f1 2 6 7m e g , b u tt h e a d s o r p t i o ni sn o ts t a b l e ，i nc o n t r a s t ，t h ea d s o r p t i o nt y p eo fh c i sc h e m i c a la d s o r p t i o n , w i t hi t sa d s o r p t i o nh e a to f2 0 8 5k j m o la n dar e l a t i v e l yl o ws a t u r a t e da d s o r p t i o n a m o u n to f 4 4 2m e , g ，b u ti t sa d s o r p t i o ni sv e r ys t a b l e t h ea d s o r p t i o nc o n f o r m a t i o no f f d ni s 汛f o r mo fl y i n go ng y p s u l t ls u r f a c ea n dt h es t e r i ch i n d r a n c ep r e v e n t i n gt h e a g g r e g a t i o no fg y p s u mp a r t i c l e si sv e r yw e a k , i t sd i s p e r s i o nd e p e n d i n gm a i n l yo n e l e c t r o s t a t i cr e p u l s i v ef o r c ec a u s e db yz e t ap o t e n t i a lw h i c hd e p e n d so na d s o r p t i o n i i i 重庆大学博士学位论文 a m o u n to nt h es u r f a c eo fg y p s u mp a r t i c l e 。d u et ot h es h e l t e re f f e c to fn e w g y p s u m c r y s t a lp r o d u c e dd u r i n gt h er a p i dh y d r a t i o no fg y p s u ma n dd e s o r p t i o no ff d n ，i t s d i s p e r s i o nc a p a c i t yd e c r e a s e sq 啦e 鞋y ，l e a d i n gt os e r i o u sf l u i d i t yl o s so ff r e s hg y p s u m p l a s t e r t h ea d s o r p t i o nc o n f o r m a t i o no fh ci sc o m b s h a p e da n dt h es t e r i ch i n d r a n c e c a u s e db yt h es i d ec h a i no fa d s o r p t i o nl a y e ri sr e l a t i v e l yh i g h , i t sd i s p e r s i o ne f f e c t d e p e n d i n go nt h ec o m b i n a t i o ne f f e c to fs t e r i ch i n d r a n c ea n de l e c t r o s t a t i cr e p u l s i v e f o r c e 。s t e r i ch i n d r a n c ei sl e s sa f f e c t e db yn e wh y d r a t i o np r o d u c t s ，i t sd i s p e r s i o n s t a b i l i t yi sv e r yg o o d ，a n df l u i d i t yl o s si sl i t t l ei nm a c r os c a l e t h ea d s o r p t i o no f a d m i x t u r e sc h a n g e st h es o l i d - l i q u i di n t e r f a c es t r u c t u r eb e t w e e n g y p s u mp a r t i c l ea n de l e c t r o c h e m i c a lp r o p e r t i e s ，c a u s i n ge l e c t r o s t a t i cr e p u l s i v ef o r c e e f f e c ta n ds t e r i ch i n d r a n c ee f f e c tw h i c ht e a dt od i s p e r s i o no fg y p s u mp a r t i c l e s 。t h e a d s o r p t i o nc o n f o r m a t i o no fs u p e r p l a s t i c i z e rw i t hs t r a i g h tc h a i ni si nf o r mo fl y i n go n g y p s u ms u r f a c e ，i t sd i s p e r s i o nd e p e n d i n gm a i n l yo ne l e c t r o s t a t i cr e p u l s i v ef o r c e c a u s e db yz e t ap o t e n t i a lw h i c hd e p e n d so na d s o r p t i o na m o a r ro nt h es u r f a c eo f g y p s u mp a r t i c l e w h i l ea d s o r p t i o nc o n f o r m a t i o no fs u p e r p l a s t i c i z e r si sc o m b s h a p e d ， i t sd i s p e r s i o ne f f e c td e p e n d i n go nt h ec o m b i n a t i o ne f f e c to fs t e r i eh i n d r a n c ea n d e l e c t r o s t a t i cr e p u l s i v ef o r c e e l e c t r o s t a t i cr e p u l s i v ef o r c ei s n ts t a b l e ，w h i l es t e r i c h i n d r a n c ei sl e s sa f f e c t e db yn e wh y d r a t i o np r o d u c t s t h ec o m b i n a t i o ne f f e c to fs t e r i c h i n d r a n c ea n de l e c t r o s t a t i cr e p u l s i v ef o r c ec o u l di n c r e a s et h ed i s p e r s i n gc a p a c i t ya n d d i s p e r s i o ns t a b i l i t ye v i d e n t l y a d d i n gw a t e rr e d u c e rb e f o r eg r i n d i n gg y p s u mc a nc a u s eg o o da i d g r i n d i n ge f f e c t a n di m p r o v er e m a r k a b l yt h ea d s o r p t i o nc a p a c i t yo fg y p s u mp a r t i c l e s ，f l u i d i t yo ff r e s h g y p s t t mp l a s t e ra n dp o r es t r u c t u r eo fh a r d e n e dg y p s u mp a s t e ，w h i c hp r o v i d e sw a r r a n t y a n dt e c h n i c a lm e t h o df o rp r e p a r a t i o no fg y p s u m - b a s e dm a t e r i a l sw i t hw a t e rr e d u c e ra s af u n c t i o n a lc o m p o n e n t w a t e r - r e d u c i n ga g e n th a sam i n o re f f 。e c to nt h eh y d r a t i o np r o c e s so fb u i l d i n g g y p s u ma n dt h em o r p h o l o g yo fh y d r a t i o np r o d u c t s ，b u ti t c o u l di m p r o v et h ep o r e s t r u c t u r eo f h a r d e n e dg y p s u mp a s t em a r k e d l nl e a d i n gd e c r e a s eo f p o r o s i t ya n da v e r a g e p o r es i z e ，w h i c hi st h ev e r yr e a s o nt h a tw a t e r - r e d u c i n gr e i n f o r c e sb u i l d i n gg y p s u m - c i t r i ca c i d ( c a ) ，s o d i u mt r i p o l y p h o s p h a t e ( s t p p ) a n db o n eg l u e ( b g ) h a v e r e m a r k a b l er e t a r d i n ge f f e c t so nb u i l d i n gg y p s u m p hv a l u eh a v es o m ei n f l u e n c e so n t h er e t a r d i n ge f f e c to fr e t a r d e r s ，f o re x a m p l e ，t h er e t a r d i n ge f f e c to fc i t r i ca c i di st h e b e s ti nw e a k l ya l k a l i n ec o n d i t i o n ，s t p pi sa p t l yu s e di na l k a l i n ec o n d i t i o n , a n dw h i l e t h er e t a r d i n ge f f e c to fb o n eg l u ei sn o ts u s c e p t i v ef o rp hv a l u e w i t ht h ei n c r e a s eo f f i n e n e s so fb u i l d i n gg y p s u mp a r t i c l e s ，i t ss e t t i n gt i m ew i l lb es h o r t e n e da n dt h e 英文摘要 r e t a r d i n ge f f e c t , m i id e c r e a s e ，s ot h ed o s a g eo fr e t a r d e r sw i l lc o r r e s p o n d i n g l yi n c r e a s e ， t h er e t a r d i n gc a p a c i t yo f r e t a r d e r so nd i f f e r e n tt y p e so f b u i l d i n gg y p s u mi sm a r k e d l y d i s c r i m i n a t i v e u s u a l l y , t h er e t a r d i n ge f f e c to fr e t a r d e r so nb u i l d i n gg y p s u mp r o d u c e d f r o mn a t u r a lg y p s u mi s s u p e r i o rt 。t h a to fc h e m i c 越g y p s u m ，s oa sf o rd i f f e r e n t b u i l d i n gg y p s u mp r o p e rd o s a g eo fr e t a r d e r ss h o u l db ea s c e r t a i n e db ye x p e r i m e n t s r e t a r d e r sd e l a yt h ea c c e l e r a t i o ns t a g eo f h y d r a t i o nh e a te v o l u t i o no f b u i l d i n gg y p s u m , a n dp r o l o n gt h ei n d u c i n gp e r i o d ，l e a d i n gt ot h et i m eo f a p p e a r i n gt h ep e a ko f h y d r a t i o n a te v o l u t i o n r e t a r d e r sd e c r e a s e 也ee a r l y - s t a g eh y d r a t i o nr a t eo fb u i l d i n gg y p s u m 。 b u th a v ea 1 1e f f e c to nt h ef i n a lh y d r a t i o nr a t eh a r d l y r e t a r d e r sd e c r e a s es u p e r s a t u r a t i o nd e g r e ei nl i q u i dp h a s ed u r i n ge a r l yh y d r a t i o n o fb i n d i n gm a t e r i a l s ，a n d c h a n g e t h ec r y s t a lm o r p h o l o g yo fg y p s u m ，w h i c h c o r r e s p o n d i n g l yl e a dt oc o a r s e n i n go fc r y s t a la n dw e a k e n i n go ft h em a t t i n gt o g e t h e r a n di n t e r g r o w t ho fi n d i v i d u a lc r y s t a l s ，r e s u l t i n gi nw o r s e n i n go fp o r es t r u c t u r ea n d d e c r e a s i n go fs t r e n g t ho fh a r d e n e dg y p s u mp a s t e t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nr e t a r d e r s d o s a g ea n ds t r e n g t ho fh a r d e n e dg y p s u mp a s t ew a s h tl i n e a r , a n dt h e r ew a sac r i t i c a l d o s a g eb e l o ww h i c hr e t a r d e r sh a dam i n o re f f e c to ns t r e n g t ho fb u i l d i n gg y p s u ma n d o v e rw h i c ht h ei n f l u e n c ew a ss i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d t h ec r u c i a ld o s a g eo fc aa n d s t p pi so 0 5 a n do 2 r e s p e c t i v e l y o fa 1 1r e t a r d e r s ，t h en e g a t i v ee f f e c to f p r o t e i n - t y p er e t a r d e r si st h em i n i m u m 。i n c r e a s i n gs u p e r s a t u r a t i o nd e g r e e ，c o m b i n a t i o n o fd i f f e r e n tt y p e so fr e t a r d e r s ，c o m b i n a t i o n 研吐1w a t e r - r e d u c i n ga g e n t s ，m o d i f i c a t i o n o f r e t a r d e r sa n ds oo na r ea l le f f i c i e n tw a y st oo v e r c o m et h en e g a t i v ee f f e c to f r e t a r d e r s o nb u i l d i n gg y p s u m c ac o m p l e x e sw i t hc a 2 + o n ( i i i ) p l a n eo fd i h y d r a t e se m b r y o ，a n df o r ma c h e m i c a la d s o r p t i o nl a y e r , i n h i b i t i n gt h eg r o w t ho fc r y s t a la n ds l b w i n gd o w nt h e h y d r a t i o np r o c e s s 。s t p pr e a c tw i t hc a 2 + a n df o r m si n s o l u b l es a l tw h i c hc o v e r st h e s u r f a c eo f h e m i h y d r a t e sa n dh i n d e r si t sd i s s o l u t i o na n dh y d r a t i o n p r e f e r r e da d s o r p t i o r i o fc i t r i ca c i do n ( 1l1 ) f a c ec h a n g e st h eg r o w t hh a b i to fg y p s u l t lc r y s t a l ，a n dt h eg r o w t h o fca x i si ss t r o n g l yi n h i b i t e d , c o n s e q u e n t l yl e a d i n gt ot h et r a n s f o r m a t i o no fd i h y d r a t e c r y s t a lf r o mn e e d l i k et os h o r tp r i s m a t i c t h er e t a r d i n ge f f e c to fo r g a n i cr e t a r d e r s d e p e n do nt h es t r u c t u r eo fc o m p l e x i o na n di t ss t a b i l i t y ；w h i l ea sf o ri n o r g a n i cr e t a r d e r s ， i t s r e t a r d i n gc a p a c i t ya r em o s ti n f l u e n c e db yt h e f o r m a t i o nr a t eo fp r e c i p i t a f i o n ， s p e c i f i cs u r f a c ea r e a a sw e l la st h et h i c k n e s so fc o v e r i n gl a y e r t h er e t a r d i n g m e c h a n i s mo fp r o t e i n t y p er e t a r d e r ss u c ha sb gi sq u i t ed i f f e r e n tf r o mp r e v i o u s c o m p l e x i o na n dp r e c i p i t a t i o n 。i tc a nf o r mc o l l o i di ns y s t e mo fg y p s u m , c o v e r i n gt h e s u r f a c eo fh e m i h y d r a t e s ，h i n d e r i n gt h eg r o w t ho fc r y s t a ln u c l e ia n dt h e r e b yr e t a r d i n g v 重庆大学博士学位论文 h y d r a t i o np r o c e s s ，s oc r y s t a lh a se n o u g ht i m ea n ds p a c et og r o w t hi n t op e r f e c ta n d c o a r s el a r g ec r y s t a l b u tt h ew h o l ec r y s t a ls h a p ed o e s n tt a k ep l a c eo b v i o u s c h a n g e k e y w o r d s ：b u i l d i n gg y p s u m ；w a t e rr e d u c e r s ；r e t a r d e r s ；a d s o r p t i o n ；m i c r o - s t r u c t u r e a c t i o nm e c h a n i s m v i 1 绪论 1 绪论 1 1 建筑石膏往麓特点 石膏作为一种蕴藏丰寓、广泛存在的矿产资源，其皮用有潜悠久的历史。它 凌耋然爨中圭婺强二承磊鬻( c a s 0 4 2 酶0 ) 巍无承硬石鹰( c a s 0 4 ) 存在。建筑磊蠢 魁由天然二水石膏或化学石膏经煅烧脱水，形成以且一半水石膏为主要成分的胶 凝专孝趱。建筑磊囊及其铡器具秀鞋下特豢： ( 1 ) 难产能耗低，其能耗仅为水泥能耗的2 5 。 ( 2 ) 凝结硬化快。建筑石膏楚二水覆膏在常压缺乏水款条传下炒制露残，其 中水份以干蒸气状态蒸发，无重结晶过程，因而生成晶形不佳、缺陷较多，呈松 散的片状、鳞状器体，冀水化懑性高、凝结硬他恢。 ( 3 ) 猝和需水量大，制品孔隙率大，强度较低。建筑石膏粉体颗粒结晶度麓， 肖着非常发达的内比表颟积。因此拌和髑水量较大，其实际水黉比是理论水膏比 的3 5 4 5 倍，多余的求分蒸发后在石鬻硬纯体中留下大量豹孔滁，使强度大福 降低。 ( 4 ) 蔟轻，绦温隔热往较好。石膏籁晶静暑热系数为o 。1 2 1 0 。2 0 5w ( m 酗， 大大低于萁它常用的建筑材料。使用石街砌块、条板、粉刷石膏等，可照著提高 建筑耱盼绦澄隔热往，减少建筑物戆使菇l 麓耗。 ( 5 ) 建筑石膏膨胀收缩小。以纸面石膏板为例，实验表明：板材含混率分别 垮0 + 5 3 、0 。7 0 帮浸拳2 矗瓣，其长蠢澎缀攀) 分剐为o 。0 0 4 、哟0 1 及+ 0 0 1 ；横 向膨缩举分别为十0 0 0 2 、+ 0 0 1 5 及+ o 0 2 3 ，尺寸较稳定【”。石膏的这种微膨胀性可 傻硬化体衰嚣必湮键溃，予爨眩不开裂，星能镬镁晶造燮棱舞卡分溥蔽，套剥予 制作各种复杂图粲的石膏装饰制品。 ( 国嚣蠢制菇可热王性好，予法终渡，施工快捷、麓效。 ( 7 ) 石膏制晶耐火性好。建筑石膏硬化后的主要成分是c a s 0 4 2 i - 1 2 0 ，当冀 遇火时，c a s o 。2 1 - 1 2 0 脱出结晶水，结赫水吸热蒸发时，在制品表厦形成水蒸气 臌，能有效地阻止火的蔓延。 ( 8 ) 对人体装和。石膏材料掇中性，生产和使用过稷中均不摊放不利于人体 德康的裔害物质，外观光滑细腻，与人体亲和慷好。雨髓它与箕袍材料有很好的 拥容性，不对其他材料产生侵蚀作用，是典型的绿色环保材料。此夕l ，石膏制晶 还有独特的“呼吸效应”，可以随阔围环辘湿度变化蠢蔽温或敖滋，采帮石膏墙钵 或粉刷石膏时，可起到自动调节室内空气湿度的呼吸作用，使居住舒适。 f 鳓冒循环稀溺。建筑石膏窳证生簸二永石膏，z - 农石膏蔽浇霹秀生戒半农 石膏，如此，可形成石膏资源的循环利用。 重庆大学博士学位论文 石膏材料的上述特点，使其在2 0 世纪8 0 年代以来成为国际上推崇发展的绿 色建筑材料。 1 2 我国石膏工业现状和发展前景 我国是石膏资源大国，天然石膏储量达6 0 0 亿吨，居世界第一位，此外还有 大量的化学石膏，具备发展石膏建材的资源优势。我国石膏建材业起步于7 0 年代， 石膏材料的性能特点逐渐被认识和接受，9 0 年代以来获得较快的发展速率，已形 成石膏板材、石膏砌块、粉刷石膏、模型石膏、石膏装饰材料等系列产品，其产 量见表1 1 。 表1 1 石膏建材年产量 t a b l e1 1t h ea n n u a lo u t p u to f g y p s u mm a t e r i a l s 纸面石膏板装饰石膏板石膏砌块粉刷石膏模型石膏 品种 ( 万m 2 ) ( 万m 2 ) ( 万m 2 ) ( 万t )( 万0 产量 2 5 0 0 0 2 0 0 0 0 5 0 08 01 2 0 与发达国家相比，我国石膏建材业尚处于低水平发展阶段，发达国家8 0 年代 以来已形成较完整的石膏建材工业体系，如美国年产2 5 亿m 2 纸面石膏板，日本 没有天然石膏资源，但其石膏板年销售量也超过6 亿m 2 ，德国、法国、英国普遍 采用粉刷石膏作内墙抹灰和腻子，其市场份额超过5 0 。我国石膏胶凝材的产量 不到水泥的1 ，而发达国家的这个比例是1 0 - 2 5 ，其人均石膏消费量只有发达 国家的5 1 0 ，与印度等发展中国家也有很大差距，与我国石膏资源第一大国的 地位很不相称。 近年来，我国传统建材，尤其是墙体材料的结构调整、建筑节能的兴起、可 持续发展战略的实施为石膏基材料的发展注入了新的活力，带来前所未有的发展 机遇。我国建材工业发展规划将石膏建材列为重点发展的新型建材，预计未来较 长时期将保持1 0 以上的速度增长。 1 3 石膏晶体特性和外加剂对石膏晶体形貌的影响 建筑石膏水化生成的二水石膏是含有两个结晶水的硫酸钙( c a s 0 4 2 h 2 0 ) ， 由c a 2 + 和s 0 4 2 - 组成的离子结合层与水分子层交替形成的层状结构( 如图1 1 所示) ， c 2 + 联结 s o 。】2 。四面体构成双层的结构层，而h 2 0 分子则分布于双层结构层之间。 c a 2 + 的配位数为8 ，除与属于相邻的四个f s 0 4 2 中的6 个0 2 。相联结外，还与2 个 h 2 0 分子联结。在离子结合层内部是由正、负离子的相互作用而产生的结合力， 在水分子层内部，则是由偶极子与偶极子的相互作用而产生的结合力；水分予层 2 与离子结合层之间，则怒由离子和偶极予的相互作用而产生的结合力。半水石膏 豹六方菇俸在c 辘方囊平毒亍蓑 翔，( 1 e l ) 嚣表示了疆静开簸毪，因魏半求石膏赫 体在c 轴方向发达，表现出易量针状的结晶性质b 一1 。 o 勉 c ah 柏 s o 蓬1 1 = 农匿膏鳇赭体缝憨 f i g1 ac r y s t a ls t r u c t u r eo fg y p s u m 髫1 2 采敬蛙麴双剿对称单群石蠢晶体 f i g i 2u n m o d i f i e d