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二水石膏的分子式是CaS04 2H2 0,從中可看出,它的化學結構式是有二個結晶水的硫酸鈣晶體。在不同條件的加熱處理中,其結構水容易脫出,成為各種晶體的半水石膏和無水石膏。

1簡介

當溫度在65℃時加熱,二水石膏就開始釋出結構水,但脫水速度比較慢。在107℃左右、水蒸氣壓達971mmHg時,脫水速度迅速變快。隨著溫度繼續升高,脫水更為加快,在l 70—l90℃時,二水石膏以很快的速度脫水變為α—半水石膏或β—半水石膏。當溫度繼續升高到220℃和320~360℃時,半水石膏則繼續脫水變為α可溶性的無水石膏。但220℃條件下生成的無水石膏比較容易在空氣中吸水變成半水石膏。在450一750℃期間變成的無水石膏則為不溶性無水石膏。這種無水石膏即我們通常說的「死燒"石膏;它很難溶於水,幾乎不凝結,而且不具有強度。在800℃時,無水石膏開始分解為CaO和SO2 加O2 等,這時的凝結能力主要是靠CaO的凝結作用而不是石膏了。這種分解在1050℃以後更為激烈,到1350℃才結束。在還原氣氛下,有利於CaSO4 的分解。

2溶解度

固化后的二水石膏,通過長期放置后,它在水中的溶解度會不會降低?不會的,固化后的二水石膏,通過長期放置後會脫水變成石膏,在資料顯示:二水石膏為2.08g/L,α-半水石膏為6.20g/L,β-半水石膏為8.15g/L,可溶性無水石膏為6.30g/L,天然無水石膏為2.70g/L。所以它的溶解度不會降低反而升高!

3應用

(1)經漂洗烘乾後用於水泥工業做緩凝劑;
(2)經漂洗甩干後用於生產普通β型石膏粉,並生產石膏砌塊、大板等石膏製品;
(3)直接用於農業,做土地的改良劑;
(4)直接用於築路材料。

4石膏

石膏是模型製作的主要原料,一般為白色粉狀晶體,也有灰色和淡紅黃色等結晶體,屬於單斜晶系,其主要成分是硫酸鈣,按其中結晶水的多少又分為二水石膏和無水石膏,陶瓷工業制模生產應用一般為二水石膏,就是利用二水石膏經過180攝氏度左右的低溫煅燒失去部分結晶水后成為乾粉狀,又可吸收水而硬化的特點。除天然石膏外,還有人工合成石膏。一般石膏調水攪拌均勻的凝固時間為2~3分鐘,發熱反應為5~8分鐘,冷卻后即成結實堅固的物體。
理論上石膏與水攪拌時進行化學反應需要的水量為18.6%;在模型製作過程中,實際加水量比此數值大的多,其目的是為了獲得一定流動性的石膏漿以便澆注,同時能獲得表面光滑的模型;多餘的水分在乾燥后留下很多毛細氣孔,使石膏模型具有吸水性。
吸水率是石膏模型一個重要的參數,它直接影響注漿時的成坯速度。陶瓷用石膏模的吸水率一般在38~48%之間。
石膏粉放置在乾燥的地方,使用時不要濺到水或車削下來的石膏,石膏袋子要乾淨,嚴防使用過的石膏殘渣或其它雜物混入袋中。

5性狀

通常為白色、無色,無色透明晶體稱為透石膏,有時因含雜質而成灰、淺黃、淺褐等色。條痕白色。透明。玻璃光澤,解理面珍珠光澤,纖維狀集合體絲絹光澤。解理極完全,和中等,解理片裂成面夾角為66和114的菱形體。性脆。硬度1.5~2。不同方向稍有變化。相對密度2.3。
偏光鏡下:無色。二軸晶(+)。2V=58。Ng=1.530,Nm=1.523,Np=1.521。隨溫度升高2V減小,在大約90℃時2V為零。

6結晶水

加熱時存在3個排出結晶水階段:105~180℃,首先排出1個水分子,隨後立即排出半個水分子,轉變為燒石膏Ca[SO4]?0.5H2O,也稱熟石膏或半水石膏。200~220℃,排出剩餘的半個水分子,轉變為Ⅲ型硬石膏Ca[SO4]?εH2O(0.06<ε<0.11)。約350℃,轉變為Ⅱ型石膏Ca[SO4]。1120℃時進一步轉變為Ⅰ型硬石膏。熔融溫度1450℃。

7結構

石膏及其製品的微孔結構和加熱脫水性,使之具優良的隔音、隔熱和防火性能。
石膏屬單斜晶系,解理度很高,容易裂開成薄片。將石膏加熱至100~200°C,失去部分結晶水,可得到半水石膏。它是一種氣硬性膠凝材料,具有 α和 β兩種形態,都呈菱形結晶,但物理性能不同。 α型半水石膏結晶良好、堅實; β型半水石膏是片狀並有裂紋的晶體,結晶很細,比表面積比 α型半水石膏大得多。
生產石膏製品時, α型半水石膏比 β型需水量少,製品有較高的密實度和強度。通常用蒸壓釜在飽和蒸汽介質中蒸煉而成的是 α型半水石膏,也稱高強石膏;用炒鍋或迴轉窯敞開裝置煅煉而成的是 β型半水石膏,亦即建築石膏。工業副產品化學石膏具有天然石膏同樣的性能,不需要過多的加工。半水石膏與水拌和的漿體重新形成二水石膏、在乾燥過程中迅速凝結硬化而獲得強度,但遇水則軟化。

8形成

用於建築材料生產的石膏,包括天然石膏和化學石膏。天然石膏有天然二水石膏(CaSO4?2H2O)和天然無水石膏(CaSO4)。天然二水石膏質地較軟,天然無水石膏質地較硬,故又稱為硬石膏。工業生產中常用的是天然二水石膏,一般提到「石膏」大多數情況下指的是天然二水石膏。
純凈的二水石膏是透明的或無色的,有纖維狀、針狀、片狀等晶體形態。天然二水石膏礦往往含有較多雜質,從產狀看,有透明石膏、纖維石膏、雪花石膏、片狀石膏、泥質石膏或土石膏。石膏中二水石膏所佔的含量,常稱為品位,以此來對石膏分級。一級石膏,含二水石膏95%以上,二級含二水石膏85%以上,三級含75%以上。生產建築石膏板材大都要用三級以上的石膏。
化學石膏,一般是指的各種工業生產中的副產品,是工業廢渣,其中含有一定數量的二水石膏,還含有較多雜質,稱呼這些石膏時習慣在其前面加上原主要產品類型或石膏來源類型的名稱,如磷石膏、氟石膏、排煙脫硫石膏、芒硝石膏等。
石膏有多種存在形態,石膏加熱以後會由二水石膏逐步轉化為另一種形態,吸濕以後,又會發生相反的變化。生產石膏建築製品就是依據石膏的這種性質。
石膏加熱脫水變成半水石膏(或其它型式脫水石膏),半水石膏加水拌合成石膏漿,石膏漿中的半水石膏等脫水石膏水化硬化又生成二水石膏,石膏漿入模就製成硬化的石膏製品了。
半水石膏凝結時間短,建築石膏4-8分鐘初凝,10-13分鐘終凝;高強石膏3-8分鐘初凝,15~30分鐘終凝。生產石膏建材製品的生產周期短,就是充分利用了石膏材料凝結硬化快的特性。
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