石膏基自流平中天然硬石膏的凝结硬化及其活性激发

(1)硬石膏的水化硬化 硬石膏的化学组成主要是CaSO4﹐属于正交晶系。根据无水石膏结晶水含量及水化活性的不同﹐硬石膏可分为α、β、7三种。二水石膏在加热过程中当温度升至200℃时﹐半水石膏首先转变为7‐CaSO4﹐并含有比例很小的结晶水﹐其亲水性强﹐在潮湿空气中可转变为半水石膏﹔温度升至300〜700℃时﹐7‐CaSO4转变为β‐CaSO4﹐同时形成一种很致密的稳定的结晶相。β‐CaSO4即天然硬石膏﹐具有潜在的水化活性﹐但其水化速率缓慢﹔当二水石膏经1100℃以上高温煅烧后﹐即形成不具有水化活性的α‐CaSO4硬石膏匚29〜32⏋。

天然硬石膏水化硬化为二水石膏是一个热力学自发过程 (25℃时∆G为一18kJ∕m○l)﹐这是硬石膏作为建筑材料使用的化学基础﹐但在实际应用中凝结硬化缓慢。将天然硬石膏磨成细粉﹐加水调和后也能较缓慢地水化硬化﹐且在25〜30℃的室温干燥条件下强度不断增长﹐28d抗压强度能达到14·3〜17·1MPa。研究发现﹐约有20%左右的硬石膏水化生成二水石膏。这是由于天然硬石膏中往往含有其他成分﹐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。但总的来说﹐天然硬石膏本身的胶凝性很差﹐能够达到的强度有限﹐在很多情况下不能满足使用要求﹐一般需要采取措施提高其活性。

(2)硬石膏的活性激发 采取措施提高硬石膏的活性﹐通常也称为激发﹐即采用一定的方法加速其水化硬化过程的反应速率。天然硬石膏的活性激发主要有机械力化学法、热化学法和外加剂激发法等。前两种方法有时也并称为物理活性激发。机械力化学法主要是通过机械粉磨增大物料比表面积﹐增加反应的可能性。热化学法是通过适当温度煅烧硬石膏﹐使其晶格畸变﹐激发其水化活性。这两种方法激发硬石膏活性的效能较低﹐仍不能使天然硬石膏达到实际使用要求﹐因此需要在天然硬石膏中掺人激发剂进行化学活性激发。
外加剂激发法是通过改变硬石膏水化硬化模式达到激发其活性的目的。在硬石膏中加人某些无机物或有机物以改变其无水石膏相的溶解度或改变它的溶解速度。在这些外加剂的激发作用下﹐硬石膏水化硬化能力增强﹐凝结时间缩短。根据激发性能不同﹐激发剂可分为硫酸盐激发剂、碱性激发剂以及高炉矿渣和粉煤灰等复杂化合物。
(3)硬石膏激发剂 图6‐23展示岀部分激发剂对天然硬石膏水化率的影响 (即激发效果)。
(4)激发剂激发硬石膏活性机理 硬石膏具有组成络合物的能力﹐在有水和盐存在时﹐硬石膏表面生成不稳定的复杂水化物﹐然后此水化物又分解为含水盐类和二水石膏。正是这种分解反应生成的二水石膏不断结晶﹐使浆体凝结硬化。

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