(1)硬石膏的水化硬化 硬石膏的化學(xué)組成主要是CaSO4﹐屬于正交晶系。根據(jù)無水石膏結(jié)晶水含量及水化活性的不同﹐硬石膏可分為α、β、7三種。二水石膏在加熱過程中當(dāng)溫度升至200℃時(shí)﹐半水石膏首先轉(zhuǎn)變?yōu)?‐CaSO4﹐并含有比例很小的結(jié)晶水﹐其親水性強(qiáng)﹐在潮濕空氣中可轉(zhuǎn)變?yōu)榘胨喋r溫度升至300?700℃時(shí)﹐7‐CaSO4轉(zhuǎn)變?yōu)棣漏\CaSO4﹐同時(shí)形成一種很致密的穩(wěn)定的結(jié)晶相。β‐CaSO4即天然硬石膏﹐具有潛在的水化活性﹐但其水化速率緩慢﹔當(dāng)二水石膏經(jīng)1100℃以上高溫煅燒后﹐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為二水石膏是一個(gè)熱力學(xué)自發(fā)過程 (25℃時(shí)?G為一18kJ∕m○l)﹐這是硬石膏作為建筑材料使用的化學(xué)基礎(chǔ)﹐但在實(shí)際應(yīng)用中凝結(jié)硬化緩慢。將天然硬石膏磨成細(xì)粉﹐加水調(diào)和后也能較緩慢地水化硬化﹐且在25?30℃的室溫干燥條件下強(qiáng)度不斷增長﹐28d抗壓強(qiáng)度能達(dá)到14·3?17·1MPa。研究發(fā)現(xiàn)﹐約有20%左右的硬石膏水化生成二水石膏。這是由于天然硬石膏中往往含有其他成分﹐可能有活化作用﹔同時(shí)磨細(xì)過程能使硬石膏部分活化﹐促進(jìn)水化能力。但總的來說﹐天然硬石膏本身的膠凝性很差﹐能夠達(dá)到的強(qiáng)度有限﹐在很多情況下不能滿足使用要求﹐一般需要采取措施提高其活性。

(2)硬石膏的活性激發(fā) 采取措施提高硬石膏的活性﹐通常也稱為激發(fā)﹐即采用一定的方法加速其水化硬化過程的反應(yīng)速率。天然硬石膏的活性激發(fā)主要有機(jī)械力化學(xué)法、熱化學(xué)法和外加劑激發(fā)法等。前兩種方法有時(shí)也并稱為物理活性激發(fā)。機(jī)械力化學(xué)法主要是通過機(jī)械粉磨增大物料比表面積﹐增加反應(yīng)的可能性。熱化學(xué)法是通過適當(dāng)溫度煅燒硬石膏﹐使其晶格畸變﹐激發(fā)其水化活性。這兩種方法激發(fā)硬石膏活性的效能較低﹐仍不能使天然硬石膏達(dá)到實(shí)際使用要求﹐因此需要在天然硬石膏中摻人激發(fā)劑進(jìn)行化學(xué)活性激發(fā)。
外加劑激發(fā)法是通過改變硬石膏水化硬化模式達(dá)到激發(fā)其活性的目的。在硬石膏中加人某些無機(jī)物或有機(jī)物以改變其無水石膏相的溶解度或改變它的溶解速度。在這些外加劑的激發(fā)作用下﹐硬石膏水化硬化能力增強(qiáng)﹐凝結(jié)時(shí)間縮短。根據(jù)激發(fā)性能不同﹐激發(fā)劑可分為硫酸鹽激發(fā)劑、堿性激發(fā)劑以及高爐礦渣和粉煤灰等復(fù)雜化合物。
(3)硬石膏激發(fā)劑 圖6‐23展示岀部分激發(fā)劑對天然硬石膏水化率的影響 (即激發(fā)效果)。
(4)激發(fā)劑激發(fā)硬石膏活性機(jī)理 硬石膏具有組成絡(luò)合物的能力﹐在有水和鹽存在時(shí)﹐硬石膏表面生成不穩(wěn)定的復(fù)雜水化物﹐然后此水化物又分解為含水鹽類和二水石膏。正是這種分解反應(yīng)生成的二水石膏不斷結(jié)晶﹐使?jié){體凝結(jié)硬化。

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