通过对水泥水化机理的分析和收集相关文献，发现石膏掺量受石膏品种和水泥品种的影响。采用定性分析的方法，对比水泥中不同石膏掺量的影响，提出水泥中的石膏存在绝对最佳掺量和相对最佳掺量。

石膏掺量显著影响水泥性能，但两者并不成正比关系。石膏掺量少于1.5%时,水泥水化难以得到控制,水泥产生急凝；只有将掺量增加到1.5%~2.5%之间时,石膏的缓凝作用明显；当掺量大于2.5%时，不但对增进缓凝效果作用不大，多余的石膏还会在水泥水化后期与水泥水化物继续反应，形成二次钙矾石，甚至影响水泥的稳定性。在水泥工业生产中，在熟料中掺入石膏，在试验条件相同的情况下，改变石膏掺量，针对不同龄期的强度、水泥的凝结时间方面进行试验。考虑不同龄期的情况，依照抗压强度和SO3含量的关系曲线，选择最高强度值下对应的SO3掺加量，作为最佳石膏掺量。

1水泥水化原理

水泥一旦加水搅拌，熟料中矿物含量最高的C3A会迅速参与反应，C3S也渐渐参与反应，初步水化的宏观表现为温度升高和水泥稠化。如果在生产制备水泥时没有加入石膏或者石膏掺量不足以参与水化反应时，短时间内水泥会发生凝结硬化，导致施工困难，甚至无法施工，所以，需要加入适量的石膏，改善水泥的初凝终凝时间等性能，达到正常施工的标准。考虑石膏掺量的影响，分析C3A水化的水化过程:①石膏掺量不足:当掺量为零，石膏未参与水化过程，未能与C4AH13发生反应，水泥加水后迅速稠化，甚至无法施工。在石膏掺量为零时，C3A水化生成C2AH8和C4AH13，在水化热的促进作用下，C2AH8和C4AH13继续转化为稳定状态的C3AH6。当T80℃时，C3A直接转化为C3AH6。另一方面，当石膏掺量不足，C3A仍有剩余时，水化物C4AH13与已经水化生成的钙矾石（AFt）反应，生成单硫型水化硫铝酸钙（AFm）；②石膏掺量适量:首先反应生成C4AH13，然后与掺入的石膏发生反应，生成钙矾石（AFt），有效限制了水化速率，对水泥的凝结时间有明显的改善作用；③石膏掺量较多:石膏掺量较多时，当水泥水化结束，石膏仍有剩余，此时石膏对水泥的缓凝作用效果提升不明显，并且在水泥成品检验时会发现安定性不良的水泥。

2石膏掺量对水泥性能的影响

在建筑中,作为胶凝材料的水泥承担重要角色，诸多因素对其性能产生影响，比如石膏掺量:①对于同种水泥和同种石膏，其他试验条件相同时，不同掺量对水泥性能有影响且存在最佳掺量;②对于同种掺量和同种石膏，其他试验条件相同时，该掺量对不同水泥的性能有不同程度的影响且最佳掺量有所差异；③对于同种水泥和同种掺量，其他试验条件条件相同时，由于石膏种类的不同，该掺量对水泥的性能有不同程度的影响且最佳掺量有所差异。

3最佳石膏掺量的确定

最佳石膏掺量既可以理解为理论计算和试验验证得到的绝对最佳石膏掺量，也可以理解为满足工程所需的相对最佳石膏掺量。

1）绝对最佳石膏掺量。所谓绝对最佳石膏掺量,是指水泥中掺入的石膏完全参与水化刚好消耗殆尽、水泥的凝结时间满足正常施工需要的最佳石膏掺量。确定最佳石膏掺量，具体做法为试验法。试验如下:最佳石膏掺量很难通过理论计算得到精确结果,大多采用试验的方法确定。由于产物C4AH13和C2AH8在水化热的促进作用下难以保持24h，继续参与水化，在12~24h内进入减速期，达到24h时水泥水化基本结束，所以一般以24h石膏刚好消耗完SO3为最佳[3]。在试验时，按标准的方法对凝结时间及不同龄期强度值进行测定,作出SO3含量与凝结时间和水泥强度的曲线图。在凝结时间正常区域所对应的SO3含量范围内，找出各龄期最高强度所对应的SO3含量，即为最佳石膏含量。也就是说，其他试验条件相同，唯一改变石膏掺量，检测凝结时间与强度,以前者适宜，后者的3d和28d强度最高为最佳石膏掺量。

2）相对最佳石膏掺量。相对最佳石膏掺量是一个相对值。理论计算得到的最佳石膏掺量是纯粹的数值，而试验得到的最佳掺量也是特定条件下的最佳掺量，在指导应用时，由于石膏品质等因素的影响，此时的掺量与计算和试验得到的最佳掺量存在偏差,所以需要根据具体情况做出适当的调整，这就是相对最佳石膏掺量。相对最佳石膏掺量不仅与熟料矿物组成有关,而且与碱含量和Al2O3含量有关。当熟料中C3A含量或碱含量高时都应提高石膏掺量，是因为熟料中的碱（Na2O、K2O）水化产生NaOH、KOH，水化物会与石膏发生反应，消耗一部分石膏。

4总结

综合研究可知,水泥性能受石膏掺量的影响，最佳掺量随石膏种类的改变而发生变化，因为不同种类的石膏，即使掺量相同，对水泥性质的影响也会不同；相同的石膏掺量，对于不同性质的水泥的影响不同，相应的，不同水泥的最佳掺量也有所差异。最佳石膏掺量一般取1.5%~2.5%；理论计算得到的石膏最佳掺量在实际工程中应用时需经试验验证，并根据工程需求作出适当调整。

河南大学土木建筑学院黄伟笑

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