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以料浆流动性及凝结时间为指标，利用扫描电镜、水化微量热仪等分析了生石膏掺量及其比表面积对熟石膏性能的影响。结果表明：生石膏可以缩短石膏的水化诱导期，促凝效果显著；随着生石膏掺量的增加，石膏硬化浆体密度和强度先增大后减小；当生石膏掺量较少时，二水石膏晶体间搭接紧密，强度提高；当生石膏掺量较多时，二水石膏晶体多呈细小、片状，晶体间搭接稀疏，强度降低；随着生石膏比表面积的增大，其对熟石膏促凝效果的提高率显著降低。当生石膏比表面积为1.m2/g，掺量为0.5%时，初、终凝时间分别为1.4、4.7min，既能高效发挥促凝作用，满足高速生产要求，又避免生石膏过度粉磨而增加电耗，保证产品质量。

纸面石膏板是将石膏料浆连续浇注在2层护面纸之间，再经过成型、切断、干燥而成的一种建筑板材。石膏料浆的流动性和凝结时间是影响石膏板成型的重要因素，受原料品质、煅烧工艺、粒径分布、各种外加剂及制备工艺等的影响。现代化石膏板工厂的生产速率高达m/min，为满足生产需求，需要更高效的促凝剂。

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目前，纸面石膏板生产的促凝剂主要有生石膏与硫酸钾2种。硫酸钾的作用是通过提高料浆中硫酸根离子的浓度，使其更易达到硫酸钙析出的过饱和度，从而增加水化速度，缩短料浆凝结时间，但钾离子的含量高，会增大石膏板的吸湿性，损害护面纸与石膏芯的粘接性能，也会降低纸面石膏板的强度。采用生石膏作为促凝剂不会在体系中引入其他杂质，也不会影响纸面石膏板的粘接性能。当前，纸面石膏板生产具有高速化、连续化、智能化的特点，促凝剂是实现高速连续生产的必需外加剂。生石膏掺量与比表面积是实际生产中尤为重要的基本参数。本研究以料浆流动性及凝结时间为指标，探讨生石膏掺量及比表面积对熟石膏性能的影响。

1实验

1.1原材料

熟石膏：某石膏板厂生产，其主要化学成分如表1所示。

生石膏：采用石膏板经破碎、筛除护面纸后的石膏颗粒，通过球磨机粉磨后获得，在石膏板生产中可作为促凝剂使用。比表面积为0.5~2.5m2/g。

1.2实验方法

参照GB/T.4—《建筑石膏净浆物理性能》、GB/T.3—《建筑石膏力学性能的测定》测试石膏料浆的凝结时间、流动度及强度。采用QuantaFEG（INCAXMAX50）型环境扫描电镜（能谱仪）观测石膏颗粒的表面形貌。参照GB/T—《气体吸附BET法测定固态物质比表面积》测试促凝剂的比表面积，所用设备为康塔AutosorbStation4比表面积及孔径分布分析仪。采用TAMAir8的八通道微量热仪测试石膏的水化放热。使用QXQM-2全方位行星球磨机制备不同比表面积的生石膏。

实验固定环境温度23℃、相对湿度50%、水膏比为0.65。

2结果与讨论

2.1生石膏掺量对料浆性能的影响

生石膏作为促凝剂，影响料浆流动度、凝结时间、强度等，生石膏掺量（按占熟石膏质量计）对料浆性能的影响见表2，其中生石膏比表面积为0.m2/g。

由表2可以看出：

（1）随着生石膏掺量的增加，料浆的凝结时间明显缩短，流动度显著减小。当生石膏掺量为0.5%时，与未掺生石膏的空白样相比，流动度减小了10.5%，凝结时间缩短了70%以上；但随着生石膏掺量进一步增加，促凝效果提高率显著降低。

（2）随着生石膏掺量的增加，硬化体密度与强度均呈现先提高后降低的趋势。当生石膏掺量为0.5%时，与空白样相比，硬化体的强度提高了30%以上，密度变化不大；当生石膏掺量为1.5%时，硬化体强度较0.5%掺量时的显著降低。

图1为水化30d石膏硬化体的SEM照片。

图1水化30d石膏硬化体的SEM照片

由图1可见，不掺生石膏时，石膏料浆的凝结时间长，晶体充足生长，多为长而厚的针状，晶体间纵横交错，相互搭接，但晶体间孔隙较大，因此硬化体的密度和强度较低。当掺加0.5%~1.5%生石膏时，生石膏为半水石膏水化提供二水石膏晶种，加速石膏料浆凝结，故晶体生长不充分，多为短小、细长的针状，但晶体间搭接紧密，提高了硬化体的密度和强度。当生石膏掺量较高（1.5%）时，水化形成的片状二水石膏晶体较多，晶体间搭接减少，硬化体的抗折与抗压强度降低；另一方面，生石膏作为胶凝体系中的无效成分，掺量过高也会影响硬化浆体的力学性能。

综上可知，随着生石膏掺量的增加，料浆流动度降低，凝结时间缩短；硬化体密度和强度先提高后降低。当生石膏掺量适宜时，生石膏将晶种作用最大化，此时形成的二水石膏晶体呈细小针状，晶体间搭接紧密，石膏硬化体强度最高。

2.2生石膏比表面积对料浆性能的影响

不同比表面积生石膏的SEM照片见图2。生石膏掺量为0.5%时，生石膏比表面积对料浆性能的影响见表3。

图2不同比表面积生石膏的SEM照片（×）

由图2可以看出，比表面积为0.m2/g的生石膏A颗粒较大，大部分粒径为2~6μm，颗粒表面附着少量的微小颗粒；比表面积为1.m2/g的生石膏B与比表面积为2.m2/g生石膏C颗粒较小，大部分粒径为0.2~1.0μm，相互堆积、团簇，零散存在少量大颗粒。生石膏中只有这些微小的颗粒才能发挥晶种作用。

由表3可以看出，随着生石膏比表面积的增大，料浆的流动度减小，凝结时间缩短，但促凝效果提高率显著降低。生石膏比表面积为1.m2/g时，料浆流动度降低了10.53%，凝结时间缩短了约80%，与比表面积为0.m2/g的相比，料浆凝结时间仅缩短了10%，与比表面积为2.m2/g的相比，料浆凝结时间仅差3%。比表面积对石膏水化放热速率的影响如图3所示。

由图3可见，掺入生石膏后，熟石膏的水化诱导期缩短，水化放热速率峰值位置前移。其中，当掺入生石膏A时，达到石膏水化放热速率峰值的时间由24min缩短至21.7min；当掺入生石膏B、C时，达到峰值的时间分别缩短至20.4、19.3min；当生石膏比表面积过大时（生石膏C），促凝效果提高率显著降低，这与表3中凝结时间变化规律一致。一方面，生石膏颗粒越小，越易团聚，不易分散，如图2（c）所示，部分生石膏起不到晶种效果；另一方面，生石膏比表面积越大，与空气接触面越大，小颗粒越易被湿润、溶解，降低或失去晶种作用。生石膏B的比表面积最佳，既能高效地发挥促凝作用，满足纸面石膏板连续高速的生产需求，又能避免促凝剂粉磨电耗过高而造成浪费。

3结论

（1）当生石膏比表面积为0.m2/g时，随着生石膏掺量的增加，料浆的凝结时间明显缩短，流动度显著减小。当生石膏掺量为0.5%时，凝结时间缩短了70%以上，此掺量促凝效率最高。

（2）随着生石膏掺量的增加，硬化体密度与强度均先提高后降低。当生石膏掺量为0.5%时，与空白样相比，硬化体抗压、抗折强度提高了30%以上，密度变化不大。

（3）随生石膏比表面积的增大，料浆流动度降低，凝结时间缩短，但促凝效果提高率显著降低。生石膏比表面积为1.m2/g时，凝结时间缩短了约80%，促凝效果最好。

（4）当生石膏比表面积为1.m2/g、掺量0.5%时，能高效地发挥促凝作用，既能满足高速生产要求，又避免因促凝剂过度粉磨而增加电耗，同时保证产品质量。

作者：武汉理工大学梁云飞

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