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石膏相组成分析仪在建筑石膏相组成分析中的应用

陈鹏刘青松张明权

摘要：建筑石膏的相组成对石膏的各种性能指标具有重要的影响，分析建筑石膏的相组成对建筑石膏的生产应用具有指导性的意义。本文利用冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪对建筑石膏相组成进行分析，试验证明冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪是一种用于建筑石膏相组成分析的简便而高效的方法。

关键词：建筑石膏三相分析冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪

1前言

在建筑石膏中，相组成是指独立存在于混合料中的矿物成份，通常是指以半水石膏（HH）为主，含有可溶性无水石膏（AⅢ）和二水石膏（DH）等的多组分的混合物。实践表明，建筑石膏的各种性能与其内部半水石膏、可溶性无水石膏和残存二水石膏三相的比例有关，不同的三相比例对建筑石膏的质量有不同的影响，如建筑石膏的标准稠度、凝结时间、抗拉强度等指标。因此，相组成的研究对于合理利用建筑石膏、充分发挥其优异的工艺性能有着重要的意义。石膏相分析就是运用物理和化学相结合的方法，定量测出石膏的三相成分。

目前行业中常用的相组成分析方法是《GB/T-建筑石膏相组成分析方法》中规定的烘箱法（以下简称A法）和水分测定仪法（以下简称B法）。这两种方法中，A法是仲裁方法，实施过程需要反复的称量、恒重、计算，操作繁琐，测试周期长，对化验员的专业度和环境要求极高；B法测试效率虽有大大提高，操作过程在一定程度上简化了一部分，但仍然需要反复的称量、计算，周期性也较长，同时对化验人员素质要求也较高。

本文采用冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪，对建筑石膏的相组成进行分析，并与标准方法进行对比，验证冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪在石膏三相分析中的简便性、效率性、实用性。

（图1市售脱硫建筑石膏）

2建筑石膏为何要进行相组成分析

在建筑石膏的工业生产中，要想获得单一矿物成份的物料是很困难的，一般都是几种材料的组合。在这些组合中各相含量的比例关系将极大地影响材料的工艺性能，不合理的比例关系将使材料工艺性能和物理性质变坏，甚至成为废品。例如无水石膏太多，则材料工艺性能极不稳定，必须经陈化处理才能用；若二水石膏太多，或者凝结时间过快而无法成型，或者干脆不凝固而成为废品。所以在生产过程，特别是燃烧设备试运行阶段，需要随时进行相分析，根据相分析的数值，调整工艺参数，以便获得好的相组成。

3建筑石膏相组成分析方法的基本原理

建筑石膏的主要成分二水石膏在常温下是稳定相，但是随着温度的升高和外界条件的改变，可得到半水石膏、Ⅲ型无水石膏及Ⅱ型无水石膏，而它们在不同条件下水化情况也有差别。建筑石膏的相分析方法即根据其中各相所具有的水化或脱水的特性而制定的。

①建筑石膏中的可溶性无水石膏（AⅢ)

可溶性无水石膏（AⅢ)具有吸湿性，其吸收空气中的水可以转化为半水石膏（HH），因此可溶性元水石膏（AⅢ)与附着水不会同时存在于样品中。可溶性无水石膏（AⅢ)在95%的乙醇水溶液中能水成半水石膏，在同等条件下半水石膏（HH）不能水化成二水石膏（DH），因此可通过测定可溶性无水石膏（AⅢ)在95%乙醇水溶液中水化的增量来计算其含量。其水化反应式如下：

按化学反应式计算可溶性无水石膏（AⅢ)含量。

若样品中无可溶性无水石膏（AⅢ)存在时，样品烘干前质量大于烘干恒重后的质量，可算出附着水的质量分数。

②建筑石膏中的半水石膏（HH)。

半水石膏（HH)和可溶性无水石膏（AⅢ)在纯水中可全部水化为二水石膏（DH），测定建筑石膏在纯水中的水化增量，即测定半水石膏（HH)和可溶性无水石膏（AⅢ)形成二水石膏（DH）的总量，减去①原理测得的可溶性无水石膏（AⅢ)的含量(当不含无水石膏（AⅢ）相时，应加上附着水被烘出的质量损失），即可计算出半水石膏（HH）的含量。其水化反应式如下：

③建筑石膏中残留的二水石膏。

将建筑石膏加热到℃或以上，二水石膏（DH)脱水变成可溶性无水石膏（AⅢ），其脱水总量为二水石膏（DH）与半水石膏（HH）、附着水的脱水量的总和，减去半水石膏（HH）与附着水的脱水量（当不含附着水时，直接减去半水石膏（HH）的脱水量），即可计算出残留的二水石膏（DH）的含量。其加热脱水反应式如下：

4冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪原理

冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪采用国标干燥失重法原理，通过特制加热系统快速地干燥样品，并结合建筑石膏相组成分析方法基本原理（第3节），将繁琐的操作步骤整合为一套操作流程，实现了全自动快速分析建筑石膏三相的目的。

5试验部分

本试验分别使用国标烘箱法（A法）、冠亚牌CS-水分测定仪法（B法）和冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪法，对建筑石膏相组成进行分析，对比操作步骤和测试时间，验证冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪（图2）在建筑石膏相分析中的实用性。

（图2冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪）

5.1试验设备与试验材料

5.1.1试验设备

5.1.1.1电热鼓风干燥箱（以下简称烘箱）

型号：-1A；

制造商：康恒仪器有限公司；

控温范围：室温+5~℃；

波动度：±1%℃。

5.1.1.2电子天平

型号：AS/C/1；

制造商：欧洲瑞德威RADWAG；

感量：0.1mg。

5.1.1.3水分测定仪

型号：CS-型；

制造商：深圳市冠亚技术科技有限公司；

称重精度：1mg；

读数精度：0.%。

5.1.1.4石膏相组成分析仪

型号：CS-GL型；

制造商：深圳市冠亚技术科技有限公司；

称重精度：1mg；

读数精度：0.%。

5.1.1.6装有硅胶的玻璃干燥器

5.1.1.6称量瓶

直径50mm，高度30mm。

5.1.2试验材料

5.1.2.1材料名称：脱硫建筑石膏（市售）；

5.2冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪法

试验前的准备：试验样品必须按照《GB/T-建筑石膏相组成分析方法》中第7章规定的方法处理；试验用分析试剂需符合《GB/T-建筑石膏相组成分析方法》中第4章之规定。

5.2.1冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪操作步骤

5.2.1.1附着水与可溶性无水石膏（AⅢ）：

①连接电源，放入空样品盘，开机，选择“附着水和可溶性无水石膏（AⅢ）含量”，设定温度测试温度50℃；选择“半水石膏含量”，设定温度测试温度50℃；选择“无水石膏含量”，设定温度测试温度℃；

②再次选择“附着水和可溶性无水石膏（AⅢ）含量”，置零，放置20g砝码进行仪器称量校准，取出砝码，待称量显示“0.g”；

③在样品盘称取5g试样，按“记录起始重量”键；

④顺着样品盘边缘缓慢加5mL95%乙醇溶液，轻轻摇晃样品盘使试样湿润均

匀，按“10min倒计时开始”键，此时不能合上加热装置；

⑤倒计时结束仪器会发出蜂鸣报警声，合上加热装置，按“开始测试”键，仪器开始测定“附着水和可溶性无水石膏（AⅢ）含量”；

⑥测试完毕后，仪器自动报警，按“下一步”，进行对“半水石膏（HH）含量”测试。

5.2.1.2半水石膏（HH）含量的测定：

①放入空置样品盘，按“置零”，待仪器称量显示“0.g”时，在样品盘称取5g试样，按“记录起始重量”键；

②顺着样品盘边缘缓慢加入5mL蒸馏水，轻轻摇晃样品盘使试样湿润均匀，按“2h倒计时开始”键，此时不能合上加热装置；

③倒计时结束时，仪器会发出蜂鸣报警声，合上加热装置，按“开始测试”键，仪器开始测定“半水石膏（HH）含量”；

④测试完毕后，仪器自动报警，按“下一步”，进行对“二水石膏（DH）含量”测试。

（图3半水石膏测试完成后样品状态）

5.2.1.3二水石膏（DH）含量的测定：

①放入空置样品盘，按“置零”，待仪器称量显示“0.g”时，在样品盘称取5g试样；

②合上加热装置，按“开始测试”键，仪器开始测定“二水石膏（DH）含量”；

③测试完毕后，仪器自动报警，按“下一步”键，读取仪器显示建筑石膏相组成陈分的最终结果。

5.2.2冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪测试结果见表1（测试时间指石膏相组成分析仪工作时间、水化静置时间）：

（表1冠亚牌CS-GL石膏相组成分析方法测试结果）

5.2.3冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪特点

①CS-GL石膏相组成分析仪将繁琐的操作步骤整合为一套全自动操作模式，无需反复称量、计算，大幅简化了分析步骤，避免了因人为操作、计算失误而产生的误差；

②CS-GL石膏相组成分析仪具有快速、可靠、效率高、能耗低的性能特点，保障了测试结果的准确性，大幅提高了建筑石膏相组成分析的效率，更符合节能环保的绿色发展观；

③CS-GL石膏相组成分析仪采用高分辨率的液晶触摸屏，可以同时显示所有相组成的分析数据，同时可以打印出这些相组数据，极大的方便了石膏相组成分析的应用和研究；

④CS-GL石膏相组成分析仪具备人性化的倒计时提醒功能，无需专人守护，极大的解放了测试人员的工作效率。

5.3烘箱法（A法）

按照《GB/T-建筑石膏相组成分析方法》中烘箱法（A法）操作步骤，对市售建筑石膏相组成进行分析。测试结果见表2所示（测试时间包含称量瓶恒重时间、烘干时间、冷却时间、样品恒重时间、水化静置时间）。

（表2烘箱法测试结果）

5.4水分测定仪法（B法）

按照《GB/T-建筑石膏相组成分析方法》中水分测定仪法（B法）操作步骤，对市售建筑石膏相组成进行分析。测试结果见表3所示（测试时间包含烘干时间、冷却时间、样品恒重时间、水化静置时间）。

相组成

试验次数

附着水（%）含量（%）

可溶性无水石膏（AⅢ）含量（%）

半水石膏（HH）含量（%）

二水石膏（DH）含量（%）

相含量平均值

0

25.86

53.80

2.81

平均测试时间（s）

0

0.56

2.66

0.06

试验总耗时（h）

3.28

（表3水分测定仪法测试结果）

5.5数据分析

6结果与讨论

⑴对比三种方法的操作步骤，冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪法将繁琐的试验步骤全部通过一台石膏相组成分析仪仪器完成，试验过程无需反复称量、计算，自动称量、自动计算，测试结束后直接显示最终结果；A法需要反复的称量、恒重、计算，操作极其复杂；B法虽在一定程度上简化了操作过程，但仍需反复的称量、计算；因此使用冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪，能够大幅简化试验操作流程，缩短和避免繁琐的操作步骤，提升测试结果的准确性与稳定性，同时能够节约人力、时间能耗，降低企业成本，体现了节能环保的科学发展观；

⑵在图4中，对比三种方法的测试时间，冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪法测试时间为2.5h；A法测试时间为24.2h；B法测试时间为3.28h。因此使用冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪，能够极大地提高石膏三相的分析效率，能够满足企业快速生产检测的需求，有利于企业对产品品质的控制及改进，提高企业经济效益；

⑶冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪采用高分辨率的液晶触摸屏，可以同时显示所有的相组成分析数据，并且可以同时打印这些相组数据，同时具备倒计时提醒功能（图5），有利于企业形成标准的检验、追溯流程；

（图5冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪倒计时提醒界面）

⑷借助冠亚牌CS-GL石膏相组成分析仪加热均匀稳定的特性，利用其具有快速、可靠、效率高、能耗低的性能特点，有利于该种相分析方法的广泛推广，有利于建筑石膏相组成与性能之间的关联性研究，推动该领域理论研究的发展，指导石膏基建材的应用，同时有利于企业减少能耗、控制成本，更贴合国家提倡的节能减排绿色发展观。

参考文献：

[1]国家市场监督管理总局,中国国家标准化管理委员会,《GB/T-建筑石膏相组成分析方法》,中国标准出版社,.

[2]谈晓,曹禹,叶蓓红,徐亚玲,《脱硫建筑石膏三相分析方法研究及应用》,《粉煤灰》年06期，-X()06-5-04.

[3]上海市建筑科学研究院（集团）有限公司,《一种建筑石膏的快速相组成分析方法》,(19)中华人民共和国知识产权局,CNB.

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