天然硬石膏活性激发及胶结材的制备 (1)

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1、1绪论了键合的稳定性，并且有两个自由端可以成键，因而促进了该晶面的快速生长，(111)面显露面小，容易消失【4】。二水石膏的结晶形貌见图1．2。土llll030l叠D图1．2二水石膏的结晶形貌嘲Fi91．2ThemorphologyofgypsumcrystalsEdil增erl9】发表了关于某些添加离子对石膏结晶面产生的影响，石膏在一定的过饱和状态下Ca2+先露出的(111)面上吸附N03’、HS04促进结晶成长，展示了平面化的倾向。由Ca2+[s04]厶形成的(110)面正负离子相吸，而OHj左(010)面进行选择性吸附，限制晶体成长，一

2、在010)面吸附增大结晶。因此，对于不同的外加剂，它们的分子结构中存在的官能团对于石膏晶面的吸附作用也会有很大的差别【101。在二水石膏结晶格子中Ca-O原子间距为2．57-2．59A，Ca-Ca原子间距为6．28A吼而硬石膏结晶格子中Ca-O为2．52．2．55A，Ca-Ca为6．24A，两者都比二水石膏相中相应的原子间距短和致密。由结晶结构学知道，硬石膏的晶格能为2625Kcal／mol，比二水石膏的晶格能大301kcal／mol，所以硬石膏结晶格子紧密，具有很高的稳定性，其水化硬化能力差也正是其本身所固有的结晶结构的反映。硬石膏本身胶凝

3、性很差，水化硬化速度很慢。同时，硬石膏制品有较大的膨胀性。这些原因限制了对其的利用。我国硬石膏资源十分丰富，在我国已探明的石膏储量中，其约占石膏资源总3厄睁重庆大学硕士学位论文量的42．60嘣11】。全国硬石膏总的远景储量近300亿T，工业储量20亿T，居世界前列。我国几个主要硬石膏矿区所产硬石膏的化学成分，见表1．1【121。表1．1几种产地硬石膏的化学成分Tablel．1Chemicalcompositionofanhydritesampleindifferentproducingam化学成分，％产地CaOS03MgOSi02A1203F

4、e203K20Na20结晶水重庆三圣39．5054．161．362．830．23O．030．060．75南京39．3649．332．451．13O．06O．023．87太原37．9545．981．271．780．190．144．52邵东33，0944．582，39“．032．991．22O

5、25O．241．401．2国内外研究及应用现状1．2．1国内外对硬石膏的研究我国是世界上天然石膏蕴藏量最多的国家之一，总量达到600亿t以上。矿产分布主耍在华东区、中南区、华北区、西北区、西南区、东北区等六大区。第一位为华东区，储量近400亿t，占全国总储

6、量的近70％、后五大区石膏储量近200亿t，占全国的30％左右。中南区石膏储量虽然不多，但由于开采历史悠久，较早地形成了建筑石膏(熟石膏)及其制品的生产规模，尤以湖南、湖北两省位居前列【13】。硬石膏的活性低、水化硬化极慢是限制其开发利用的重要原因。因此改善硬石膏的活性有着极其重要的意义。对其水化理论的研究，国内外有一些理论和探索。早在19世纪末至20世纪中叶，天然硬石膏的水化问题一直是国外很多学者的研究课题，他们的看法很不一致【14】：格特、迈叶等人认为天然硬石膏不具有水硬性，肖特认为硬石膏只有在600℃左右下煅烧才有水硬性，罗兰承认硬石膏

7、有水化性能但否认有硬化性能；马克．卡列勃认为硬石膏完全水化需要两年：林克、格尼克等人认为加入碱式硫酸盐、二水石膏或半水石膏、CaO等可以促使硬石膏水化硬化；格尔特尼尔认为硬石膏能否凝结取决于其粉磨细度早在前苏联的A．B．伏尔任斯基【151等对石膏(包括硬石膏)的水化机理有一些研究。传统理论认为：硬石膏的水化过程是一个“溶解．结晶．再生长”的过程，因此改性硬石膏即是激发硬石膏的活性使其水化凝结、溶解、结晶。lI．II布德尼柯夫f16】认为：明矾等硫酸盐或复盐、水泥等碱性物质，可起加速水化反应的作用。反应41绪论过程是硬石膏与催化剂先生成不稳定的

8、复盐，而后再水化、分解，其反应如下：mCaS04+盐·nI-I：O(激发剂)=盐·mCaS04·nH20(复盐)盐·mCaS04·nH20----IllCaS04·2H20+盐·(n-2m)HEO法国的A．EIHajjouji和M．Muratll7】等人研究了影响人工合成硬石膏水化反应型的若干因素，探讨了有关硬石膏水化反应活性的几个基本问题认为：在溶解．成核．生长过程中，化学活性剂对结晶有影响；二水石膏热分解温度对制备的硬石膏活性有影响，机械粉碎的时间以及助磨剂对硬石膏的活性有影响；工业副产品含有杂质的影响，如氟石膏和磷石膏。A．EIHajj

9、ouji教授从事过硬石膏胶凝材料强度及改性剂的研究，证明并提出了一些理论：他认为不同阳离子的硫酸盐激发剂对硬石膏的水化有不同的作用，硬石膏的水化与阳离子的祈有关。印