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當前位置：首頁 > 技術支持 > 綜合類 > 石(shi)膏的(de)脫水轉(zhuan)變特(te)點(dian)及脫水相的(de)形成機理
1、石膏的脫水轉變溫度
石(shi)膏的脫(tuo)(tuo)(tuo)水(shui)轉變(bian)(bian)溫度(du)(du)也(ye)稱轉變(bian)(bian)點或(huo)相變(bian)(bian)點，它與脫(tuo)(tuo)(tuo)水(shui)條件(jian)有密(mi)切(qie)關系。一般來說，石(shi)膏在空氣中脫(tuo)(tuo)(tuo)水(shui)不可能有一個固定的轉變(bian)(bian)點，它隨著許多素而改變(bian)(bian)，如大氣的濕度(du)(du)和(he)壓(ya)力(li)、二(er)水(shui)石(shi)膏的性質、料層的粒度(du)(du)和(he)厚度(du)(du)、脫(tuo)(tuo)(tuo)水(shui)的速度(du)(du)等(deng)等(deng)。
2、石膏的脫水轉變過程
2.1二水石膏兩個脫水階段的溫度轉變點
第一階(jie)段(duan)的溫度(du)為128℃，是二(er)水(shui)(shui)(shui)石(shi)(shi)膏脫水(shui)(shui)(shui)成半水(shui)(shui)(shui)石(shi)(shi)膏的轉變(bian)點；第二(er)階(jie)段(duan)的溫度(du)約在165℃，這(zhe)正是半水(shui)(shui)(shui)石(shi)(shi)膏轉變(bian)為無水(shui)(shui)(shui)石(shi)(shi)膏的溫度(du)。
100℃時的加熱物，隨著脫水開始，在（010）面上產生很多龜裂紋；150℃加熱物位于DTA曲線第一次脫水峰的頂點，XRD鑒定幾乎全是半水石膏，此時不管那個晶面都沿著℃軸方向伸長了大大小小的龜裂紋；200℃加熱物位于DTA曲線第一次脫水峰的終點,BET測得的比表面積最大，從垂直于（010）面方向看，除℃軸方向有大的龜裂紋外，a軸方向也有許多細裂紋；400℃時的加熱物，即DTA曲線上剛從CaSO4Ⅲ轉變為CaSO4Ⅱ之后的那一點，其比表面積與半水石膏相仿，A軸產生的龜裂紋進一步加大，終于使晶體逐漸分解成長方形體；600℃時的加熱物，比表面積下降，一度分解成長方形體的結晶片，由于燒結再次接合使CaSO4Ⅱ結(jie)(jie)晶(jing)(jing)粒(li)迅速成(cheng)(cheng)(cheng)長(chang)；800℃加(jia)熱(re)物，比(bi)表面(mian)積進一步降(jiang)低，龜(gui)裂紋全部被(bei)填平(ping)，其外形依然保持(chi)著原二水石膏母結(jie)(jie)昌(chang)體的形狀；1000℃加(jia)熱(re)物，由(you)于(yu)燒結(jie)(jie)，母結(jie)(jie)晶(jing)(jing)的晶(jing)(jing)格開(kai)始變形，結(jie)(jie)晶(jing)(jing)粒(li)發展成(cheng)(cheng)(cheng)60μm大小(xiao)的不定形粒(li)子(zi)；1000℃恒(heng)溫10小(xiao)時(shi)后(hou)的加(jia)熱(re)物，晶(jing)(jing)體幾(ji)乎全成(cheng)(cheng)(cheng)了完整的球狀粒(li)子(zi)，而且表面(mian)上(shang)可以清楚地看到島狀形的晶(jing)(jing)體生長(chang)；1100℃恒(heng)溫10小(xiao)時(shi)后(hou)的加(jia)熱(re)物，球狀粒(li)子(zi)重新變形成(cheng)(cheng)(cheng)方塊形狀。
2.2石膏脫水轉變為!半水石膏的過程可分為三個階段
第一(yi)(yi)階段為二水(shui)石膏內(nei)部空位(wei)遷移(yi)(yi)階段。由于實(shi)際晶(jing)體上存在著許多特(te)殊(shu)點(dian)，如空位(wei)、畸變(bian)、包晶(jing)、解理、裂紋(wen)和雜(za)質等。當(dang)溫度(du)達(da)100℃時(shi)(shi)，熱(re)起伏將引起結合力較弱的水(shui)層(ceng)空位(wei)開始向這(zhe)(zhe)些特(te)殊(shu)點(dian)處遷移(yi)(yi)，空位(wei)遷移(yi)(yi)到表面后隨之消(xiao)失，形(xing)(xing)(xing)成水(shui)分子的出(chu)(chu)(chu)露點(dian)。石膏中的水(shui)分子將通(tong)過這(zhe)(zhe)些出(chu)(chu)(chu)露點(dian)脫出(chu)(chu)(chu)，并發生(sheng)收(shou)縮裂紋(wen)。這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)階段為二水(shui)石膏脫水(shui)時(shi)(shi)的最初情形(xing)(xing)(xing)。水(shui)的出(chu)(chu)(chu)露點(dian)形(xing)(xing)(xing)成的時(shi)(shi)間(jian)，完(wan)全(quan)取決于二水(shui)石膏的加熱(re)溫度(du)，但是(shi)從(cong)觀察中發現，水(shui)點(dian)不是(shi)立即出(chu)(chu)(chu)現的，這(zhe)(zhe)就是(shi)說在水(shui)點(dian)形(xing)(xing)(xing)成時(shi)(shi)有一(yi)(yi)段吸(xi)收(shou)熱(re)量聚(ju)集能(neng)量的過程，即有一(yi)(yi)個(ge)脫水(shui)分解的誘導時(shi)(shi)期，當(dang)出(chu)(chu)(chu)露點(dian)形(xing)(xing)(xing)成后，誘導期即告(gao)結束(shu)。
第二階段為穩定晶(jing)核(he)的(de)(de)形(xing)成(cheng)階段。水(shui)分(fen)(fen)子(zi)出(chu)露點形(xing)成(cheng)后，很快會在(zai)這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)出(chu)露點四周生(sheng)成(cheng)一(yi)(yi)些(xie)(xie)半水(shui)石(shi)(shi)膏(gao)晶(jing)胚(pei)(pei)。這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)晶(jing)胚(pei)(pei)很小，其(qi)中一(yi)(yi)部分(fen)(fen)很容易分(fen)(fen)解(jie)于二水(shui)石(shi)(shi)膏(gao)母(mu)體內，但在(zai)120℃溫(wen)度下，熱(re)起伏提供(gong)了成(cheng)核(he)能，晶(jing)胚(pei)(pei)可在(zai)晶(jing)體的(de)(de)特殊點處(chu)（即界面能的(de)(de)最(zui)低(di)處(chu)）優(you)先長(chang)大，形(xing)成(cheng)穩定的(de)(de)晶(jing)核(he)。這(zhe)(zhe)種(zhong)晶(jing)核(he)就(jiu)是(shi)新(xin)相半水(shui)石(shi)(shi)膏(gao)得以生(sheng)成(cheng)的(de)(de)基(ji)體。
第三階段是晶核生長擴散階段。形成穩定的晶核后二水石膏不斷分解，熱激勵把Ca2＋和SO42-離(li)子不斷遷移到新(xin)相(xiang)晶核(he)(he)的位置上，這樣就使晶核(he)(he)迅速向四周生長擴散，直至全(quan)部轉(zhuan)變成半水(shui)石膏。
2.3石膏的脫水動力學分析
石膏熱(re)分解反(fan)應(ying)的(de)速(su)度(du)主(zhu)要取決(jue)于溫度(du)和(he)活化(hua)能(neng)。溫度(du)愈高，活化(hua)能(neng)愈小(xiao)，反(fan)應(ying)速(su)度(du)則愈大。影(ying)響活化(hua)能(neng)的(de)因素比(bi)較多，如蒸氣(qi)壓、粒度(du)、雜(za)質、缺陷、裂(lie)紋(wen)等，凡(fan)是有(you)(you)利于脫水(shui)(shui)的(de)因素，其(qi)活化(hua)能(neng)一(yi)般都比(bi)較小(xiao)。由于石膏是一(yi)種有(you)(you)水(shui)(shui)分參與的(de)固(gu)(gu)相反(fan)應(ying)，其(qi)中(zhong)水(shui)(shui)分的(de)擴散(san)主(zhu)要不(bu)(bu)是通(tong)過固(gu)(gu)體粒子的(de)直(zhi)接接觸實現的(de)，而是通(tong)過空位的(de)遷移(yi)實現的(de)，因此提高蒸氣(qi)壓力(li)有(you)(you)時并不(bu)(bu)表現出積極的(de)作用(yong)，甚至(zhi)會適得其(qi)反(fan)。
2.4石膏脫水相的形成機理
二水石膏(gao)(gao)在不(bu)(bu)同條(tiao)件下加熱(re)脫水可形成不(bu)(bu)同系列的(de)脫水相，每種脫水相由于(yu)其形成條(tiao)件不(bu)(bu)同，脫水轉變方式不(bu)(bu)同，而有不(bu)(bu)同的(de)形成機理，這些機理對(dui)石膏(gao)(gao)膠凝材料的(de)生產是具有指導意義(yi)的(de)。
2.4.1半水石膏的形成機理
三種觀點：A在(zai)溫度125℃的(de)(de)蒸壓條(tiao)件下(xia)，二(er)水(shui)(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)轉變為(wei)半(ban)水(shui)(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)的(de)(de)初(chu)期是按(an)局部反應機(ji)理(li)進(jin)行，而后(hou)期則(ze)按(an)溶解析(xi)晶(jing)(jing)機(ji)理(li)進(jin)行。B在(zai)蒸壓釜中(zhong)(zhong)蒸氣(qi)熱處(chu)理(li)二(er)水(shui)(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)時(shi)，起先分解成(cheng)無水(shui)(shui)硫(liu)酸鈣(gai)和(he)游離水(shui)(shui)，一旦后(hou)來結(jie)合水(shui)(shui)分時(shi)，才生成(cheng)粗大(da)的(de)(de)密(mi)實結(jie)晶(jing)(jing)體的(de)(de)半(ban)水(shui)(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)。二(er)水(shui)(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)在(zai)飽和(he)水(shui)(shui)蒸氣(qi)介質或(huo)水(shui)(shui)溶液(ye)中(zhong)(zhong)熱處(chu)理(li)時(shi)，首(shou)先發生脫水(shui)(shui)，如(ru)果(guo)條(tiao)件適(shi)合則(ze)可(ke)以從(cong)二(er)水(shui)(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)晶(jing)(jing)格(ge)中(zhong)(zhong)脫出一個半(ban)分子的(de)(de)結(jie)晶(jing)(jing)水(shui)(shui)，形(xing)成(cheng)半(ban)水(shui)(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)的(de)(de)雛晶(jing)(jing)，在(zai)液(ye)態水(shui)(shui)包圍的(de)(de)環境中(zhong)(zhong)，雛晶(jing)(jing)很快溶解在(zai)液(ye)相(xiang)中(zhong)(zhong)，當(dang)液(ye)相(xiang)的(de)(de)半(ban)水(shui)(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)濃度達(da)到(dao)飽和(he)時(shi)，液(ye)態半(ban)水(shui)(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)即迅速(su)結(jie)晶(jing)(jing)，形(xing)成(cheng)結(jie)晶(jing)(jing)粗大(da)的(de)(de)致密(mi)的(de)(de)α半(ban)水(shui)(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)晶(jing)(jing)體。
2.4.2β半水石膏的形成機理
β半水(shui)(shui)(shui)(shui)石膏(gao)按其形(xing)(xing)成過程可分為一次形(xing)(xing)成機(ji)(ji)理(li)(li)(li)和二(er)次形(xing)(xing)成機(ji)(ji)理(li)(li)(li)。所(suo)(suo)謂一次形(xing)(xing)成機(ji)(ji)理(li)(li)(li)，即由二(er)水(shui)(shui)(shui)(shui)石膏(gao)直接脫水(shui)(shui)(shui)(shui)而(er)成：CaSO4·2H2O----βCaSO4·1/2H2O；所(suo)(suo)謂二(er)次形(xing)(xing)成機(ji)(ji)理(li)(li)(li)，是二(er)水(shui)(shui)(shui)(shui)石膏(gao)先直接脫水(shui)(shui)(shui)(shui)形(xing)(xing)成Ⅲ型無水(shui)(shui)(shui)(shui)石膏(gao)后，再立即吸附脫離出來的水(shui)(shui)(shui)(shui)分轉變(bian)成半水(shui)(shui)(shui)(shui)石膏(gao)：CaSO4·2H2O-----βCaSO4Ⅲ-------βCaSO4·1/2H2O
在130-170℃的(de)(de)(de)溫度(du)下，即第一(yi)次(ci)沸(fei)騰(teng)之后得(de)到(dao)的(de)(de)(de)β半(ban)(ban)水(shui)(shui)石(shi)膏(gao)(gao)，沒有(you)190-200℃左右出現二次(ci)沸(fei)騰(teng)后經陳(chen)化得(de)到(dao)的(de)(de)(de)β半(ban)(ban)水(shui)(shui)石(shi)膏(gao)(gao)質量好(hao)。由硬石(shi)膏(gao)(gao)Ⅲ轉變成的(de)(de)(de)半(ban)(ban)水(shui)(shui)石(shi)膏(gao)(gao)，雖然結構變化不大(da)，但由于水(shui)(shui)分的(de)(de)(de)吸附(fu)和毛細管壓力(li)的(de)(de)(de)作用(yong)，對顆粒的(de)(de)(de)粘連和裂(lie)紋的(de)(de)(de)愈合起(qi)到(dao)了良好(hao)的(de)(de)(de)作用(yong)，從而(er)使二步法形成的(de)(de)(de)半(ban)(ban)水(shui)(shui)石(shi)膏(gao)(gao)比(bi)表面積(ji)減小、標稠用(yong)水(shui)(shui)量降低、強度(du)則(ze)明顯提高。
3、硬石膏Ⅲ的形成機理
在一定的水蒸氣壓和溫度(du)范圍內，二水石膏可以直接轉變為硬石膏Ⅱ，關于硬石膏Ⅱ向硬石膏Ⅰ的轉變機理尚不清(qing)楚。
