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熟石膏的陈化效应专业问答

2020-07-30(211)次浏览

对于一般刚煅烧出的熟石膏,其物相组成不稳定、内含能量较高、分散度大、吸附活性高,从而出现调制后标稠需水量大、强度低及凝结时间不稳定等现象。改善这种状况的办法是使新煅烧得到的熟石膏,在密闭的料仓中存放,利用物料的温度(107℃以上),可以使物料中残存的二水石膏吸热,进一步转变为半水石膏,同时其中的可溶性无水石膏(AⅢ)也可以吸取物料周围的水分转变为半水石膏,这种相组分的转变,以及晶体的某些变化,就是熟石膏陈化的实质。

1.什么叫熟石膏的陈化?

:对于一般刚煅烧出的熟石膏,其物相组成不稳定、内含能量较高、分散度大、吸附活性高,从而出现调制后标稠需水量大、强度低及凝结时间不稳定等现象。改善这种状况的办法是使新煅烧得到的熟石膏,在密闭的料仓中存放,利用物料的温度(107℃以上),可以使物料中残存的二水石膏吸热,进一步转变为半水石膏,同时其中的可溶性无水石膏(A)也可以吸取物料周围的水分转变为半水石膏,这种相组分的转变,以及晶体的某些变化,就是熟石膏陈化的实质。

2.熟石膏陈化的条件及方法是什么?

:通常熟石膏的陈化条件是:当其吸附水含量小于1.5%,是无水石膏AⅢ转化为半水石膏的有效期;若吸附水含量大于1.5%,半水石膏就会吸收水而成二水石膏。因此,陈化条件是很重要的。陈化的方法有自然法和机械法,机械陈化法要增加设备,如采用风动、螺旋冷却陈化设备或回转筒冷却陈化设备,陈化时间短效率高,但设备投资和能耗均高。自然陈化法是靠自然条件来陈化达到稳定熟石膏质量的目的。自然陈化过程中料层不能太厚,否则陈化作用不均匀,冷空气和余热的交换不充分,难以使熟石膏的相变过程趋于稳定。为此,自然陈化时应加以人工搅拌料层。自然陈化周期长,效果差。环境温度高对加快陈化有利。二水石膏在一定温度下脱水而得的以半水石膏为主的产物即为建筑石膏,实际上,石膏工业上所称的建筑石膏是二水石膏在一定温度下脱水分解的产物经过陈化才被称为建筑石膏。因此,严格地讲,半水石膏、熟石膏、建筑石膏应该是三个不同的概念。建筑石膏则是熟石膏经过陈化过程使其相变和物理力学性能稳定,能够直接用于石膏制品工业生产的成品。

3.熟石膏的陈化过程机理及相变因素有哪些?

:有些熟石膏经过陈化能使物理性能得到不同程度的改善,然而有的熟石膏经过陈化却达不到此目的。究竟熟石膏是否需要陈化以及陈化作用的机理如何。欧洲石膏协会把陈化机理的研究列为石膏板生产的重要科研项目,足见熟石膏陈化机理的研究对于稳定石膏板生产的质量具有重要的意义。陈化过程中发生的相变有下述三种类型(2-5)

①可溶性无水石膏吸取空气中水分转变为半水石膏。

②二水石膏继续脱水转变为半水石膏。二水石膏在余热作用下继续脱水,贮存于料库中的石膏在很长一段时间内维持较高的温度,这有利于残存于熟石膏中的二水石膏继续脱水。

③半水石膏转变为再生二水石膏。在陈化失效期内,由于半水石膏转变为二水石膏,使DH含量增加。,熟石膏陈化过程中物理性质与相变性质的关系(2-6):


(1)标准稠度变化

陈化有效期内,标准稠度是下降的,而自陈化失效期开始则逐渐复升。在陈化有效期标准稠度、比表面积变化规律是一致的。在陈化中,随着无水石膏Ⅲ的转变、吸附水分的增加以及石膏晶体表面裂纹的弥合,都使比面积逐级减少。陈化初期,由于无水石膏Ⅲ转变迅速,致使标稠快速下降。在陈化失效期到来之后,因再生二水石膏晶核生成较多,从而导致水化速度加快,凝结加快,标准稠度增大。

(2)凝结时间变化

石的凝结时间与水灰比、温度、搅拌速度等因素有关,但从本质上看,我们认为陈化过程中凝结时间的变化是与液相饱和度及二水石膏的变化有关。由于半水石膏转变而生成的再生二水石膏晶核的增多,因此仍然使凝结时间缩短。

(3)强度变化

①陈化过程中强度变化规律,当熟石膏制备温度较高时,强度提高显著;当制备温度较低时,强度提高不显著,甚至反而降低。

②强度变化与标准稠度之间的关系,陈化过程中,标准稠度是影响强度变化的一个重要因素,但并不是唯一因素。

③强度变化与水化性质变化之间的关系,熟石膏在陈化过程中水化液相饱和度与强度之间关系密切,从熟石膏陈化过程中水化晶体大小的变化,也可看到这点。当水化速度超过一定限度,结晶接触点过多,结晶应力相应增大,强度反而降低。这就是熟石膏在陈化过程中强度增加的另一个重要因素。

④再生二水石膏对强度的影响,再生二水石膏对熟石膏物理性能的影响是十分显著的,虽然陈化过程中,再生二水石膏生成量有限,但其对陈化过程中熟石膏物理性能的变化却产生了决定性的影响。在湿度大的空气中陈化,AⅢ转变速度快,再生二水石膏的生成速度大于脱水速度,使陈化强度出现降低;而密封陈化时,AⅢ变慢,再生二水石膏的生成速度也慢。由于较多的AⅢ的存在,使再生二水石膏脱水速度超过生成速度,强度才提高。

我们认为熟石膏的陈化,应理解为能够改善熟石膏物理性质的储存过程。一般当石膏中含有一定量的可溶性无水石膏和少量性质不稳定的二水石膏时,使熟石膏的需水量大、凝结时间不稳定、强度低,此时即需要经过陈化。在陈化过程中主要发生了三种类型的相变:

一是新炒制的熟石膏中存在一种粒状高折射率物相,它能在陈化初期吸湿而直接转变为再生二水石膏。

二是可溶性无水石膏吸取水分转变为半水石膏。

三是二水石膏继续脱水转变为半水石膏。

陈化的结果使比表面积下降,水化液相饱和度增大及持续时间增长,从而使熟石膏的物理性能得到改善,即需水量降低、凝结时间趋于正常、强度随之提高。

陈化过程分成陈化有效期和陈化失效期。在有效期内,由于可溶性无水石膏转变为半水石膏,半水石膏含量相应地增加;二水石膏在余热的作用下继续脱水变成β型半水石膏。在失效期内,由于半水石膏吸水变成二水石膏,使CaSO4·2H2O增加。熟石膏陈化过程中物相、物性及水化性质都在变化。

熟石膏通过陈化过程可以使其中的相变过程趋于稳定,改善熟石膏的物理力学性能,能够正常用于建筑石膏及制品生产。熟石膏陈化过程的长短、陈化效果的好坏,与所选用的陈化方式、熟石膏堆积料层厚度、颗粒大小、环境湿度等都有直接关系。工业生产中常用的陈化方式有自然陈化法和机械陈化法。

4.石膏陈化的一般时间及其对产品性能有什么影响?

:熟石膏经过陈化的结果,可使其中的相变过程趋于稳定,物相趋于均化,提高半水石膏的含量,降低比表面积和内部能量,促使标准稠度需水量降低,凝结时间正常,强度提高,从而大大改善了熟石膏的物理性能,提高了产品质量,使其能够正常用于建筑石膏及制品的生产。

陈化后与陈化前其产品的物理性能有较大的改善,性能较为稳定,但由于陈化15d与陈化7d相比,性能变化不大,因此,熟石膏生产石膏建材应用时陈化时间一般在7~10d为宜。

5. 陈化时间和产品强度、标准稠度需水量的关系如何?

:随着陈化天数的增加、产品强度逐步提高,标准稠度需水量逐步减少,见图2--72-8。最佳陈化时间为45d,这时强度最大,标准稠度需水量最小。