新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院 新疆乌鲁木齐 830000
摘要：将半水石膏按照10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%的质量比例掺加入P.O42.5普通硅酸盐水泥中，分别测定其凝结时间。结果显示，混合浆料的凝结时间短于任何一种单纯材料的凝结时间，并在掺量为30%时，凝结时间最短，初凝只有5min，终凝11min。分析认为，半水石膏在水泥中具有促进水化作用，其掺量影响这水泥中C4A3S、C2S矿物的水化，进而影响钙矾石的生成量和生成速率。
关键词：石膏 半水石膏 大掺量 水泥凝结时间
1 前言
水泥凝结时间分为初凝时间和终凝时间，水泥加水搅拌至浆体开始失去可塑性的时间为初凝时间，至水泥完全失去可塑性并开始产生强度的时间为终凝时间。水泥的凝结过程是一个复杂的物理化学过程，其根本原因在于构成水泥熟料的矿物成分本身的特性及掺加添加剂的特性。水泥中的矿物成分遇水后会发生水解或水化反应而变成水化物，由这些水化物按照一定的方式靠多种引力互相搭结和联结形成水泥石的结构，形态变化为初凝、终凝，进而产生强度[1]。由于水泥水化速度除与自身物理、化学因素有关，还与水灰比、温度、湿度等因素有关，因此凝结时间受到测定时环境温度、湿度、外加剂等诸多因素的影响。
针对当前在装修装饰施工中出现的对水泥混合浆体不同凝结时间的需求，采取科学合理的分析思路和手段对不同掺量的二水石膏和水泥混合物的凝结时间进行分析研究。
2 试验
2.1 原材料
试验采用市售新疆天山水泥厂生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥；半水石膏（凝结时间为25min～35min），市售。物料化学成分见表1。
2.2 试验方法
水泥混合浆体用水量、凝结时间的测定采用GB/T1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行。
将半水石膏、水泥分别通过0.08mm方孔筛后，按照不同比例分别混合均匀，搅拌成浆体，快速装入直径为65±0.5mm试模中，成型后带试模放入标准养护箱，温度20±1℃，湿度大于90%中进行养护。为防止错过凝结时间，临近初凝时，每隔1min测定一次。
3 结果与讨论
在温度为20±1℃，湿度大于50%的室内进行试验，根据质量百分比分别称量相应质量的水泥和半水石膏，分为11个样品，分别进行混合均匀，待用。试验用水采用在20±1℃下恒温24h的自来水。试验结果见表2。
由表2可以看出在掺加半水石膏的水泥混合浆料中，混合浆料的凝结时间低于半水石膏或水泥的任何一种凝结时间，并且在石膏掺量为30%时凝结时间最短，初凝只有5min，终凝也只有11min。总体来看，随着半水石膏的掺量逐渐增加，凝结时间出现大幅的缩短，并在掺量30%时形成最低点，而后，随着半水石膏掺量增加凝结时间在逐步延长。分析认为，半水石膏在水泥中具有促进水化作用，其掺量影响这水泥中C4A3S、C2S矿物的水化，进而影响钙矾石的生成量和生成速率[2]。半水石膏在加水后会先于水泥进行水化反应，形成石膏凝固骨架，使水泥浆体失去流动性。水泥中的二水石膏有可能也参与了半水石膏水化的过程，与之形成耦合的石膏凝固骨架，浆料中游离的二水石膏减少，不能与足够多的铝酸三钙形成钙矾石“保护层”，剩余的铝酸三钙快速水化，促进浆体快速凝结。相关研究认为[3,4]，水泥水化初期，水化体系中，有效硫酸根离子与铝酸根的比例，是一个极为重要的参数，它影响到水化硫铝酸钙（AFt）能否形成及开始形成的时间，从而对水泥的早期水化与硬化性能产生很大的影响。
4 结论
在水泥中掺入大比例的半水石膏会加速水泥的水化，大幅度的缩减凝结时间，并在掺量为30%时达到最短。这是由于在水泥将体中，二水石膏能在水化初期的浆体中形成钙矾石，延缓水泥的凝结时间，而煅烧后的半水石膏则不能，或者说煅烧石膏溶解度偏低无法形成足够的钙矾石“保护层”，因此缓凝的效果也就不明显了。
该实验尚不完善只是基于半水石膏的掺量这一个变量来试验和讨论，尚不完善，还未对其强度、抗裂、耐久性等等其它相关性能进行试验研究。
参考文献
[1] 贾会霞，等. 石膏掺量对高贝利特-硫铝酸盐水泥性能的影响[J] 武汉理工大学学报 2014, (1):24-28.
[2] 蔡丰礼.石膏品种和掺量对水泥促凝增强作用的影响 [J].水泥，2000,(12):10-13.
[3] 候贵华.高温煅烧石膏硅酸盐水泥早期水化产物的研究 [J].盐城工学院学报，2001,(3):1-5.
[4] 候贵华.煅烧石膏对硅酸钙水化过程的影响 [J].盐城工学院学报，1999，(3):1-43.
论文作者:丁来彬
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/28
标签：石膏论文; 水化论文; 水泥论文; 时间论文; 矾石论文; 浆料论文; 矿物论文; 《防护工程》2018年第29期论文;