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建筑石膏的水化与硬化在土木工程材料中的应用

【摘要】:将建筑石膏与适量的水拌和可得到具有可塑性的浆体,构成半水石膏-水体系,在该体系中半水石膏将与水发生化学反应生成二水石膏,该反应叫作石膏的水化反应,简称水化。浆体的凝结硬化过程是一个连续进行的过程。

(1)建筑石膏的水化

建筑石膏是白色、粉末状材料,易溶于水,干燥状态下的密度为2.60~2.75 g/ cm3,堆积密度为800~1 000 kg/m3。将建筑石膏与适量的水拌和可得到具有可塑性的浆体,构成半水石膏-水体系,在该体系中半水石膏将与水发生化学反应生成二水石膏,该反应叫作石膏的水化反应,简称水化(Hydration)。其反应式如下:

建筑石膏加水,首先是溶解于水,然后发生上述反应,生成二水石膏。由于二水石膏的溶解度较半水石膏的溶解度小,因此半水石膏的水化产物二水石膏在过饱和溶液中沉淀并析出,促使上述反应不断向右进行,直至全部转变为二水石膏为止。

(2)建筑石膏的凝结与硬化

随着水化的不断进行,生成的二水石膏胶体微粒不断增多,这些微粒较原来的半水石膏更加细小,比表面积很大,吸附很多水分;同时浆体中自由水分由于水化和蒸发而不断减少,浆体的稠度不断增加,胶体微粒间的搭接、黏结逐步增强,颗粒间产生摩擦力和黏结力,使得浆体逐渐失去可塑性,即浆体逐渐凝结。随着水化的不断进行,二水石膏胶体微粒凝聚并转变为晶体,彼此互相联结,使石膏具有了强度,即浆体产生了硬化(Hardening)。

浆体的凝结硬化过程是一个连续进行的过程。浆体开始失去可塑性的状态称为初凝,从加水拌和到发生初凝所用的时间称为初凝时间;浆体完全失去可塑性并开始产生强度的状态称为终凝,从加水拌和到发生终凝所用的时间称为终凝时间。