【深圳冠亞】CS-002石膏三相分析儀符合石膏三相分析標準方法之一，可以同時檢測石膏附著水、結晶水含量，在天然石膏、生石膏、熟石膏、脫硫石膏、建筑石膏、抹灰石膏等行業中應用廣泛。CS-002石膏三相分析儀同時采用不同的模式快速分析石膏的三相，實驗過程無耗材，解決了測試精度和檢測效率的難題。
      從石膏各相所具有的水化和脫水特性角度，利用CS-002石膏三相分析儀，提出一種用于石膏相組成分析的簡單而有效的方法。就殘余二水石膏及無水石膏含量對石膏性能的影響進行試驗研究，對相組成在煅燒設備及煅燒工藝改進方面的應用進行探討，從而肯定了相分析的重要性及有效性。

一、石(shi)膏相分(fen)析(xi)方法的基本原理

      建筑石膏的主要成分二水石膏在常溫下是穩定相，但是隨著溫度的升高和外界條件的改變，可得到半水石膏、III型無水石膏及II型無水石膏，而它們在不同條件下水化情況也有差別。建筑石膏的相分析方法即根據其中各相所具有的水化或脫水的特性而制定的。
      1、建筑石膏中的III型無水石膏。無水石膏具有強烈的吸濕性，可在95%酒精水溶液中水化成半水石膏，而半水石膏卻不能水化成二水石膏，因此可通過測定 III 型無水石膏在酒精水溶液中水化的增量來計算其含量。
      2、建筑石膏中的半水石膏。測定石膏在純水中的水化增量，為半水石膏和 III 型無水石膏形成二水石膏的總量，減去用上述原理測得的III型無水石膏的含量，即可計算出半水石膏的含量。
      3、建筑石膏中殘留的二水石膏。用脫水的方法測定石膏的脫水總量，減去半水石膏的脫水量，即可計算出二水石膏的含量。

二、石膏相分析(xi)方法

      試驗前的準備：設定水分儀溫度，放入稱量盤進行加熱干燥。而后將稱量盤放入保干器中作干燥貯藏至使用時。樣品稱重之前防止吸附水分很重要，而且取樣和稱重的時間間隔須盡可能地短。
      ①附著水與 III 型無水石膏含量的測定。設定水分儀溫度，清零，記錄空樣品盤質量M01，用水分測定儀精確稱取適量試樣，精確至 0.001 g，放入水分儀稱量，記錄質量M1，加入適量95%乙醇溶液，試樣靜置10min后放入設定好溫度的水分測定儀，烘干至恒重，記錄此時的試樣重量M2。
      當M1＞M2 時：附著水含量 Wa1＝（M1－M2）/（M1-M01）×100%；III 型無水石膏含量 WA1＝0；
      當M1＜M2時：吸附著水含量 Wa1＝0；則：III型無水石膏含量 WA1＝15.11×（M2-M1）/（M1-M01）×100%；
      （注：以上分析試樣中，附著水和 III 型無水石膏二者只能有一，因為無水石膏極易吸收水分，因此有附著水就不會有無水石膏）
      ②半水石膏含量的測定。設定水分儀溫度，清零，記錄空樣品盤質量M02，用水分測定儀精確稱取適量試樣，精確至 0.001 g，放入水分儀稱量，記錄質量M3，加入適量蒸餾水，浸泡2h后，放入設定好溫度的水分測定儀，烘干至恒重，記錄此時的試樣重量M4。
      試樣水化后的質量變化量C1＝（M4-M3）÷（M3-M02）×100%；
      當M1＞M2 時：半水石膏WHH2＝5.37×（C1+Wa1）×100%；
      當M1＜M2時：WHH2＝5.37×（C1－0.265×WA1）×100%；
      ③二水石膏含量的測定。設定水分儀溫度，放入樣品盤后清零，精確稱取適量試樣，精確至0.001g，放入水分測定儀，烘干至恒重，記錄最終水分讀數C2。
      當M1>M2 時：二水石膏含量WDH2＝4.78×［（C2－Wa2）－0.062×WHH2］×100%；
      當M1<M2時：二水石膏含量WDH2＝4.78×（C2－0.062×WHH2）×100%。

三、相(xiang)分析在(zai)石(shi)膏性能研究中的(de)應用

      根據煅燒工藝及用途的不同，石膏中各相所占比例各不相同，各相的比例會對石膏的性能產生影響。
      石膏中殘余的二水石膏在其水化過程中起到晶核的作用，若煅燒產物中存在較多的二水石膏，容易產生快凝等現象。選擇III型無水石膏含量為0并且石膏純度在 95％以上的石膏，所測得的殘余二水石膏含量與對應的石膏性能，實驗表明，初凝和終凝時間隨著殘余二水石膏含量的增加均減少；當二水相含量由 2.21％增加至8.92％時，初凝時間減少13min，終凝時間減少15min；當二水相含量過高時，石膏的2h 抗壓強度及抗折強度較低。
      但石膏凝結時間受諸多因素的影響，所以有時石膏內二水石膏含量對凝結時間的影響很難準確獲得。當通過添加緩凝劑后，絕大部分二水石膏含量較低的石膏的凝結時間可顯著延長；當石膏內二水相含量較高時，同等的摻量對延長石膏的凝結時間效果并不理想。不同二水石膏含量情況下，加SC石膏緩凝劑及未加緩凝劑的石膏凝結時間不同。當殘余二水石膏含量<4.0％時，在石膏內摻入0.2％～0.3％SC石膏緩凝劑后，石膏的凝結時間至少延長至原來的3倍以上，初凝時間能達到1h以上；當殘余二水石膏含量>4.0％時，即使有的空白樣的凝結時間也能達到6min以上，但摻入0.2％～0.3％SC后，凝結時間與原來差別不大，且終凝時間普遍偏短，此時，即使是摻入成倍乃至更多量的緩凝劑也不能達到理想的凝結時間。
      經過煅燒的石膏，由于含有一定量的性質不穩定的無水石膏和少量的二水石膏，使得物相組成不穩、分散度大、吸附活性高，導致粉體標準稠度用水量增加、強度降低、凝結時間不穩定，此時石膏需要陳化，以改善其物理性能。
      但是當石膏粉中III型無水石膏含量較高，且二水石膏含量也較高時，陳化雖然能減少無水石膏的含量，但是并不能對其性能起到明顯的改善，尤其是凝結時間，因為二水石膏含量高，其減弱緩凝劑的緩凝效果，使加入緩凝劑的石膏凝結時間不會發生明顯的變化。
      根據石膏的不同用途，所需石膏的各相比例是不一樣的。如果是生產石膏建材制品，如各種石膏板、砌塊等，希望得到的石膏中二水石膏含量較高，此時建筑石膏的凝結時間較短，可提高生產模具的周轉率或生產線上制品的產量；如果是生產粉體石膏建材，如粉刷石膏、石膏黏結劑、石膏接縫材料等，希望脫硫石膏煅燒產品中絕大部分為半水石膏、極少量的過燒無水石膏Ⅲ和欠燒二水石膏，此時生產的石膏凝結硬化較慢，有利于減少外加劑的摻量，降低生產成本。因此，生產過程中需根據自身的需要選擇合適的煅燒設備，合理控制煅燒工藝。

四、相分(fen)析在煅燒設備及煅燒工藝選(xuan)擇中的(de)應用

      石膏生產采用干法煅燒石膏工藝。按加熱方式，可分為間接加熱和直接加熱；按出料方式，可分為間接出料和連續出料；按煅燒脫水速度，可分為慢速和快速煅燒。20世紀60年代國際上主要采用慢燒型間歇炒鍋和外燒式回轉窯，70~80年代發展了連續炒鍋和錐形炒鍋，回轉窯也從外燒式發展成內燒式煅燒。隨著石膏工業技術的進步，為滿足石膏建材制品生產線的運行速度，增加產量，目前發展了氣流式快速煅燒工藝及其相關的氣流式煅燒磨設備。如果是生產石膏建材制品，宜采用快速煅燒設備，縮短生產周期；如果是生產粉體石膏建材，宜選用慢速煅燒設備。
      以用于粉體石膏砂漿的石膏的煅燒為例，采用低溫間接換熱煅燒，石膏不易過燒，煅燒出的建筑石膏中不再含有可溶性III型無水石膏，大部分為半水石膏。但有時受料流的穩定性、二水石膏的純度等因素的影響，制備出的建筑石膏中二水石膏含量會偏高，會出現初凝時間偏短；通過進一步調節煅燒溫度可使石膏的二水相減少，半水相含量提高，使石膏相組成相對穩定，提高石膏的性能。
      由于煅燒溫度的升高導致二水相含量減少，使煅燒出的石膏的凝結時間變長，其2 h強度比快凝的石膏強度低，但是這并不意味著其性能劣于二水石膏含量高、凝結時間短的石膏。凝結時間長的石膏絕干強度高于快凝的石膏，其更適合用于粉體石膏砂漿。因此，選擇合適的煅燒溫度可使石膏的二水相減少，凝結時間增長，絕干強度增加。
      在最佳煅燒溫度范圍內，煅燒時間的長短決定了石膏粉中無水相與二水相的含量。煅燒時間過短會導致其中的二水相含量偏高，煅燒時間過長會導致其中的無水相含量偏高，這就需要一定的陳化時間。因此根據不同用途的石膏的性能要求來進行其相組成設計，有利于煅燒設備及煅燒工藝的改進。

五、小結

      根據石膏各相的水化或脫水特性，采用CS-002石膏三相分析儀，提出一種簡便有效的石膏相分析方法。通過對石膏的相分析，得到以下2個結論。
      （1）采用CS-002石膏三相分析儀可以快速、可靠地對石膏進行相組成分析，提高了試驗結果的準確性，有利于石膏相組成與性能間的關聯性研究。不僅可以根據不同用途的石膏的性能要求來進行其相組成設計，有利煅燒設備及煅燒工藝的改進，生產出合格的產品，而且可以指導不同相組成的石膏用于不同的產品或行業。
      （2）殘余二水石膏含量高、凝結時間短、其2h抗壓強度及抗折強度較二水石膏含量低的石膏高，但是并不意味著其性能更優，其絕干強度低于二水石膏低的石膏。

      （3）石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)中(zhong)，III型無水(shui)(shui)(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)<4.0％且二水(shui)(shui)(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)相<4％，有利(li)于制備(bei)抹(mo)灰(hui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)；III型無水(shui)(shui)(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)>4.0％，二水(shui)(shui)(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)相<4.0％，經過(guo)陳化，仍(reng)可用于制備(bei)抹(mo)灰(hui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)；當二水(shui)(shui)(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)相>4.0％，不(bu)利(li)于制備(bei)抹(mo)灰(hui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)。