石膏掺量

石膏适宜的掺量可以使水泥凝结正常、强度高、安定性良好、经济。水泥中石膏掺量的确定主要由以下几个方面考虑。

石膏掺量硅酸盐水泥的性能

水泥加水后，C₃A立即发生反应，C₃S 和C₄AF也很快水化，而C₂S则水化较慢。电镜观察，可见几分钟后在水泥颗粒表面生成钙矾石(AFt)针状晶体、无定形的水化硅酸钙（C-S-H）以及Ca(OH)₂或水化铝酸钙等六方板状晶体。由于钙矾石不断生长，使液相中SO2－4 离子逐渐减少并在耗尽后，就会有单硫型水化硫铝（铁）酸钙出现(AFm)。如石膏不足，还有C₃A和C₄AF剩余，则会生成单硫型水化物、C₄ (A , F) H₁₃固溶体、甚至单独的C₄ A H₁₃，而后两者处于介稳状态，有逐渐转变成等轴晶体C₃(A , F) H₆、C₃A H₆的趋势。

水泥水化、硬化可分为三个阶段：

1．钙矾石形成期：C₃A率先水化，在石膏存在的条件下，迅速形成钙矾石晶体；C₃S迅速水化析出Ca(OH)₂晶体。第一次放热。晶体开始相互连接、交织形成桥架，开始初凝。

2．水化加速期：水泥加速水化，生成大量C-S-H凝胶体和、Ca(OH)₂晶体，覆盖了水泥颗粒；钙矾石晶体长大并初步连接成庞大的空间网架，凝胶体填入网架中孔隙，使水泥浆凝结，强度增加，达到终凝；大量放热（第二次放热）。

3．结构形成和发展期：石膏耗尽，三硫型钙矾石Aft向单硫型水化硫铝酸钙Afm转化，放热减缓、趋于稳定，生成一系列水化产物；水化产物不断増加并填入由水所占有的孔隙中，逐渐连接、相互交织、结构趋于致密，强度不断增长，发展成硬化的水泥浆体。

石膏掺量水泥凝结性能与石膏适宜掺量的确定

1.水泥凝结：标志着水泥浆体失去流动性而具有一定的塑性强度。

(1)凝结时间：初凝时间与C₃A、C₄AF水化及 C₃S 开始迅速水化（初步形成桥架）有关；终凝则由水泥颗粒被水化硅酸钙完全覆盖决定（形成庞大网架且网架内填充增多）。凝结时间还因K₂O、Na₂O、加水量（水大慢凝但强度低）、温度、细度等而变化。

(2)石膏的作用及缓凝机理：

石膏的作用是：调节凝结时间，提高早期强度，还能降低水泥石干缩变形，改善耐蚀、抗冻、抗渗性等，在矿渣水泥中可作激发剂，起增强作用。

石膏的缓凝机理是：水化的C₃A在石膏、饱和Ca(OH)₂溶液中形成钙矾石,长在水泥颗粒表面上,成为一层薄膜，封闭了水泥颗粒，阻止水的进入，延缓了C₃A的水化。当表面结晶压力达到一定值后，将薄膜局部胀裂，水又进入

薄膜，与水泥颗粒继续水化，又封闭、胀裂，反复进行。因此，缓凝是钙矾石薄膜阻水的结果。

缓凝时间与石膏掺量不成正比，当

中SO₃2 .5%时缓凝作用不再显著，却会因水泥石结硬后尚存有石膏继续与C₃A形成钙矾石造成膨胀破坏。我国一般取1.5%~2.5% 之间。国标规定通用硅酸盐水泥的SO₃不超过3.5%（矿渣硅酸盐泥的SO₃不超过4.0%）。

2.石膏适宜掺量：石膏适宜掺量难以精确计算，应以24小时石膏刚好SO₃耗尽为宜。通常用试验方法确定：即将同一熟料按不同石膏掺加量磨至相同细度，分别测凝结时间与强度,确定石膏适宜掺量。以初凝和终凝适宜、3d和28d强度最高为石膏最佳掺量。

石膏适宜掺量与熟料矿物组成、碱含量、混合材中Al₂O₃含量和细度有关。熟料中C₃A高时石膏应多掺；混合材中Al₂O₃含量高时石膏应多掺；水泥细时石膏也应多掺；熟料中含碱高时，碱（Na₂O、K₂O）的水化物析出NaOH、KOH，然后再与石膏作用生成Na₂SO₄ 、K₂SO₄和Ca(OH)₂，要消耗一部分石膏, 石膏也应多掺，还有人认为K₂SO₄还会进一步与石膏生成钾石膏（K₂SO₄CaSO₄H₂O），还要消耗一部分石膏,故石膏还应再多掺；熟料中SO₃高时石膏应少掺，混合材中SO₃高时一般情况下石膏也应少掺。

除二水石膏外，天然硬石膏和化工副产品石膏也可作缓凝剂。尽管硬石膏溶解度比二水石膏大，不过它的溶解速度很慢，为满足缓凝要求，其加入量以SO₃计，一般要比二水石膏适当增加。有些厂两种石膏混合使用效果也很好。化工副产品石膏中含有少量游离酸，会使凝结时间过长，应纯化处理（洗涤或用碱性物质中和）才能很好利用。 2100433B

石膏在水泥中成分虽然只占到3%左右甚至更少，但是却在水泥中扮演着举足轻重的角色。石膏在水泥中主要是为了延缓水泥的凝结时间，有利于混凝土的搅拌、运输和施工。水泥中若没有石膏，混凝土在搅拌过程中就会迅速凝固，导致无法搅拌和施工。

未加石膏的水泥加水拌和之后之所以会发生快凝，主要是由于熟料中的C₃A佷快地溶于水中，迅速生成铝酸钙水化物。从而使水泥浆体很快凝结。为了避免这种不正常的快凝现象，水泥中一般都需加入适量石膏，以调节水泥的凝结时间。

适量石膏，对水泥熟料的缓凝作用一般认为是由于水泥水化时，石膏很快与C₃A及Ca（HO）₂发生反应生成难溶于水的水化硫铝钙（即钙矾石C₃A·3CaSO₄·Ca（HO）_2，在C3A粒子表面形成包裹层，阻止了C₃A进一步水化，使溶液中铝酸盐的溶解度降低，以致铝酸钙的水化产物不能分离出来。这样，对凝结时间起决定作用的将不是C₃A，而是反应较慢的C₃S胶体溶液自身浓度的增大，从而延缓了水泥的凝结时间。石膏在水泥中成分虽然只占到3%左右甚至更少，但是却在水泥中扮演着举足轻重的角色。以下从急凝和假凝来分析石膏对水泥的影响。

当水泥中未掺石膏时，水泥中铝酸三钙（C₃A）会与水迅速反应，硅酸三钙（C₃S）也会有显著的水化作用。若C3A含量较高，水泥的比表面积又较大，则有可能产生急凝。水化过程中伴随显著的放热，并且随后则有水泥浆体的硬化，这就是所谓的急凝。急凝使新拌混凝土失去可塑性，对混凝土的生产极为不利。因此，在水泥粉磨时应加入适宜的石膏量。C₃A含量高时，应掺入较多的石膏，但石膏过多反而会产生不良的影响，会使水泥产生假凝现象，甚至会导致水泥的安定性不良。

同伴纤维每立方混凝土掺量0.9-1.8Kg

同伴纤维每吨干粉砂浆料：1kg

掺量范围：0.6-1.8 kg/m³

混凝土抗裂防渗通常为0.9kg/m³