石膏膠凝材料的應(yīng)用歷史悠久，是一種以硫酸鈣為主要成分的氣硬性膠凝材料。石膏制品具有質(zhì)輕、強(qiáng)度較高、防火等許多優(yōu)良的性質(zhì)，且原材料來(lái)源廣泛，生產(chǎn)能耗較低，在建筑工程中有廣泛的應(yīng)用。

  一、石膏膠凝材料的原料、生產(chǎn)及品種  生產(chǎn)石膏膠凝材料的原料有天然二水石膏、天然無(wú)水石膏和化工石膏等。其中，天然二水石膏又稱(chēng)生石膏、軟石膏，主要成分為含有兩個(gè)結(jié)晶水的硫酸鈣(CaSO4·2H2O)，是生產(chǎn)石膏膠凝材料的主要原料。天然無(wú)水石膏又稱(chēng)硬石膏，主要成分是無(wú)水硫酸鈣(CaSO4)，只可用于生產(chǎn)無(wú)水石膏水泥和高溫煅燒石膏。化工石膏是含有二水石膏的化工副產(chǎn)品及廢渣，如氟石膏、磷石膏和排煙脫硫石膏等。  石膏膠凝材料的生產(chǎn)有原料破碎、加熱和磨細(xì)等工序．根據(jù)加熱方式與加熱溫度的不同，可生產(chǎn)出不同品種的石膏膠凝材料。  將二水石膏(天然或化工石膏)在107～170℃下煅燒，脫水生成β型半水石膏，磨細(xì)后成為以β型半水石膏為主要成分的建筑石膏。二水石膏在加壓蒸汽(0.13MPa，124℃)中加熱處理或置于某些鹽溶液中沸煮，將脫水形成α型半水石膏，經(jīng)下燥磨細(xì)后，成為以α型半水石膏為主要成分的高強(qiáng)石膏。  天然或人工制造的硬石膏(在600～700℃下煅燒的二水石膏)與激發(fā)劑共同磨細(xì)可制得無(wú)水石膏水泥。常用的激發(fā)劑有：5％硫酸鈉或硫酸氫鈉與l％的鐵礬(或銅礬)的混合物；l％～5％的石灰；10％～15％的堿性粒化高爐礦渣等。  將天然二水石膏或天然硬石膏在800～1000℃下煅燒，使部分CaSO4分解成CaO，磨細(xì)后可制成高溫煅燒石膏。由于硬化后有較高的強(qiáng)度，耐磨性高，抗水性好。適宜作地板，故又稱(chēng)地板石膏。  在石膏膠凝材料中，以半水石膏為主要成分的建筑石膏和高強(qiáng)石膏在建筑工程中應(yīng)用較多，最常用的是建筑石膏。

  二、半水石膏的水化與凝結(jié)硬化  建筑石膏和高強(qiáng)石膏的主要成分分別為β型半水石膏和α型半水石膏，它們與水拌合后；半水石膏將重新水化生成二水石膏，放出熱量并凝結(jié)硬化成具有一定強(qiáng)度的硬化體。  半水石膏加水后首先溶解，然后水化生成二水石膏；由于二水石膏的溶解度比半水石膏的溶解度低，所以，二水石膏以膠體微粒從過(guò)飽和溶液中析出。因二水石膏的析出，破壞了半水石膏溶解的平衡，半水石膏繼續(xù)溶解和水化。如此不斷地進(jìn)行著半水石膏的溶解和二水石膏的析出，直到半水石膏全部耗盡為止。在以上過(guò)程中，石膏漿體中的自由水分因水化和蒸發(fā)而逐漸減少，漿體逐漸變稠。并失去可塑性，這一過(guò)程稱(chēng)為凝結(jié)。其后。漿體繼續(xù)變稠，二水石膏逐漸凝聚成為晶體，并逐漸長(zhǎng)大、共生和交錯(cuò)生長(zhǎng)，形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)。在這個(gè)過(guò)程中，漿體逐漸變硬，強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)，形成具有一定強(qiáng)度的硬化體，直到完全干燥，強(qiáng)度才停止增長(zhǎng)。這一過(guò)程稱(chēng)為硬化。  半水石膏水化反應(yīng)的理論需水量?jī)x為其重量的18.6％，在使用中為了使?jié){體具有足夠的流動(dòng)性。通常的加水量遠(yuǎn)大于理論需水量：因此，硬化石膏漿體中含有大量孔隙。建筑石膏中的β型半水石膏多為片狀、有裂隙的晶體，晶粒細(xì)小，比表面積大，拌制石膏漿體時(shí)，需水量達(dá)60％～80％，因此硬化后的孔隙率大，強(qiáng)度較低。而高強(qiáng)石膏中的。型半水石膏結(jié)晶良好、晶粒粗大，比表面積小，調(diào)制成可塑性漿體時(shí)，需水量約為35％～45％，硬化后的孔隙率較小，因而具有較高的強(qiáng)度。

  三、建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)、質(zhì)量要求和應(yīng)用 

 (一)建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)  與其他無(wú)機(jī)膠凝材料相比較，建筑石膏有如下特點(diǎn)： 

 1．凝結(jié)硬化快  建筑石膏加水拌和后，漿體的初凝和終凝時(shí)間都很短，一般初凝時(shí)間為幾分鐘至十幾分鐘。終凝時(shí)間在半小時(shí)以?xún)?nèi)，大約一星期左右完全硬化。初凝時(shí)間較短，不便于使用，為延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間，可加入緩凝劑。常用的緩凝劑有硼砂、酒石酸鈉、檸檬酸、動(dòng)物膠等。

  2．尺寸穩(wěn)定，裝飾性好  石膏在凝結(jié)硬化時(shí)，不像其他膠凝材料(如石灰、水泥)那樣出現(xiàn)收縮，反而略有膨脹(膨脹率0.05％～0.15％)，使石膏硬化體表面光滑飽滿(mǎn)，可制作出紋理細(xì)致的浮雕花飾。石膏硬化后的濕脹干縮也較小，尺寸穩(wěn)定，干燥時(shí)不開(kāi)裂。同時(shí)石膏制品的質(zhì)地潔白細(xì)膩，典雅美觀，是一種較好的室內(nèi)裝飾材料。 

 3．孔隙率高  石膏漿體硬化后，多余的自由水將蒸發(fā)，內(nèi)部將留下大量孔隙，孔隙率可達(dá)50％—60％，因而表觀密度較小，并使石膏制品具有導(dǎo)熱系數(shù)小，吸聲性強(qiáng)，吸濕性大，可調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和濕度的特點(diǎn)。 

  4．防火性好  石膏制品在遇火災(zāi)時(shí)，二水石膏將脫出結(jié)晶水，吸熱蒸發(fā)，并在制品表面形成蒸汽幕和脫水物隔熱層，有效地減少火焰對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的危害，具有較好的防火性能。 

 5．耐水性和抗凍性差  建筑石膏硬化體的吸濕性強(qiáng)，吸收的水分會(huì)削弱晶體粒子間的粘結(jié)力，使強(qiáng)度顯著降低，其軟化系數(shù)僅為0.3～0.45；若長(zhǎng)期浸水，還會(huì)因二水石膏晶體溶解而引起破壞。吸水飽和的石膏制品受凍后，會(huì)因孔隙中的水結(jié)冰而開(kāi)裂崩潰。所以，建筑石膏的耐水性和抗凍性都較差。

  (二)建筑石膏的質(zhì)量要求  作為膠凝材料，建筑石膏的質(zhì)量要求有細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度。GB 9776一1988《建筑石膏》標(biāo)準(zhǔn)中，按細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度將建筑石膏分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個(gè)等級(jí)(見(jiàn)表2—1)。 技術(shù)指標(biāo) 要求 優(yōu)等品 一等品 合格品 抗折強(qiáng)度／MPa ≥ 2.5 2.1 1.8 抗壓強(qiáng)度/MPa ≥ 4.9 3.9 2.9 細(xì)度，0.2 mm方孔篩篩余/％ ≤ 5.0 10.0 15.0 初凝時(shí)間/min ≥ 6 終凝時(shí)間/ min ≤ 30  

(三)建筑石膏的應(yīng)用  建筑石膏在建筑工程中可用作室內(nèi)粉刷、制造建筑石膏制品等。

  1．室內(nèi)粉刷  由建筑石膏或由建筑石膏與無(wú)水石膏混合后再摻人外加劑、細(xì)集料等可制成粉刷石膏。按用途分為面層粉刷石膏(M)、底層粉刷石膏(D)和保溫層粉刷石膏(W)三類(lèi)。粉刷石膏是一種新型室內(nèi)抹灰材料，既具有建筑石膏快硬早強(qiáng)、尺寸穩(wěn)定、吸濕、防火、輕質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。又不會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂、空鼓和起皮現(xiàn)象。不僅可在水泥砂漿或混合砂漿上罩面，還可粉刷在混凝土墻、板、天棚等光滑的底層上。粉刷成的墻面致密光滑，質(zhì)地細(xì)膩，且施工方便，工效高。 

 2．建筑石膏制品  建筑石膏除用于室內(nèi)粉刷外，主要用于生產(chǎn)各種石膏板和石膏砌塊等制品。  石膏板具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、隔熱保溫、吸音和不燃等性能，且安裝和使用方便，是一種較好的新型建筑材料，廣泛用作各種建筑物的內(nèi)隔墻：頂棚及各種裝飾飾面。我國(guó)目前生產(chǎn)的石膏板主要有紙面石膏板、石膏空心條板、石膏裝飾板、纖維石膏板及石膏吸音板等。石膏砌塊是一種自重輕、保溫隔熱、隔聲和防火性能好的新型墻體材料，有實(shí)心、空心和夾心三種類(lèi)型。在建筑石膏中摻人耐水外加劑(如有機(jī)硅憎水劑等)可生產(chǎn)耐水建筑石膏制品；摻人無(wú)機(jī)耐火纖維(如玻璃纖維)可生產(chǎn)耐火建筑石膏制品。  建筑石膏在運(yùn)輸和貯存中，需要防雨防潮。貯存期為3個(gè)月，過(guò)期或受潮的石膏，強(qiáng)度顯著降低，需經(jīng)檢驗(yàn)后才能使用。