天然二水石膏(CaSO4·2H2O)又称为生石膏,经过煅烧、磨细可得β型半水石膏(CaSO4·1/2H2O),即建筑石膏,又称熟石膏、灰泥。若煅烧温度为190 °C可得模型石膏,其细度和白度均比建筑石膏高。若将生石膏在400-500 °C或高于800 °C下煅烧,即得地板石膏,其凝结、硬化较慢,但硬化后强度、耐磨性和耐水性均较普通建筑石膏为好。
石膏是单斜晶系矿物,主要化学成分是硫酸钙(CaSO4)。石膏是一种用途广泛的工业材料和建筑材料。可用于水泥缓凝剂、石膏建筑制品、模型制作、医用食品添加剂、硫酸生产、纸张填料、油漆填料等。
形态和结构
石膏通常为白色、无色,无色透明晶体称为透石膏,有时因含杂质而成灰、浅黄、浅褐等色。条痕白色。透明。玻璃光泽,解理面珍珠光泽,纤维状集合体丝绢光泽。解理极完全,和中等,解理片裂成面夹角为66和114的菱形体。性脆。硬度1.5~2。不同方向稍有变化。相对密度2.3。偏光镜下:无色。二轴晶(+)。2V=58。Ng=1.530,Nm=1.523,Np=1.521。随温度升高2V减小,在大约90℃时2V为零。
单斜晶系,a0=0.568nm,b0=1.518nm,c0=0.629nm,β=118 23\';Z=4。晶体结构由[SO4]2-四面体与Ca2+联结成(010)的双层,双层间通过H2O分子联结。其完全解理即沿此方向发生。Ca2+的配位数为8,与相邻的4个[SO4]四面体中的6个O2-和2个H2O分子联结。H2O分子与[SO4]中的O2-以氢键相联系,水分子之间以分子键相联系。斜方柱晶类,C2h-2/m(L2PC)。晶体常依发育成板状,亦有呈粒状。常简单形:平行双面b、p,斜方柱m、l等;晶面和常具纵纹;有时呈扁豆状。双晶常见,一种是依(100)为双晶面的加里双晶或称燕尾双晶,另一种是以(101)为双晶面的巴黎双晶或称箭头双晶。集合体多呈致密粒状或纤维状。细晶粒状块状称之为雪花石膏;纤维状集合体称为纤维石膏。少见由扁豆状晶体形成的似玫瑰花状集合体。亦有土状、片状集合体。
石膏及其制品的微孔结构和加热脱水性,使之具优良的隔音、隔热和防火性能。
石膏在工业上的应用
石膏属单斜晶系,解理度很高,容易裂开成薄片。将石膏加热至100~200°C,失去部分结晶水,可得到半水石膏。它是一种气硬性胶凝材料,具有 α和 β两种形态,都呈菱形结晶,但物理性能不同。 α型半水石膏结晶良好、坚实; β型半水石膏是片状并有裂纹的晶体,结晶很细,比表面积比 α型半水石膏大得多。
石膏是生产石膏胶凝材料和石膏建筑制品的主要原料,也是硅酸盐水泥的缓凝剂。石膏经600~800°C煅烧后,加入少量石灰等催化剂共同磨细,可以得到硬石膏胶结料(也称金氏胶结料);经900~1000°C煅烧并磨细,可以得到高温煅烧石膏。用这两种石膏制得的制品,强度高于建筑石膏制品,而且硬石膏胶结料有较好的隔热性,高温煅烧石膏有较好的耐磨性和抗水性。
生产石膏制品时, α型半水石膏比 β型需水量少,制品有较高的密实度和强度。通常用蒸压釜在饱和蒸汽介质中蒸炼而成的是 α型半水石膏,也称高强石膏;用炒锅或回转窑敞开装置煅炼而成的是 β型半水石膏,亦即建筑石膏。工业副产品化学石膏具有天然石膏同样的性能,不需要过多的加工。半水石膏与水拌和的浆体重新形成二水石膏、在干燥过程中迅速凝结硬化而获得强度,但遇水则软化。