建筑石膏的凝结硬化—《土木工程材料（第4版）》

建筑石膏加水后，可调制成具有可塑性的浆体，但很快就失去塑性而产生凝结，并硬化成为具有一定强度的固体。建筑石膏的凝结硬化机理很复杂，但其硬化理论主要有两种：一种是结晶理论（又称溶解—沉淀理论），另一种是胶体理论（又称局部反应理论）。在此过程中，浆体内部的化学反应主要为：

按照结晶理论，建筑石膏的凝结硬化过程可分为三个阶段，即水化作用的化学反应阶段、结晶作用的物理变化阶段和硬化作用的强度增强阶段。其凝结硬化机理可表述为：半水石膏加水拌和后，很快溶解于水，并生成不稳定的过饱和溶液；溶液中的半水石膏经过水化反应，转化为二水石膏。因为二水石膏比半水石膏的溶解度要低（20℃时，以CaSO4计，二水石膏为2.05 g/L，α型半水石膏为7.06 g/L，β型半水石膏为8.16 g/L），所以二水石膏在溶液中处于高度过饱和状态，从而导致二水石膏晶体很快析出。二水石膏晶体的析出，破坏了原有半水石膏溶液的平衡状态，使半水石膏进一步溶解。如此不断地进行半水石膏溶解和二水石膏的析出结晶，直到半水石膏全部水化为止。在石膏水化进行的同时，浆体中的自由水分也因水化和蒸发而逐渐减少，从而使得浆体逐渐变稠，结晶颗粒之间的距离减小，在范德华分子力等的作用下而形成凝聚结构。此外，由于二水石膏晶粒之间通过结晶接触点以化学键相互作用而形成结晶结构，浆体开始失去可塑性（即达到初凝）。之后，浆体继续变稠，晶体开始生长，晶体之间的摩擦力、黏结力增加，并相互搭接交错，形成结晶结构网，产生结构强度，浆体失去可塑性（即为终凝）。此后，晶体颗粒继续长大并交错共生，直至水分完全蒸发，结构强度得以充分增长，这个过程即为硬化过程，如图3.2所示。

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图3.2　建筑石膏凝结硬化示意图

1—半水石膏；2—二水石膏胶体微粒；3—二水石膏晶体；4—交错的晶体