3.2 建筑石膏

3.2.1 建筑石膏生产简介

建筑石膏按原材料种类分为天然建筑石膏（N）、脱硫建筑石膏（S）和磷建筑石膏（P）三类。

生产建筑石膏的主要原料是天然二水石膏（CaSO₄·2H₂O）矿石（或称生石膏），也可以是一些富含硫酸钙的化学工业副产品石膏，如磷石膏、氟石膏等。

生产石膏的主要工序是煅烧和磨细。煅烧是指建筑石膏由二水石膏在非密闭状态下加热至107～170℃时，部分结晶水脱出后生成β型半水石膏；磨细是指β型半水石膏磨成细粉，即可得建筑石膏。石膏煅烧反应式为

CaSO₄·2H₂O—→CaSO₄·0.5H₂O+1.5H₂O

建筑石膏晶粒较细，调制浆体时需水量较大。其中杂质含量少、颜色洁白、磨得较细的产品可作为模型石膏。建筑石膏的密度为2.5～2.8g/cm³，其紧密堆积密度为1000～1200kg/m³，疏松堆积密度为800～1000kg/m³。

3.2.2 建筑石膏的技术要求

根据国家标准《建筑石膏》（GB/T 9776—2008）的规定，建筑石膏按2h抗折强度分为3.0、2.0、1.6三个等级，其细度、凝结时间、抗压强度及抗折强度等技术指标的要求见表3.4。

建筑石膏产品标记的顺序为产品名称、代号、等级、标准编号。例如，等级为2.0级的建筑石膏，其标记为：建筑石膏N2.0 GB/T 9776—2008。

3.2.3 建筑石膏的硬化机理

建筑石膏与适量水混合后，最初成为可塑的浆体，但很快就失去可塑性产生强度，并发展成为坚硬的固体。发生这种现象的实质，是由于浆体内部经历了一系列的物理和化学变化。首先半水石膏溶解于水，很快成为不稳定的饱和溶液，溶液中的半水石膏与水反应形成二水石膏，这就是水化。其水化反应式为：

CaSO₄·0.5H₂O+1.5H₂O—→CaSO₄·2H₂O

由于水化产物二水石膏的溶解度比β型半水石膏小得多（仅为β型半水石膏溶解度的1/5），β型半水石膏的饱和溶液对二水石膏就成了过饱和溶液，逐渐形成晶核，当晶核大到某一临界值以后，二水石膏就结晶析出。这时溶液浓度降低，使新的一批半水石膏又可继续溶解和水化。如此循环进行，直到β型半水石膏完全耗尽。随着水化的进行，二水石膏生成量不断增加，水分逐渐减少，浆体开始失去可塑性，这称为初凝。以后浆体继续变稠，颗粒间的摩擦力、黏结力增加，并开始产生结构强度，表现为终凝。其间晶体颗粒也逐渐长大、连生和互相交错，使浆体强度不断增长，直至剩余水分完全蒸发后，强度才停止发展。这就是建筑石膏硬化过程。因此，建筑石膏由浆体转变为具有强度的晶体结构，历经水化、凝结、硬化三个阶段。

3.2.4 建筑石膏的特性

建筑石膏与其他胶凝材料相比，具有以下特性。

1.凝结硬化快

建筑石膏浆体凝结极快，初凝一般只需几分钟，终凝也不超过30min。在自然干燥的条件下，建筑石膏达到完全硬化的时间约需一星期左右。

在施工过程中，如需降低凝结速度，可适量加入缓凝剂，如加入0.1%～0.2%的动物胶或1%的亚硫酸酒精废液。

2.微膨胀性

建筑石膏在硬化初期能产生1%的体积膨胀，这可使硬化体表面光滑饱满，干燥时不开裂，且能使制品造型棱角很清晰，有利于制造复杂图案花型的石膏装饰件。石膏可以不加填充料而单独使用。

3.孔隙率大

建筑石膏水化反应理论需水量约为18.6%，为获得良好可塑性的石膏浆体，通常加水量达石膏质量的60%～80%。石膏硬化后多余的水分蒸发掉，使石膏制品的孔隙率高达40%～60%。因此，石膏制品具有表观密度小、隔热保温及吸声性能好的特点。

4.耐水性差

由于建筑石膏制品空隙率大，使得石膏制品的强度较低，耐水性、抗渗性及抗冻性差。

5.可塑性好

石膏配制的灰浆具有很强的可塑性，可以人为地浇注成任意形状，施工方便。

6.抗火性好

建筑石膏硬化后的主要成分是带有两个结晶水的二水石膏，当其遇到火时，二水石膏脱出结晶水，结晶水吸收热量蒸发时，蒸发水分能在火与石膏制品之间形成蒸汽雾，降低了石膏表面的温度，有效地阻止火的蔓延。制品厚度越大，防火性能越好。

3.2.5 建筑石膏的应用

建筑石膏及其制品具有轻质、隔热、吸声、美观及易于加工等优点，因此用途广泛，其应用介绍如下。

1.室内抹灰及粉刷

建筑石膏加水、砂拌和成石膏砂浆，可用于语音室内抹灰。这种抹灰墙面具有绝热、阻火、隔音、舒适、美观等特点。抹灰后的墙面和顶棚还可以直接涂刷及贴墙纸。

建筑石膏加水调成石膏浆体，还可以掺入部分石灰用于室内粉刷涂料，粉刷后的墙面光滑、细腻、洁白、美观。

2.装饰制品

以石膏为主要原料，掺加少量的纤维增强材料和胶料，加水搅拌成石膏浆体，利用石膏硬化时体积微膨胀、质轻、多孔及防火的性能，制成各种石膏雕塑、建筑装饰及石膏板材，用于各种装饰品、建筑物的室内隔断及吊顶等。

3.石膏板

我国目前生产的石膏板，主要有纸面石膏板、石膏空心板、石膏装饰板和纤维石膏板等。

（1）纸面石膏板。纸面石膏板是以石膏作芯材，两面用纸做护面而制成的，主要用于内墙、隔墙、天花板等处。

（2）石膏空心板。石膏空心板强度高，可用作住宅和公共建筑的内墙和隔墙等，安装时不需要龙骨。

（3）石膏装饰板。石膏装饰板有平板、多孔板、花纹板、浮雕板等多种，它尺寸精确、线条清晰、颜色鲜艳、造型美观、品种多样、施工简单，主要用于公共建筑，可作为墙面和天花板等。

（4）纤维石膏板。以建筑石膏为主要原料掺加适量的纤维增强材料而制成。这种板的抗弯强度高，可用于内墙和隔墙，也可用来替代木材制作家具。将玻璃纤维、纸筋或矿棉等纤维材料先在水中松解，然后与建筑石膏及适量的浸润剂混合制成浆料，在长网成型机上经铺浆、脱水而制成纤维石膏板。它的抗折强度和弹性模量都高于纸面石膏板。纤维石膏板主要用于建筑物的内隔墙和吊顶。

此外，还有石膏蜂窝板、防潮石膏板、石膏矿棉复合板等品种，可分别用做绝热板、吸声板、内墙和隔墙板、天花板、地面基层板等。

建筑石膏的储存期为3个月，储存建筑石膏时应注意防雨防潮，存储期一般不要超过3个月，过期或受潮后，强度会有一定程度的降低。石膏制品表面如未做防潮处理，则只能在干燥环境中使用，其存储期也不宜超过3个月。在存储、运输及施工过程中要严格注意防水、防潮。