1 概述
硫酸钙胶凝材料应具有在较大范围内可变化的性能以满足技术上和经济上的要求，尤其是要求能在几分钟到几小时的范围内可变化其工作性和胶凝材料开始凝结的时间。为满足这些要求，需要用外加剂来调节其凝结。在生产石膏墙板时加速凝结是十分重要的。现代化的石膏墙板工厂可将生产速率提高到每分钟180m。为使工厂能达到最高的生产率，唯一的方法是极大地促进所用胶凝材料（半水熟石膏=主要是β型半水石膏=CaSO4•0.5H2O）的凝结。在此过程中有必要使用高效促凝剂，高度细磨的石膏粉（二水石膏= CaSO4•2H2O）被用来作为促凝剂。但对此种促凝剂的操作方式以及影响生产和使用的因素的了解主要还是以经验性的研究作为依据。为保证石膏墙板生产过程的连续性，促凝剂作用的极其稳定性是非常重要的。实际生产经验表明，能制备一种在长时间内保持均衡有效性的促凝剂还存在很大问题。
针对上述情况，此项研究的目的在于生产和使用二水石膏基促凝剂时，通过确定主要的影响参数以增进这种外加剂的有效性，并极大地提高其稳定性。
2 现有的知识
2.1 半水熟石膏的凝结
在描述煆烧石膏的凝结过程时，必须考虑以下三个方面：
l 水化--涉及物理化学方面
l 结晶—涉及矿物学方面
l 硬固—涉及工艺学方面
众所周知，水化一般包含溶解-沉淀过程。当一种固相释放离子于液相中并达到使之平衡的状态，若此液相试图与第二种溶解度低的固相达到平衡时，则后者将从溶液中沉淀出来。例如，在20℃时半水石膏的溶解度为0.885g CaSO4/100g H2O，二水石膏的溶解度为0.204g CaSO4/100g H2O。如果此溶液对半水石膏是饱和的，则对二水石膏是过饱和的，因而是不稳定的。在有晶核存在的情况下，超过饱和浓度的过量的溶解物就会按下列化学反应式由饱和溶液中沉淀出来：
CaSO4•0.5H2O+1.5 H2O→CaSO4•2H2O
石膏晶体的形成是遵循晶核与结晶生长定律的。一旦溶液达到过饱和，就可观察到最先生成的二水石膏沉淀物“以非常细小的晶体和剩余的水成为局部的团聚物的形态”出现［2］。随着晶体的进一步生长，这些“成团物”的取向性也相应增大，形成了长直的二水石膏晶体。
在结晶过程中，石膏晶体发生交错生长，并且晶体与余下的未水化的组分又互相缠结在一起，因而增进了此种胶凝材料的硬化，形成更为密实的晶体结构，并在水化不再需要的过多孔隙水完全蒸发后呈现很高的强度。
2.2 凝结的加速
对半水熟石膏的凝结动力学过程起作用的有下列的因素：
⑴胶凝材料自身的影响因素
① 原始材料（晶体形貌、不纯物等）
② 煅烧方法（相组成）
③ 颗粒尺寸与比表面积
④ 颗粒的裂解
⑤ 陈化
⑵外部的影响因素
① 水胶比
② 温度
③ 拌合过程
④ 邻接材料的吸附性（如承托材料、护面纸等）
⑤ 外加剂
使用外加剂可精确地控制半水熟石膏的凝结速率（参见［2-6］）。Bertoldi［7］研究了100多种凝结调节剂对半水熟石膏凝结时间的影响，得出以下有普遍意义的结论：水化机制的敏感性在很大程度上取决于晶核相。对晶核的生成有干扰的外加剂（主要是缓凝剂和二水石膏基促凝剂），与影响溶解度的物质相比较有更强的作用。
目前二水硫酸钙被广泛用来促进半水熟石膏的凝结（参见［8-10］），尽管对其影响生产和使用的作用的理解还主要基于经验性的研究。
3 研究方法与所用材料
使烟气脱硫石膏与天然石膏在工业规模的炉子中经煅烧制备成各种半水熟石膏作为促凝试验用的胶凝材料。用各种经细心挑选的烟气脱硫石膏与天然石膏作为生产促凝剂的石膏原料。
通过测定结晶水含量、BET比表面积（即用吸附法测定的比表面-译者注）以及用激光粒度仪测得的颗粒尺寸分布来表征经高度细磨的石膏粉。用差示量热法（DCA）、导电性测定以及由结晶水含量测定水化程度来研究经促凝的半水熟石膏的水化过程。用通用的针入度法和超声波技术来表征半水熟石膏的硬化性能。还应用了扫描电子显微镜（SEM和ESEM-FED）和X光相分析。
4 结果
4.1 促凝剂的作用方式
在开展初期试验时，对所选材料的促凝效应进行了比较。使这些固体材料（石膏、半水熟石膏、硬石膏Ⅱ、石灰石与石英）在加入到半水熟石膏浆体中起促凝作用前，先在实验室的振动磨中以相同的机械应力进行细磨。试验结果表明，与加入其他固体物料相比较，石膏粒子对半水熟石膏的凝结起着十分显著的加速作用。
用电子显微镜研究有石膏与石英的断裂面存在时半水熟石膏浆体的水化，所得出的图像（图1）可清楚地说明其原因。用环境扫描电子显微镜（ESEM-EFG）可看到透明的表面（二水石膏），在与相对于二水石膏为过饱和的溶液接触时，针状的石膏晶体即可在此透明表面上定向地生长，也即呈现取向性的排列。
