石膏凝固过程热力学研究
石膏板热工基础知识
绝对压力Mpa
度为最大为1kg/L，当温
100
0.6
1.1
度低于或高于4℃时，其
105
0.7
1.208
密度均小于1 kg/L。水蒸
110
0.827
1.433
气随着温度升高密度也发
115
0.965
1.691
生变化。
120
1.122
1.985
• 水对容器的底部和侧壁都
125
有压强。（单位面积上受
130
到的压力叫做压强）水内
• 在一个盛水器皿中，插入一个 孔径如绣花针头大小的玻璃管 （如图），马上可以看到水沿 玻璃管壁升高。孔径越细，水 升得越高。这种现象称为毛细 管现象。例如：放到脸盆边的 毛巾吸水、水分在植物体内的 运输、水分的蒸发都与水的毛 细管现象有关
空气的基本性质
• 1、空气的组成 • 2、空气的用途 • 3、空气的密度和比热 • 4、相对湿度和绝对湿度
2、根据我们目前使用 情况主要介绍下电 厂副产脱硫石膏和 化工厂副产磷石膏。
石膏中的水
石膏中的水分包括两部分，附着水和结晶水， 附着水是附着在石膏表面，和石膏之间没有化学键 相结合，随着水分挥发会逐渐失去。结晶水是通过 化学键相结合，要想让它失去结晶水必须给它给它 能够破坏化学键的能量。石膏中的两种水分含量直 接关系到石膏产品的质量。对于脱硫石膏，但从脱 硫石膏产生过程分析，滤布是最后除去石膏自由水 分的一个重要环节，如果滤布目数设计不合理、静 电除尘环节有问题导致过多的灰尘进入吸收塔、强 制氧化环节不充分石膏颗粒未长大就进行脱水都可 能导致小颗粒堵塞滤布网眼，造成水分偏大。对于 磷石膏滤饼浓缩阶段不彻底过多的游离算存在于石 膏中间也会导致水分偏大。结晶水的含量高低则直 接关系到石膏的品位。
建筑石膏技术的性质
建筑石膏技术的性质建筑石膏技术是建筑施工中常用的一种技术，主要是用来制作各种装饰性构件、各种浮雕和建筑内部的墙面等。
石膏的性质决定了它在建筑施工中的重要性以及所起的作用。
本文将从石膏的物理性质、化学性质、机械性能及施工性能等几个方面来详细介绍建筑石膏技术的性质。
物理性质石膏是一种半透明的白色晶状物质，主要成分为硫酸钙和水。
其密度为2.3~2.5 g/cm³，熔点为120℃，当石膏加热至150℃~180℃时，水分开始蒸发，脱水后石膏会逐渐变硬，加热至1500℃时，石膏会完全煅烧成熟石膏，通过这一过程可以得到石膏制品。
化学性质石膏是一种无机化合物，与水发生反应生成硬石膏并释放大量热量，这一反应称为“石膏水化”（gypsum hydration）。
水化反应是一种可逆反应，石膏与水的反应生成硬石膏的同时，硬石膏与水也会再次反应生成半水石膏，这是石膏固结的过程，在施工过程中必须做好水灰比控制，以控制固结时间和强度的达成。
机械性能石膏的机械性能直接关系到其在建筑施工中的使用效果。
石膏的强度主要受到石膏的构成、加热时间和成型工艺等因素的影响。
在施工过程中必须根据石膏的强度和脆性特点，采取相应的加固措施，保证石膏制品能够承受相应的荷载和振动。
此外，石膏还具有一定的耐火性和声学性能，在保护建筑安全和增加住宅舒适性方面也有一定的作用。
施工性能石膏的施工性能可从其加工性、粘接性、工艺可塑性和施工性方面来考虑。
石膏加工容易，可以通过打磨、拼合等方式来制作复杂形态的石膏图案，可以制成各种装饰性构件、浮雕、格栅天花和内墙面等。
在施工过程中，石膏需要与基层表面结合牢固，保证石膏制品的稳定性和持久性，因此，在施工前必须做好表面处理和涂料防潮防油等工作。
总之，建筑石膏技术的性质非常重要，决定了石膏在建筑施工中的作用和应用。
分析石膏的物理性质、化学性质、机械性能和施工性能等方面的特点，可以更好地了解并掌握石膏施工技术，为建筑装修提供更为可靠的材料和工艺保障。
石膏成型原理
石膏成型原理石膏是一种常见的建筑材料，具有优良的成型性能。
它常常被用于制作雕塑、模具、修复文物等。
那么，石膏是如何实现成型的呢？本文将从石膏的特性、成型工艺和应用领域三个方面来探讨石膏成型的原理。
一、石膏的特性石膏，化学名为硫酸钙水合物，是一种无机非金属材料。
它具有以下几个主要特性：1. 吸湿性：石膏具有较强的吸湿性，能够吸收周围空气中的水分，形成水合物。
这种特性使得石膏在成型过程中能够与水发生反应，迅速凝固。
2. 可塑性：石膏具有良好的可塑性，即使在较低的温度下也能变得柔软和易于塑造。
这使得石膏成型时可以通过手工或工具进行精确的造型。
3. 硬度：石膏在凝固后能够形成坚硬的结构，这使得石膏制成的模具或雕塑具有较好的耐久性和稳定性。
二、石膏的成型工艺石膏的成型工艺通常包括以下几个步骤：1. 制备石膏糊：将石膏粉与适量的清水混合搅拌，直至形成均匀的糊状物。
这一步骤中，石膏与水发生化学反应，形成水合物，糊状物的形成使得石膏具有可塑性。
2. 模具准备：将待成型的物体放置在一个平整的表面上，然后在其周围建立起一道边界，以便容纳石膏糊。
这道边界可以使用木板、塑料膜等材料构建。
3. 石膏浇注：将制备好的石膏糊倒入边界内，使其充分覆盖待成型物体。
在浇注过程中，可以使用振动器轻轻震动模具，以排除石膏糊中的气泡，确保成型品的质量。
4. 等待凝固：石膏糊在浇注后会逐渐凝固，形成坚硬的结构。
通常需要等待一定的时间，以确保石膏完全凝固。
5. 脱模：待石膏完全凝固后，可以将边界移除，轻轻敲击模具，使其与成型品分离。
如果需要进一步加工，可以对成型品进行修整、打磨等工艺。
三、石膏的应用领域由于石膏具有良好的成型性能和硬度，被广泛应用于以下领域：1. 建筑装饰：石膏可以用于制作天花板、壁画、雕塑等装饰品，赋予建筑物更多的艺术感。
2. 医疗领域：石膏可以用于制作石膏固定带，用于骨折患者的固定和康复。
3. 文化遗产修复：石膏可以用于修复文物、古建筑等，使其恢复原貌。
第三节石膏脱水相的水化过程
3.半水石膏的水化机理
• 关于半水石膏的水化机理有多种说法。 但是归纳起来，主要有两个理论：
• 一是溶解析晶理论； • 一个是局部化学反应理论。
(1)半水石膏水化的溶解析晶(溶解 沉淀)论
•
半水石膏与水拌和后，首先是半水石膏在水溶液中的溶解，因为半水石膏
的饱和溶解度（在20℃时8.85g/L）对于二水石膏的平衡溶解度(在20℃时为 2.04g/L)来说是高度过饱和的，所以在半水石膏的溶液中二水石膏的晶核会自发 地形成和长大。由于二水石膏的析出，便破坏了原有半水石膏溶解的平衡状态， 这时半水石膏会进一步溶解，以补偿二水石膏析液相中减少的硫酸钙含量。如 此不断进行的半水石膏的溶解和二水石膏的析晶，直到半水石膏完全水化为止。
• 不稳定的中间产物(盐·CaS04·nH20),很难直接测定出，而对固 相反应产物进行x 射线分析和电子显微镜观察，则证明水化 产物只有二水石膏。
• 有人认为活化剂对硬石膏的加速作用是因为提高了硬石膏 的溶解度和溶解速度，但实际测试资料表明，明矾不仅降 低硬石膏的溶解度，同时也降低了二水石膏的溶解度。
硬石膏在活化剂的作用下，水化硬化能力增强，凝结时间缩短，强度提高。 根据活化剂性能的不同，分为：
硫酸盐活化剂 (Na2S04、NaHS04、 K2S04、KHS04、 A12(S04)3、FeS04、KA1(S04)2 ·12H20等) 碱性活化剂(石灰2%～5% 、煅烧白云石5%～8%、 碱性高炉矿渣10%～15%、粉煤灰10%～20%等) 。
• 结晶理论认为建立较高的过饱和度并使之维持足够的时间是半水石膏凝结 硬化的必要条件。
（2）半水石膏水化的局部化学反应 理论
关于，半水石膏水化的局部化学反应理论 也有人称之为胶体理论。这个理论认为，在半水 石膏水化过程的某一中间阶段，半水石膏与水分子生成某种吸附络合物或某
熟石膏实验报告
一、实验目的1. 熟悉熟石膏的制备过程。
2. 了解熟石膏的性能特点。
3. 掌握熟石膏在不同环境条件下的应用。
二、实验原理熟石膏，又称半水石膏，是一种重要的建筑材料，其化学成分为CaSO4·1/2H2O。
熟石膏的制备是将生石膏（CaSO4·2H2O）加热至120-150℃，使其部分水化，生成熟石膏。
熟石膏具有可塑性、易硬化、耐水性强等特点，广泛应用于建筑、雕塑、工艺品等领域。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：生石膏、水、模具、温度计、计时器等。
2. 实验仪器：加热炉、搅拌器、电子秤、游标卡尺、硬度计等。
四、实验步骤1. 称取一定量的生石膏，放入模具中。
2. 将模具放入加热炉中，加热至120-150℃，持续加热约30分钟。
3. 加热完成后，取出模具，待石膏冷却至室温。
4. 用电子秤称取一定量的水，加入模具中的石膏中，搅拌均匀。
5. 记录搅拌时间，观察石膏的凝结硬化过程。
6. 使用游标卡尺测量石膏模型的尺寸，记录数据。
7. 使用硬度计测试石膏模型的硬度，记录数据。
8. 将石膏模型放置在水中浸泡24小时，观察其吸水膨胀情况。
五、实验结果与分析1. 石膏的制备过程顺利，熟石膏的制备时间为30分钟，熟石膏的密度约为2.3g/cm³。
2. 石膏的凝结硬化过程：加入水后，石膏开始吸水膨胀，5分钟后逐渐变硬，10分钟后基本硬化。
3. 石膏模型的尺寸：长10cm，宽5cm，高3cm。
4. 石膏模型的硬度：使用硬度计测试，硬度约为40MPa。
5. 石膏模型吸水膨胀情况：浸泡24小时后，石膏模型体积膨胀约2%。
六、实验结论1. 熟石膏的制备过程简单，只需将生石膏加热至120-150℃，持续加热30分钟即可。
2. 熟石膏具有可塑性、易硬化、耐水性强等特点，适用于建筑、雕塑、工艺品等领域。
3. 石膏模型的尺寸和硬度符合设计要求，可用于实际应用。
4. 石膏模型在水中浸泡24小时后，体积膨胀约2%，说明其具有一定的吸水膨胀性能。
第一章_石膏
水
以二水石膏处于过饱和状态，不断从溶液中析晶，水解
化
反应不断，反应不断向右进行，直至半水石膏全部转变
成二水石膏。
机
理
胶体理论 （局部化学反应理论）
由于半水石膏水化过程的某一中间段，半水石膏与水 生成某种吸附络合物或胶体，然后这些中间产物再转换 成二水石膏。
3、半水石膏的水化机理—溶解析晶理论
半水石膏与水拌合后，即在水中溶解，并反应生成二水石膏。
如此不断进行半水石膏的溶解和二水石膏的析晶，直到半 水石膏完全水化为止。
溶解析晶理论
半水石膏的溶解以及从溶液中再结晶出热力学上较为稳定的、 在该条件下较难溶于水的新的水化产物（二水石膏）是半水石 膏水化硬化的先决条件之一。
结晶沉淀的原因是存在溶液的过饱和度 溶液的过饱和度：溶液的浓度与新相的饱和浓度之比。
1
2
β型半水石膏浆体强度的发展过程
第一阶段 5min以前，浆体 的塑性强度很低，且增长 很慢； 第二阶段 5min~30min，强
度迅速增大，并发展到最大 值；
到长径比1.5～2.0的理想晶形的半水石膏晶体。
据以上结论,宁夏建筑材料研究院段庆奎等将碱金属盐(转晶剂)、 纤维醚(稳定剂)、偶联剂三者复合，制得干燥强度达到100.4的 α高强石膏.
沈阳建筑大学郑万荣等.考察了多种无机盐和有机酸（盐）对 α高强晶粒粗化的影响，从对晶体粗化、制备短柱状晶体的 效果来看:
雪花石膏 呈细粒晶体集合块、星状、团状及壳状， 半透明
片状石膏 致密块状集合体，叶片状，玻璃光泽
土石膏 土状光泽，呈层状、团块状、脉状等
二水硫酸钙含量一般是通过CaO，SO3，和结晶 水含量推算，得出的值分别称为钙值
（3.07CaO%）、硫值(2.15 SO3%)和水值(4.78 H2O%)。取三值中的最小值为定级的依据。 公式：
石膏的分解温度
石膏的分解温度石膏，又称石膏石或石膏矿，是一种常见的矿石，由水合硫酸钙（CaSO4·2H2O）组成。
石膏矿常见于含有大量蒸汽和硫化氢的火山岩石沉积物中，也可以通过加热天然石膏矿脱水得到。
石膏的分解温度是指石膏加热至一定温度时，水合硫酸钙分解为石膏石和水分的温度。
根据石膏的组成，可以推断出石膏的分解温度应高于水的沸点（100摄氏度），但低于硫酸钙的熔点（1460摄氏度）。
实际上，石膏的分解温度是在120至200摄氏度之间。
当石膏加热至120摄氏度时，水合硫酸钙中的结构水会开始蒸发，温度进一步上升可以加速水分的蒸发，使石膏矿变得更加干燥。
这个温度区间被称为石膏的热解区，主要包括石膏矿中的晶水和表层结构水的蒸发。
在这一过程中，石膏的颜色会从白色变为灰色。
当石膏加热至150摄氏度时，石膏中的晶水蒸发的速度会加快，石膏的结晶结构发生变化，体积缩小。
随着温度的升高，石膏内部的水分蒸发，分解反应进行更加剧烈，石膏石的形成和生长速度加快。
这一温度区间被称为石膏的脱水阶段，其脱水反应可用如下化学方程式表示：CaSO4·2H2O → CaSO4 + 2H2O当石膏加热至200摄氏度时，石膏的分解反应已基本完成，大部分水合硫酸钙转化为无水硫酸钙（石膏石）。
在这一温度下，石膏石的产生速度较快，逐渐取代了石膏矿的结构。
因此，200摄氏度是石膏的分解温度的一个关键点。
总之，根据目前的研究，石膏的分解温度大致在120至200摄氏度之间，具体取决于石膏的晶体结构、水分含量和加热条件等因素。
了解石膏的分解温度对于矿石提取、建筑材料的制备等领域具有重要意义。
缓凝剂对建筑石膏凝结与力学性能的影响及其机理
缓凝剂对建筑石膏凝结与力学性能的影响及其机理江苏建筑2019年第1期(总第195期)0引言建筑石膏是二水石膏在干燥空气条件下加热到110℃~ 170℃,脱水形成的以β-半水石膏(熟石膏)为主要成分的胶凝材料。
近年来,建筑石膏越来越广泛地应用于建筑内墙表面抹灰,与传统的水泥抹灰相比,石膏抹灰有着节能减排、凝结硬化快、施工周期短、施工质量好、性能优异等优势[1]。
但是,单纯的建筑石膏凝结硬化很快,大约在1min内明显失去流动性,5min内初凝,15min内终凝,并且在此过程中快速放热,早期强度较高,硬化体结构却存在大量缺陷,晶体发育不成熟,内部气体无法及时排出造成孔隙率较高,影响最终的绝干强度[2]。
为解决这一问题,目前广泛使用木质素磺酸盐、糖、磷酸盐或有机酸类缓凝剂。
这些缓凝剂大多应用于硅酸盐水泥中,但由于石膏和硅酸盐水泥凝结硬化的过程、条件以及机理不完全相同,后者属于强碱性环境,而前者水化则处于弱碱性的体系。
因此,在硅酸盐水泥中表现优良的缓凝剂,应用于石膏体系中往往存在效果不稳定、对强度影响大等缺陷,在实际使用过程中引发了较多的工程问题,给建筑石膏的市场口碑带来一定负面影响[3]。
本文试验对比研究了一种新型蛋白类复合缓凝剂与传统缓凝剂对建筑石膏相关性能的作用效果,并对其作用机理进行了一些探讨,为建筑石膏凝结时间技术问题的解决提供了新的思路。
1试验原材料、仪器与方法1.1试验原材料1.1.1建筑石膏本试验所使用的建筑石膏为山东鲁润脱硫石膏,控制其细度小于200μm(过0.2mm筛),参照《建筑石膏净浆物理性能的测定》GB/T17669.4-1999、《建筑石膏力学性能的缓凝剂对建筑石膏凝结与力学性能的影响及其机理孔祥付,孙德文,徐文(江苏苏博特新材料股份有限公司,江苏南京211103)[摘要]试验研究了葡萄糖、六偏磷酸钠、柠檬酸、蛋白类复合缓凝剂对建筑脱硫石膏凝结时间与力学性能的影响。
结果表明,葡萄糖缓凝效果很弱,六偏磷酸钠与柠檬酸缓凝效果较好,但高掺量下严重影响石膏硬化后强度,蛋白类复合缓凝剂则兼具凝结时间可调范围大(0~500min)、对强度影响小(降低≤20%)的优点。
脱硫石膏与磷石膏的热性能
脱硫⽯膏与磷⽯膏的热性能脱硫⽯膏与磷⽯膏的热性能摘要通过差热分析与⾮线性拟合研究化学⽯膏的热性能。
⼆⽔⽯膏的脱⽔性能除受⽓氛的影响外，还受到加热速度的影响，随着加热速度的提⾼，⼆⽔⽯膏脱⽔的吸热峰出现的温度点推后。
化学⽯膏颗粒⽐较细，使得热峰产⽣的范围较窄，峰形趋于尖⽽窄。
不同的化学⽯膏的热⼒学性有较⼤的区别，因此每种化学⽯膏的热性能都具有独特性。
关键词脱硫⽯膏磷⽯膏差热分析⾮线性拟合 The thermal property of desulphurization gypsum and phosphgypsumAbstract The thermal property of chemical gypsum was studied by TG-DSC and nonlinear fitting. The dehydration of dihydrate gypsum was affected, besides atmosphere and heating rate. The endothermic peak of dihydrate gypsum dehydration was delayed with heating rate increasing. The granule of chemical gypsum is fine, so that the range of endothermic peak of dehydration gypsum dehydration is narrow, moreover, the shape of peak is apex and narrow. According to the thermal property of chemical gypsum is distingulish with different chemical gypsum, the thermal of chemical gypsum is uniqueness.Keywords Desulphurization gypsum, Phosphogypsum, TG-DSC, Nonlinear fitting前⾔ ⽯膏在⾃然界中主要以⼆⽔⽯膏（CaSO4•2H2O）⽆⽔硬⽯膏（CaSO4•2H2O）存在。
打石膏原理
打石膏原理打石膏是一种常见的建筑材料，它在建筑施工中起着重要的作用。
打石膏的原理主要是利用石膏与水混合后溶解、结晶的特性，形成坚固的结构。
下面将详细介绍打石膏的原理及其相关知识。
首先，石膏是一种天然矿石，主要成分是硫酸钙。
在制备石膏制品时，将石膏矿石经过破碎、煅烧等工艺处理，得到石膏粉。
石膏粉在与水混合后，会迅速吸收水分，并逐渐溶解，形成石膏浆。
在这个过程中，石膏分子中的结晶水被释放出来，石膏颗粒逐渐结晶并交联在一起，最终形成坚固的石膏体。
其次，打石膏的原理是利用石膏与水混合后的化学反应。
在石膏与水接触后，石膏颗粒迅速溶解，释放出结晶水，形成石膏浆。
在这个过程中，石膏颗粒之间会发生交联作用，使得石膏颗粒逐渐结晶并形成坚固的结构。
这种结构具有一定的强度和硬度，能够满足建筑施工中的需求。
此外，石膏在固化过程中会释放出热量，这也是其固化的重要原理之一。
当石膏与水混合后，石膏颗粒溶解释放出结晶水的同时，也释放出热量。
这种热量有助于加速石膏的结晶固化过程，使得石膏制品更快地达到所需的强度和硬度。
总的来说，打石膏的原理是利用石膏与水混合后溶解、结晶的特性，形成坚固的结构。
这种原理使得石膏在建筑施工中得到了广泛的应用，成为不可或缺的建筑材料之一。
在实际施工中，要注意控制好石膏与水的混合比例，以及搅拌均匀，确保石膏能够充分溶解，结晶固化。
同时，也要注意控制固化过程中的温度和湿度，以确保石膏制品能够达到设计要求的强度和硬度。
综上所述，打石膏的原理是利用石膏与水混合后溶解、结晶的特性，形成坚固的结构。
在建筑施工中，合理控制打石膏的过程参数，能够保证石膏制品的质量，提高施工效率，确保工程质量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
石膏凝固过程热力学研究 幸苑娜 杨志涌 谢进军 左传为 （中山大学化学与化学工程学院，2001级，广州 510275） 指导老师：陈六平 教授 余小岚 高级实验师
摘要: 提出了通过测定石膏凝固过程体系温度随时间的变化来判定石膏初凝温度和终凝温度的方法，获得了石膏凝固过程中的温度变化及其反应热效应数据。这些研究结果为石膏砌块生产设备的设计与自动化控制提供了理论依据。 关键词: 石膏砌块 石膏 凝固 初凝点 终凝点 反应焓变
一 前言 石膏砌块是一种新型的建筑材料，其生产能耗低、污染小，且具有质轻、防火、隔热、吸音、收缩率小、可钉、可锯、可粘结等突出优点，是取代红砖的理想材料，具有广阔的开发前景[1]。我国自1981年开始生产石膏砌块，至今虽有20多年的时间，但目前石膏生产仍处于较低技术水平的阶段。绝大部分生产厂家仍使用各种单模结构、手工及半机械化设备。这些设备虽然投资少、上马快、能迅速取得经济效益，但由于设备简陋、工人劳动强度大、劳动条件差、产品质量和性能不稳定、生产效率低、难以形成规模效益，从长远看，很难在激烈的市场竞争中取得优势。我们从工厂生产实际了解到，在石膏砌块生产线自动控制设计中需要石膏凝固过程中温度随时间变化的数据，特别是需要初凝和终凝温度，这样能合理地确定石膏在成型模具中停留的时间，使生产达到节能、省时的目的。 石膏砌块生产的主要原料有熟石膏粉即半水石膏粉，外加剂和水等，也可加一些其它的增强材料。原料计量称重后进入搅拌机，经过搅拌混合的料浆进入石膏砌块连续成型机的模具内，成型机连续回转的同时，料浆快速凝固，达到预定终凝点时再从成型机中取出。由于石膏砌块凝固时温度随时间不断变化，如果在成型机的模具的适当位置上设置测温点，根据温度的变化情况判断石膏砌块的凝固状态，使之能在合适的时间从成型机中取出石膏砌块，从而实现自动化生产[2]。 针对上述问题，本文探讨了如何通过温度随时间变化关系的测定来判定石膏凝固过程的初凝点和终凝点，获得了石膏凝固的热效应数据，这些结果对于实现石膏砌块成型过程的连续控制具有一定的指导意义。 二 理论部分 半水石膏(CaSO4.0.5H2O)溶于水，它先是溶解成半水石膏水溶液，然后发生水化作用生成二水石膏(CaSO4.2H2O)。由于水化反应的进行，相对减少了溶剂的量，同时二水石膏的溶解度比半水石膏要小，二水石膏溶液出现过饱和，当达到一定过饱和程度时，二水石膏从石膏浆中均匀成核，然后逐步生长至带稳定晶核的临界尺寸，石膏浆于是开始稠化。在生产中，石膏浆开始稠化时是注入母模的极限时刻，亦常称之为初凝时间，此时测得的温度为其初凝温度。随后，晶核继续长大，并放出大量的热（主要来自结晶相变热）；待晶体长成其固有形态时，石膏浆亦变成具有一定硬度和强度的多孔固体。实际生产中，可以脱模时刻，即常说的终凝时间，此时测得的温度即为其终凝温度。通过温度的测定可以确定初凝和终凝时刻，从而控制生产流程以便实现生产的自动化。 半水石膏溶于水的化学转变过程如下： CaSO4.0.5H2O (s) CaSO4.0.5H2O (aq) （1） CaSO4.0.5H2O (aq) + 1.5H2O(l) CaSO4.2H2O (aq) （2） CaSO4.2H2O (aq) CaSO4.2H2O (s) （3） 总反应式为： CaSO4.0.5H2O (s) + 1.5H2O(l) CaSO4.2H2O (s) （4） 根据文献[3]提供的数据，在298.15 K和101.325 kPa时，1 mol半水石膏（固体粉末）和1.5mol水（液态）反应生成1mol二水石膏（固体粉末）所放出的热量为： △H = (-2022.63 - (-1576.74) –1.5 (-285.83)) kJmol-1 = -17.15 kJmol-1 石膏凝固过程的热效应（焓变）计算公式如下： 在实验条件下，体系中石膏凝固过程是一个绝热升温过程，初态时体系中的所有物质处在同一较低温度下，半水石膏凝固放热，体系中的所有物质均吸收热量一起升温并最终达到终凝温度。因此根据能量守恒，有如下关系式： H(石膏凝固放热)+ H（外桶水吸热）+ H（二水石膏吸热）
+ H（仪器吸热）+ H（二水石膏吸附水吸热）= 0 （5）
以上各未知的H均可按：TmCp（即热容、质量及温度差的乘积）来计算。所以由上式可求得：石膏凝固过程的热效应H（石膏凝固放热），它包括了半水石膏溶解、半水石膏与水反应生成二水石膏、二水石膏从水溶液中结晶析出并形成多孔固体等总过程的热效应。
本研究所用实验装置的平均仪器热容仪器pC可通过不同温度的水的热交换来测定。在内桶（反应器）内加入一定质量的温度较高的水，而外桶则加入温度较低的水（以模拟石膏凝固过程的放热过程），然后测定其温度随时间的变化，由温度随时间的变化曲线可确定热交换达到平衡时的温度。 平均仪器热容仪器pC的计算[4]：上述热交换过程是一个绝热过程（内桶，反应器）和外桶置于一绝热的系统中），因此有：
(仪器pC + 冷冷mCp) (混T - 冷T) + 热热mCp (混T -热T) = 0 从而可得平均仪器热容： 仪器pC= 热热mCp (热T - 混T)/(混T - 冷T) - 冷冷mCp （6）
基于上述分析，由实验确定热水和冷水平衡时的混合温度，便可求出平均仪器热容。同时，通过测定石膏凝固过程的温度-时间变化曲线，便可确定初凝点和终凝点并求出过程的热效应。
三 实验部分 1 实验药品: 建筑石膏粉（广州石膏厂； 型号：SC—Ⅱ； 细度 100目； 筛余量 5% ； 水膏比 75%）；蒸馏水。 2 实验仪器 自制不锈钢反应器（高度h=150 mm，内径Φ=80 mm，厚度δ=2.5 mm）；精密电子温差测量仪（JDW—3F型；测量精度：0.001℃；南京大学应用物理研究所）；氧弹热量计（GR3500型；长沙仪器厂）。 3 实验装置示意图 本文所用实验装置如图1所示。 图1石膏凝固过程温度变化测定装置图 4 实验步骤 （1）仪器热容的测定 用水标定仪器热容。将准确测定温度（冷T）的室温水2300 g放入外桶中，将300 g比室温高10℃左右的蒸馏水放入塑料袋中，装入内桶（反应器）中并同时准确测定其温度（热T），密封好后迅速将反应器置于外桶中，盖好量热器盖子。在不断搅拌下测量外桶水的温度随时间的变化，每30 s记录一次温差仪温度读数，直至温度变化稳定为止。 （2）半水石膏初凝和终凝温度的测定 将150 g室温下的干燥半水石膏粉加入塑料袋中，装入内桶中，同时加入同温度下的112 g蒸馏水。将内桶置于装有2300 g室温水的外桶中。在不断搅拌外桶水的条件下测量石膏凝固过程外桶水温度随时间的变化，每30 s 记录一次温度值，直至温度变化稳定为止。所得温度变化曲线如图1所示。 保持半水石膏的量不变，改变蒸馏水的量，从而改变水膏比（0.5，0.6，0.7，0.75，0.8，1.0），测定不同水膏比时半水石膏的初凝和终凝温度及时间。讨论不同水膏比对石膏凝固温度及时间的影响。 （3）由半水石膏凝固过程的温度变化计算半水石膏凝固过程的热效应。
四 实验结果与讨论 1 仪器热容 测定仪器热容，其冷水温度随时间的变化曲线及混合温度的确定见图2，实验结果示于表1。 0510152025300.20.30.40.50.60.70.80.9T
混
T /℃
t / min 图2 仪器热容测定过程中体系温度(外桶水温)随时间的变化曲线 注：图中温度为相对值
表1仪器热容的测定结果 序号 外桶中水质量m/g 反应器中水质量m/g 仪器热容仪器pC/JK-1 平均值
仪器pC/JK-1
1 2300 250 2471.1 2504.88.68 2 2305 251 2523.9 3 2301 250 2519.4
2 不同水膏比的石膏凝固过程温度变化及反应热效应 石膏凝固过程的温度时间变化曲线如图3所示。从图3可知，曲线上有一个平稳的放热阶段，作平稳阶段的切线与两端温度校正直线相交，得到两个交点（图中的A、B点），从而确定初凝点和终凝点[5]，实验及计算结果示于表2。 010203040506070801.01.21.41.61.82.02.22.42.62.8t终t
初
T初
T终
T/℃
t/min
B
A 图3 石膏凝固过程中体系温度随时间的变化曲线（水膏比为0.7) 注：图中温度为相对值
表2 不同水膏比对石膏凝固温度过程及摩尔反应热的影响 半水石膏质量m/g 水的质量m/g 水膏比 初凝温度T初/℃ 终凝温度T终/℃ 反应过程升温T/℃ 初凝时间t初/min 终凝时间t终/min 凝结时间t凝/min 摩尔反应热
mH/kJmol-1
150 75 0.5 28.56 29.83 1.27 26.6 51.0 24.4 12.93.0
90 0.6 29.39 30.64 1.25 28.2 49.6 21.4 12.84.0
105 0.7 30.53 31.82 1.29 26.3 47.9 21.6 13.24.0
112 0.75 29.24 30.52 1.28 26.9 49.2 22.3 13.15.0
120 0.8 30.21 31.49 1.28 26.9 47.5 20.6 13.25.0
150 1.0 29.10 30.36 1.26 28.5 51.9 23.4 13.13.0
得半水石膏凝固过程的热效应（平均摩尔反应热）mH为（13.14.0）kJmol-1。