石膏

石膏的产地与储量

世界上最大石膏生产国是美国。在美国，石膏矿床分布在22个州，共有69座矿山，最大产地在阿依华州道奇堡。其次是加拿大。法国在欧洲石膏生产中居领先地位。再次为西德、英国、西斑牙。
中国石膏矿资源丰富。全国23个省(区)有石膏矿产出。探明储量的矿区有169处，总保有储量矿石576亿吨。从地区分布看，以山东石膏矿最多，占全国储量的65%；内蒙古、青海、湖南次之。主要石膏矿区有内蒙古鄂托克旗、湖北应城、吉林浑江、江苏南京、山东大汶口、广西钦州、山西太原、宁夏中卫石膏矿等。石膏矿以沉积型矿床为主，储量占全国90%以上，后生型及热液交代型石膏矿不很重要。石膏矿在各地质时代均有产出，以早白垩纪和第三纪沉积型石膏矿为最重要。

石膏的结构与形态

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。

石膏的理化性质

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。
加热时存在3个排出结晶水阶段：105~180℃，首先排出1个水分子，随后立即排出半个水分子，转变为烧石膏Ca[SO4]•0.5H2O，也称熟石膏或半水石膏。200~220℃，排出剩余的半个水分子，转变为Ⅲ型硬石膏Ca[SO4]•εH2O(0.06<ε<0.11)。约350℃，转变为Ⅱ型石膏Ca[SO4]。1120℃时进一步转变为Ⅰ型硬石膏。熔融温度1450℃。
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。

石膏的产状与组合

主要为化学沉积作用的产物，常形成巨大的矿层或透镜体，赋存于石灰岩、红色页岩和砂岩、泥灰岩及粘土岩系中，常与硬石膏、石盐等共生。硬石膏层在近地表部位，由于外部压力的减小，受地表水作用而转变为石膏：CaSO4+2H2O——CaSO4•2H2O；同时体积增大约30%，引起石膏层的破坏。

石膏的工业应用

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。
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。
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。
利用建筑石膏生产的建筑制品主要有：
①纸面石膏板。在建筑石膏中加入少量胶粘剂、纤维、泡沫剂等与水拌和后连续浇注在两层护面纸之间，再经辊压、凝固、切割、干燥而成。板厚9-25毫米，干容重750-850公斤/米3，板材韧性好，不燃，尺寸稳定，表面平整，可以锯割，便于施工。主要用于内隔墙、内墙贴面、天花板、吸声板等，但耐水性差，不宜用于潮湿环境中。
②纤维石膏板。将掺有纤维和其他外加剂的建筑石膏料浆，用缠绕、压滤或辊压等方法成型后，经切割、凝固、干燥而成。厚度一般为8-12毫米，与纸面石膏板比，其抗弯强度较高，不用护面纸和胶粘剂，但容重较大，用途与纸面石膏板相同。
③装饰石膏板。将配制的建筑石膏料浆，浇注在底模带有花纹的模框中，经抹平、凝固、脱模、干燥而成，板厚为10毫米左右。为了提高其吸声效果，还可制成带穿孔和盲孔的板材，常用作天花板和装饰墙面。
④石膏空心条板和石膏砌块。将建筑石膏料浆浇注入模，经振动成型和凝固后脱模、干燥而成。空心条板的厚度一般为60-100毫米，孔洞率30-40％；砌块尺寸一般为600×600毫米，厚度60-100毫米，周边有企口，有时也可做成带圆孔的空心砌块。空心条板和砌块均用专用的石膏砌筑，施工方便，常用作非承重内隔墙。

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