探究不同浓度食用盐对石膏模型凝固时间的影响

吴仙菊 唐东琼 李丝丝

【摘  要】目的：探讨不同浓度食盐对石膏模型凝固时间的影响。方法：称取石膏，平均分成四份，一份不掺入食用盐（空白组），其他三份分别掺入5%、10%、15%浓度的食用盐，各制作5个石膏模型，比较含有不同浓度食用盐石膏所制作模型的平均凝固时间。结果：空白组石膏模型的凝固时间为（26.32±2.59）min，早于5%食用盐浓度组石膏模型的（30.26±2.29）min、10%食用盐浓度组石膏模型的（33.71±2.41）min和15%食用盐浓度组石膏模型的（37.02±2.40）min（t=2.412;t=2.320;t=4.557;P均<0.05）。结论：随着食用盐浓度的增加，石膏模型的凝固时间延长。提高石膏原材料中食用盐的浓度，能够为石膏模型塑形提供更多时间，降低石膏原材料中食用盐的浓度，能够加速石膏模型成型。

【关键词】食用盐浓度;石膏模型;凝固时间;石膏缓凝剂;石膏塑形

【中图分类号】R473      【文献标识码】A      【文章编号】1672-3783（2019）01-0134-02

石膏在加水搅拌后，浆体的初凝时间约为初凝8-15分钟，，终凝时间为40-60分钟。由于石膏在加水后会逐渐失去流动性，发生初凝，对石膏模型塑形的时间只有5～10分钟，因此，往往难以满足石膏基材的成型需要[1]。同时，一些有用模具制作的石膏模型，则需要迅速定型，加快凝固。针对使用者对石膏凝固时间的不同需求，有必要探索能够调节石膏凝固时间的掺料。近年来，已有研究发现盐是一种较好石膏缓凝剂，但关于盐的最佳掺入浓度尚未明确[2]。基于上述研究现状，本研究探讨不同浓度食盐对石膏模型凝固时间的影响，现进行以下报告。

1 材料与方法

1.1一般材料

本研究使用的石膏原材料为柠檬酸石膏，购自云南红石矿业有限公司，主要成分：氧化（SO3）30.77%;氧化铝（Al2O3）1.47%;三氧化硫（SiO2）55.23%;氧化铁（Fe2O3）0.13%;五氧化二磷（P2O5）3.36%;二氧化钛（Tio2）0.03%;结晶水3.50%。

食用盐：购自学院超市。

1.2方法

称取石膏，直接在石膏中加水，制作5个石膏模型，在食用盐中加水制分别制作成5%、10%、15%浓度的食用盐溶液，然后加入至石膏中，制作石膏模型，含有每个浓度食用盐的石膏原材料均制作5个石膏模型。为避免石膏模型表面积、体积对实验结果的影响，本研究将含有不同浓度食用盐的石膏原材料均制作成相同体积的正方体。

1.3观察指标

比较空白组、含有5%、10%、15%浓度食用盐石膏所制作模型的平均凝固时间。

石膏模型凝固时间测试标准：参照GB/T17669.4—1999《建筑石膏 静浆物理性能的测定》进行凝固时间测试。

1.4统计学方法

应用SPSS24.0版本统计学软件包进行研究数据统计分析，计量资料采用均数±标准差（）描述，组间资料差异采用独立样本（t）检验，P值小于0.05为差异有统计学意义。

2 结果

空白组石膏模型的平均凝固时间明显早于5%食用盐浓度组、10%食用盐浓度组和15%食用盐浓度组（P<0.05），5%食用盐浓度组的平均凝固时间早于10%食用盐浓度组和15%食用盐浓度组（P<0.05），10%食用盐浓度组平均凝固时间早于15%食用盐浓度组（P<0.05），见表1。

空白组凝固时间与5%食用盐浓度组比较t=2.412，P=0.046;与10%食用盐浓度组比较t=5.560，P=0.000;与15%食用盐浓度组比较t=9.912，P=0.000。5%食用盐浓度组石膏模型的平均凝固时间与10%食用盐浓度组比较t=2.320，P=0.049;与15%食用盐浓度组比较t=4.557，P=0.002;10%食用盐浓度组石膏模型的平均凝固时间与15%食用盐浓度组比较t=2.815，P=0.042。

3 讨论

选取适宜的石膏凝固时间调节剂，确定调节剂的最佳掺量是对石膏材料凝固时间进行调节的重要技术手段。现阶段，常用的石膏凝固时间调节剂主要有三大类，分别为盐类、有机酸及蛋白质类[3]。早期报道的相关研究中，以有机酸中的柠檬酸延缓凝固效果最好，因此，目前市场上售卖的石膏原材料多含有柠檬酸。本研究实验所用的石膏原材料也为柠檬酸石膏[4]。与此同时，近年来也有部分研究发现盐类用于调节石膏凝固时间不较柠檬酸差，但应用效果可能受到盐浓度的影响。

为明确不同浓度食用盐对石膏模型凝固时间的影响，本研究设置不掺入食用盐的石膏模型为空白对照，然后分别在石膏原材料—柠檬酸石膏中加入5%、10%、15%浓度的食用盐，各制作5个正方体石膏模型，比较空白组和不同浓度食用盐组石膏模型的平均凝固时间。结果显示空白组石膏模型的凝固时间明显早于其他三组模型，5%食用鹽浓度组石膏模型的平均凝固时间明显早于10%食用盐浓度组和15%食用盐浓度组，15%食用盐浓度组石膏模型的平均凝固时间最长。根据上述实验结果得出，在石膏中掺入食用盐后，随着食用盐浓度的增加，石膏模型的凝固时间延长，分析食用盐浓度增加导致石膏模型凝固时间延长的机制为：未掺入食用盐的柠檬酸石膏在水化后主要成分仍为含水硫酸钙（CaSO4·2H2O）。而在加入不同浓度的食用盐后有明显的硫酸钡（BaSO4），表明食用盐的加入会使钡离子和硫酸根离子生成不溶于水的磷酸钡包裹在石膏颗粒表面，抑制石膏水化速度，延缓石膏凝固。当加入食用盐的浓度越高时，磷酸钡的生成量越多，对石膏水化的抑制作用越明显[5]。除了生成BaSO4外，亚磷酸钡（BaSO3）生成的碳酸钙（CaCO3）以及硅酸钡（Ba2SiO4）生成的原硅酸钙（Ca2SiO4）均为不溶物，也会对石膏的水化进程产生阻碍作用[6]。因此，随着食用盐浓度的增加，石膏模型的凝固时间延长。

对上述实验结果进行综合分析，本研究得出随着食用盐浓度的增加，石膏模型的凝固时间延长，提高石膏原材料中食用盐的浓度，能够为石膏模型塑形提供更多时间，降低石膏原材料中食用盐的浓度，能够加速石膏模型成型。调节石膏中食用盐的浓度为调节石膏凝材料凝固时间的有效方法。

参考文献

[1]   史琛，刘元鹏.聚狻酸高效减水剂与缓凝剂对无水硫铝酸钙-石膏体系流动性和凝结时间的影响[J].硅酸盐通报，2016，35（10）：3357-3361.

[2]   程运超，杨光昱，吕三雷，等.石膏型铸造铝合金真空增压凝固和真空自由凝固组织及力学性能[J].铸造，2014，63（1）：10-14.

[3]   马丽莉，铁生年，姜雄.不同保水剂对石膏性能的影响[J].硅酸盐通报，2014，33（4）：44- 49.

[4]   周志杰，魏娟娟，米国发，等.壳体石膏型低压铸造数值模拟及工艺优化[J].特种铸造及有色合金，2017，37（10）：1058-1061.

[5]   MourizioBelotto，沈荣熹.纸面石膏板生产过程中外加剂的相互影响[J].居业，2014，1 （7）：59-63.

[6]   王楚妍，高建明，唐永波.钡盐对α-高强石膏凝结时间的影响及作用机理[J].新型建筑材料，2015，42（9）：27-30.