探究不同濃度食用鹽對石膏模型凝固時間的影響

吳仙菊 唐東瓊 李絲絲

【摘? 要】目的：探討不同濃度食鹽對石膏模型凝固時間的影響。方法：稱取石膏，平均分成四份，一份不摻入食用鹽（空白組），其他三份分別摻入5%、10%、15%濃度的食用鹽，各制作5個石膏模型，比較含有不同濃度食用鹽石膏所制作模型的平均凝固時間。結果：空白組石膏模型的凝固時間為（26.32±2.59）min，早于5%食用鹽濃度組石膏模型的（30.26±2.29）min、10%食用鹽濃度組石膏模型的（33.71±2.41）min和15%食用鹽濃度組石膏模型的（37.02±2.40）min（t=2.412;t=2.320;t=4.557;P均<0.05）。結論：隨著食用鹽濃度的增加，石膏模型的凝固時間延長。提高石膏原材料中食用鹽的濃度，能夠為石膏模型塑形提供更多時間，降低石膏原材料中食用鹽的濃度，能夠加速石膏模型成型。

【關鍵詞】食用鹽濃度;石膏模型;凝固時間;石膏緩凝劑;石膏塑形

【中圖分類號】R473????? 【文獻標識碼】A????? 【文章編號】1672-3783（2019）01-0134-02

石膏在加水攪拌后，漿體的初凝時間約為初凝8-15分鐘，，終凝時間為40-60分鐘。由于石膏在加水后會逐漸失去流動性，發生初凝，對石膏模型塑形的時間只有5～10分鐘，因此，往往難以滿足石膏基材的成型需要[1]。同時，一些有用模具制作的石膏模型，則需要迅速定型，加快凝固。針對使用者對石膏凝固時間的不同需求，有必要探索能夠調節石膏凝固時間的摻料。近年來，已有研究發現鹽是一種較好石膏緩凝劑，但關于鹽的最佳摻入濃度尚未明確[2]。基于上述研究現狀，本研究探討不同濃度食鹽對石膏模型凝固時間的影響，現進行以下報告。

1 材料與方法

1.1一般材料

本研究使用的石膏原材料為檸檬酸石膏，購自云南紅石礦業有限公司，主要成分：氧化（SO3）30.77%;氧化鋁（Al2O3）1.47%;三氧化硫（SiO2）55.23%;氧化鐵（Fe2O3）0.13%;五氧化二磷（P2O5）3.36%;二氧化鈦（Tio2）0.03%;結晶水3.50%。

食用鹽：購自學院超市。

1.2方法

稱取石膏，直接在石膏中加水，制作5個石膏模型，在食用鹽中加水制分別制作成5%、10%、15%濃度的食用鹽溶液，然后加入至石膏中，制作石膏模型，含有每個濃度食用鹽的石膏原材料均制作5個石膏模型。為避免石膏模型表面積、體積對實驗結果的影響，本研究將含有不同濃度食用鹽的石膏原材料均制作成相同體積的正方體。

1.3觀察指標

比較空白組、含有5%、10%、15%濃度食用鹽石膏所制作模型的平均凝固時間。

石膏模型凝固時間測試標準：參照GB/T17669.4—1999《建筑石膏 靜漿物理性能的測定》進行凝固時間測試。

1.4統計學方法

應用SPSS24.0版本統計學軟件包進行研究數據統計分析，計量資料采用均數±標準差（）描述，組間資料差異采用獨立樣本（t）檢驗，P值小于0.05為差異有統計學意義。

2 結果

空白組石膏模型的平均凝固時間明顯早于5%食用鹽濃度組、10%食用鹽濃度組和15%食用鹽濃度組（P<0.05），5%食用鹽濃度組的平均凝固時間早于10%食用鹽濃度組和15%食用鹽濃度組（P<0.05），10%食用鹽濃度組平均凝固時間早于15%食用鹽濃度組（P<0.05），見表1。

空白組凝固時間與5%食用鹽濃度組比較t=2.412，P=0.046;與10%食用鹽濃度組比較t=5.560，P=0.000;與15%食用鹽濃度組比較t=9.912，P=0.000。5%食用鹽濃度組石膏模型的平均凝固時間與10%食用鹽濃度組比較t=2.320，P=0.049;與15%食用鹽濃度組比較t=4.557，P=0.002;10%食用鹽濃度組石膏模型的平均凝固時間與15%食用鹽濃度組比較t=2.815，P=0.042。

3 討論

選取適宜的石膏凝固時間調節劑，確定調節劑的最佳摻量是對石膏材料凝固時間進行調節的重要技術手段。現階段，常用的石膏凝固時間調節劑主要有三大類，分別為鹽類、有機酸及蛋白質類[3]。早期報道的相關研究中，以有機酸中的檸檬酸延緩凝固效果最好，因此，目前市場上售賣的石膏原材料多含有檸檬酸。本研究實驗所用的石膏原材料也為檸檬酸石膏[4]。與此同時，近年來也有部分研究發現鹽類用于調節石膏凝固時間不較檸檬酸差，但應用效果可能受到鹽濃度的影響。

為明確不同濃度食用鹽對石膏模型凝固時間的影響，本研究設置不摻入食用鹽的石膏模型為空白對照，然后分別在石膏原材料—檸檬酸石膏中加入5%、10%、15%濃度的食用鹽，各制作5個正方體石膏模型，比較空白組和不同濃度食用鹽組石膏模型的平均凝固時間。結果顯示空白組石膏模型的凝固時間明顯早于其他三組模型，5%食用鹽濃度組石膏模型的平均凝固時間明顯早于10%食用鹽濃度組和15%食用鹽濃度組，15%食用鹽濃度組石膏模型的平均凝固時間最長。根據上述實驗結果得出，在石膏中摻入食用鹽后，隨著食用鹽濃度的增加，石膏模型的凝固時間延長，分析食用鹽濃度增加導致石膏模型凝固時間延長的機制為：未摻入食用鹽的檸檬酸石膏在水化后主要成分仍為含水硫酸鈣（CaSO4·2H2O）。而在加入不同濃度的食用鹽后有明顯的硫酸鋇（BaSO4），表明食用鹽的加入會使鋇離子和硫酸根離子生成不溶于水的磷酸鋇包裹在石膏顆粒表面，抑制石膏水化速度，延緩石膏凝固。當加入食用鹽的濃度越高時，磷酸鋇的生成量越多，對石膏水化的抑制作用越明顯[5]。除了生成BaSO4外，亞磷酸鋇（BaSO3）生成的碳酸鈣（CaCO3）以及硅酸鋇（Ba2SiO4）生成的原硅酸鈣（Ca2SiO4）均為不溶物，也會對石膏的水化進程產生阻礙作用[6]。因此，隨著食用鹽濃度的增加，石膏模型的凝固時間延長。

對上述實驗結果進行綜合分析，本研究得出隨著食用鹽濃度的增加，石膏模型的凝固時間延長，提高石膏原材料中食用鹽的濃度，能夠為石膏模型塑形提供更多時間，降低石膏原材料中食用鹽的濃度，能夠加速石膏模型成型。調節石膏中食用鹽的濃度為調節石膏凝材料凝固時間的有效方法。

參考文獻

[1]?? 史琛，劉元鵬.聚狻酸高效減水劑與緩凝劑對無水硫鋁酸鈣-石膏體系流動性和凝結時間的影響[J].硅酸鹽通報，2016，35（10）：3357-3361.

[2]?? 程運超，楊光昱，呂三雷，等.石膏型鑄造鋁合金真空增壓凝固和真空自由凝固組織及力學性能[J].鑄造，2014，63（1）：10-14.

[3]?? 馬麗莉，鐵生年，姜雄.不同保水劑對石膏性能的影響[J].硅酸鹽通報，2014，33（4）：44- 49.

[4]?? 周志杰，魏娟娟，米國發，等.殼體石膏型低壓鑄造數值模擬及工藝優化[J].特種鑄造及有色合金，2017，37（10）：1058-1061.

[5]?? MourizioBelotto，沈榮熹.紙面石膏板生產過程中外加劑的相互影響[J].居業，2014，1 （7）：59-63.

[6]?? 王楚妍，高建明，唐永波.鋇鹽對α-高強石膏凝結時間的影響及作用機理[J].新型建筑材料，2015，42（9）：27-30.