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石膏粉物理性能参数/检测方法

作者:冠亚水分仪 | 发布时间:2019-05-11 08:25 | 浏览量:13
       石膏粉是卫生陶瓷生产中用于制做成形用石膏模型的重要材料。目前,市场上石膏粉种类繁多,国内生产石膏粉的厂家也多,因石膏原矿的性质、企业规模大小、管理水平、生产工艺设备水平不一,故各厂家生产的石膏粉的质量参差不齐。
 
一、关于细度
     它是描述半水石膏粉(以下简称石膏粉)性能的一项重要的指标。其关系到模型的强度、表面硬度以及光滑度。表示细度的方法有筛目(美国标准局筛规格,每一直线英寸的筛孔数)、粒径(mm)、比表面积(cm2/g)。一般用筛目(目数)表示石膏粉的细度,目数值越大,表示石膏粉越细。一般而言,石膏粉的细度越细,其颗粒的比表面积大,与水的接触面积大,与水结合后反应充分,形成的网络结构多,则模型强度越高,但吸水率相应降低。一些筛目、筛孔尺寸、筛孔数对比见表1。
石膏粉有两种晶型,一是β石膏粉(也称普通石膏粉),另一是α石膏粉(也称高强石膏粉)。β石膏粉的细度糙,一般在80~90目,标准稠度需水量大,模型强度低;α石膏粉的细度细,一般在100~180目,标准稠度需水量小,模型强度高。
      目前国内卫生陶瓷生产做石膏模型用的石膏粉一般在100~120目,最高不超过160目。而国外使用的石膏粉的细度在180~250目,这也是他们石膏模型质量总体比我们好的原因之一。
      在我国早期的卫生陶瓷生产中,由于是地摊生产且对石膏模型强度等要求不高,一般采用普通的β石膏粉,细度一般在80~90目,且一般是企业自己采购石膏矿石,然后破碎、粉碎,自炒自用;而从上世纪八十年代末、九十年代初开始,随着机械化组合立式浇注成型工艺技术装备的国外引进,以及国内组合立式浇注成型工艺技术的发展,对石膏模型乃至石膏粉的强度、质量要求提高,高强度α石膏粉(一般在100~120目)得到广泛应用。
      检测石膏粉细度(目数)的方法:一般采用筛分法,检测、计算其筛余量。检测时筛余量应符合表1的规定,无残渣全通过更好。在实际生产中,针对你所使用(所知道)石膏粉的目数,选择标准筛的目数。
检测步骤如下:
①取待测样品约60g置于电热鼓风干燥箱中,在40±4℃下烘干至恒重,将烘干后的试样放入干燥器中冷却备用(注:当有效干燥时间相隔1h的两次称量之差不超过±0.2g时,即为恒重)。
②精确称取50±0.1g试样置于筛内,用手指轻轻压碎团块,盖上筛盖,套上筛盘,按以下方法进行操作:一只手拿住筛,略为倾斜,摇动筛子,使其撞击另一只手,摇动的速度为每分钟125次,筛摆的幅度约为20cm。每摇动25次应使筛子向一定方向旋转90度角,使试样均匀散开(也可采用机械振动法过筛),直到筛到1min内通过筛子的试样少于0.1g时为止,称取筛上物质量(筛余),精确至0.01g。
③按以下公式计算筛余量: C=B/A×100%
式中:C—筛余量,%;
B—筛上物的质量,单位为克(g);
A—试样的原始质量,单位为克(g);
如果某种石膏粉之前不知道其细度(目数),可采用套筛(比如80目、100目、120目、140目、160目、180目等),机械振动法过筛,检测各筛目筛余量,以确定该石膏粉的细度(目数)到底是多少,也可以反映出该石膏粉的细度(颗粒)分布。
 
二、关于凝结时间
      凝结时间包括初凝时间和终凝时间。初凝时间是在标稠(标准稠度)用水量下,从石膏粉撒入水中至石膏浆失去流动性开始变稠时所经过的时间;终凝时间是在标稠用水量下,从石膏粉撒入水中到石膏浆体固化时所经过的时间。按相关标准,质量合格石膏粉凝结时间应该是:在标准稠度下,一般初凝时间不小于7min,终凝时间不大于30min。
     凝结时间是注模制造中重要的技术参数。适宜的凝结时间是石膏粉生产中能否正常使用的先决和必要的条件。生产中我们需要石膏粉的凝结时间“初凝不要过短、终凝不要过长”,或者说,“初凝时间长一点、终凝时间短一点”。因为,初凝时间过短或终凝时间过长都不好,都会影响生产。初凝时间太短,小于7min,表现为生产中注桶,耽误生产;若终凝时间太长,远大于30min,表现为注模时浆体太稀易跑浆,甚至石膏浆不凝固,也影响生产。在大生产中,结合实际,考虑到操作等各种因素,初凝时间掌握在12min左右,终凝时间掌握在25~30min即可。凝结时间(初凝、终凝)的长短主要与石膏粉和水的比例(膏水比)有很大关系。膏水比越大,则凝结时间越短。
     生产中检测凝结时间,并非一定要在标准稠度用水量下进行,而应以大生产膏水比进行,这样更有实际指导意义。
测定方法:目前检测方法有划割试饼法(划痕法)、维卡仪法(类似水泥行业检测)。我们常用简便的划割试饼法(划痕法)。
方法步骤如下:
①按标准稠度(或大生产的)膏水比例称取100ml水所需的石膏粉试样,把水倒入500ml容器中,将试样1min内均匀地撒入水中,静置30s,快速搅拌30s,并把石膏浆体立即倒入放置在玻璃板上的铜管内(注:玻璃板、铜管事先擦匀麻油),随后缓慢垂直向上提起铜管20mm,使石膏浆体平铺成直径为100mm~120mm、厚约5 mm的试饼。
②用直径约5 mm的玻璃棒划割试饼,间隔30s划一次(临近初凝时每隔10s划割一次),每次划后用软布将玻璃棒擦净。当划痕两边的料浆刚好不再合拢时即为初凝(以试样放入水中开始计时至初凝的时间间隔就是初凝时间)。
③在测定初凝后的试饼上用大拇指以约50N的力按压,间隔10s一次,当按压至印痕边缘没有水份出现时即为终凝(以试样放入水中开始计时至终凝的时间间隔就是终凝时间)。
 
三、关于强度
      石膏模型的机械强度是关系到其使用寿命的重要性能指标。模型(石膏粉)的强度指标一般有抗折强度和抗压强度。抗折强度是描述模型强度常用的指标。抗折强度有2h湿抗折强度和40℃干燥抗折强度。2h湿抗折强度,是指石膏粉从放入水中算起,2h后在抗折仪上测试的强度;40℃干燥抗折强度,是试样在40±4℃电热鼓风干燥箱中干燥至恒重后测试的抗折强度。β石膏粉的湿抗折强度一般2.7Mpa以上, 干燥抗折强度一般6Mpa以上;α石膏粉的湿抗折强度一般4Mpa以上, 干燥抗折强度一般7Mpa以上。
      在陶瓷行业,通常检测石膏粉的抗折强度,抗压强度一般不检测。石膏粉的2h湿抗压强度一般为6Mpa以上,干抗压强度12Mpa以上。
抗折强度检测方法:
①计算制作尺寸为40×40×60㎜的石膏试条3个所用的石膏粉及水的质量(按石膏粉的标准稠度或大生产的膏水比例),并分别称量。先把水注入2000ml容器中,将石膏粉在30s内均匀地撒入水中,静置30s,接着快速搅拌1min,立即把石膏浆注入模子内,将模子的一端用手抬起约10mm后再落下,如此振动5次,以排除气泡。当到达初凝时,用刮刀刮去溢浆,待终凝后脱模。
②测试湿强度和干强度的试条应分别制备,各制3条。用于测2h湿强度的试条脱模后,垂直立放在实验室工作平台上,从石膏粉投入水中开始2h后在抗折试验机上进行测试;用于测干强度的试条脱模后,放入电热鼓风干燥箱中,以40±4℃的温度烘干至恒重(注:当有效干燥时间相隔24h的两次称量之差不超过±0.5g时,即为恒重)。恒重后将试条放入干燥器内冷却至室温,在抗折试验机上进行测试。
③抗折强度计算。采用以下公式: F=3PL/2BH2
式中:F——抗折强度,单位为兆帕(MPa)
P——试验机的负荷,单位为牛(N)
L——跨距,单位为毫米(mm)
B——试样宽度,单位为毫米(mm)
H——试样厚度,单位为毫米(mm)
④计算3条试件的抗折强度值并计算其算数平均值。如果测试计算的3个值中有1个值与3个值的算术平均值的相对偏差大于10%,则取另两个值得算数平均值为测试结果;如果测试计算的3个值中有2个或2个以上值与3个值的算术平均值的相对偏差大于10%,则应重新取样进行测试。
抗压强度检测方法:
①利用上述抗折强度测试后的半截试样,做成40㎜×40㎜×40㎜的试块。
②在液压压力机测试。开启压力机后,使试件在20s~40s内破坏,记录其破坏荷载P。
③采用以下公式分别计算6块试件的抗压强度:
σc=4P/лD2 = P/ лR2 = P/ S
式中:σc——抗压强度,单位为兆帕(MPa)
P——破坏时的压力值,单位为牛(N)
D—试样直径,单位为毫米(mm)
R——试样半径,单位为毫米(mm)
S——试样面积,单位为平方毫米(mm2)
④计算6块试件的抗压强度的算术平均值。如果所测得的6个值中有1个值与6个值的算术平均值的相对偏差大于10%,则取其余5个值的算术平均值为测试结果;如果所测得的6个值中有2个或2个以上的值与6个值的算术平均值的相对偏差大于10%,则应重新取样进行测试。
 
四、关于吸水率
     吸水率其实是石膏模型的一项很重要的性能指标参数,也从另一方面体现了石膏粉的特性。吸水率是石膏模吸收水的质量与干石膏模质量之比,用百分数表示。
     从石膏粉与水混合后化学反应方程式:CaSO4·1/2H2O+3/2H2O→CaSO4·2H2O+19.2kJ/mol可知,化学反应仅需18.6%的水分,而模型生产中需要混合用水80%左右。掺加多余水的目的是为了保证石膏浆体的流动性,适应注模操作要求。同时,多余的水在干燥后形成气孔,使模型有吸水能力。模型的气孔种类有开口气孔和封闭气孔。模型的吸水率主要与模型的开口气孔率有关,成正比关系。
     吸水率是模型吸水(吃浆)能力的反映。吸水率指标主要与混水量(膏水比)有直接的关系。石膏粉的混水量愈大,则模型干燥后形成的气孔愈多,吸水率愈大。卫生陶瓷注浆石膏模型的吸水率一般在40~48%。
 
检测方法:
①采用做抗折强度后的剩余试样,做成尺寸15㎜×15㎜×15㎜的试样3个。
②在40±4℃电热鼓风干燥箱中烘干试样冷却到室温,用电子天平称其质量为N,放入水中浸泡1h,取出后用半湿毛巾擦拭,立即称其质量为M。
③用以下公式计算3个试样的吸水率:
S=(M-N)/ N×100%
式中:S—试样的吸水率,%,精确到小数点后两位;
N—干燥试样的质量,单位为克(g);
M—吸水饱和试样的质量,单位为克(g)。
④计算3件试样吸水率的算术平均值。如果测试计算的3个值中有1个值与3个值的算术平均值的相对偏差大于10%,则取另两个值得算数平均值为测试结果;如果测试计算的3个值中有2个或2个以上值与3个值的算术平均值的相对偏差大于10%,则应重新取样进行测试。
 
五、关于水分检测
     在石膏的生成过程中,要抽检样品进行水分分析,如果工艺条件控制不好,石膏往往会生成层状或针状晶体,尤其是针状晶体,形成的石膏颗粒小,粘性大,难以脱水,造成石膏浆液固体含量低等。
   当石膏如果水分过高,不仅影响脱硫系统和设备的正常运行,而且对石膏的储存、运输及后加工等都会造成一定的困难,
检测方法:
     CS-01AL石膏水分测量仪产品荣获《 一种工业产品的水分检测设备》、《一种新型水分仪加热处理系统设备》专利,它采用进口精密称重系统称量取样,在测量样品重量的同时,加热单元和水分蒸发通道快速干燥样品,在干燥过程中,持续测量并即时显示样品丢失的水分含量%,干燥程序完成后,最终通过7寸液晶触摸大屏幕把测定的水分含量值被锁定显示,直接计算干燥前后样品质量的变化来求取石膏含水率。
1、称重范围:0-120g
2、测试空间为3cm(特殊) 
3、水分测定范围:0.00-100%
     干重测定范围:100-0.00%
4、称重系统精度:JQR/0.001g
5、样品质量:0 -120g
6、加热温度范围:环境温度-229.9℃ 
            温度误差:±0.5℃
            温度分辨率:0.1℃
7、加热源:400w
8、水分含量可读性:0.01%.
9、显示:彩色7寸液晶触摸屏
10、温度窗口:实时显示当下环境温度
       环境温度显示误差:±0.5℃
11、参数八种: 水分值%、干重%、当前温度、设定温度、当前重量、初始重量、测试时间、恒重时间
12、双重通讯接口(选配):RS 232(打印)              
                                          USB(计算机)
13、操作模式:全屏幕触控式
14、外型尺寸:380×205×325(mm)
15、净重:4.5Kg
16、产品通过IS09001质量体系认证;
17、公司通过ISO14001环境体系认证;
18、专利(201820840286.8 新型快速固含量测定专利、201821218909.4 一种工业产品的水分检测设备专利)
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石膏粉水分测定仪

文章标签: 石膏粉物理性能参数  检测方法   

文章作者:冠亚水分仪

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