保水劑和摻合料對(duì)粉刷石膏砂漿性能的影響

馮春花　張倩　桂行高　李麗　雷超楠　朱曉靜　劉航慧

摘 要：該文研究了保水劑和摻合料對(duì)面層脫硫粉刷石膏凝結(jié)時(shí)間、粘結(jié)強(qiáng)度、抗折抗壓強(qiáng)度以及其保水率等的影響，結(jié)果表明，保水劑可以有效增大粉刷石膏保水率，使粘結(jié)強(qiáng)度增強(qiáng)，但會(huì)降低面層粉刷石膏的抗折、抗壓強(qiáng)度，保水劑的最佳摻量為脫硫建筑石膏的0.2%；重鈣作為摻合料加入粉刷石膏中時(shí)，粉刷石膏凝結(jié)時(shí)間變??；隨著重鈣摻量的增加，粉刷石膏的凝結(jié)時(shí)間逐漸增加，力學(xué)性能呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，重鈣在粉刷石膏中的最佳摻量為40%。

關(guān)鍵詞：粉刷石膏 保水劑 重鈣 凝結(jié)時(shí)間

中圖分類號(hào)：TQ177.375 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）03（b）-0072-02

粉刷石膏砂漿是一種新型的綠色環(huán)保型抹灰材料，既可以應(yīng)用在外墻粉刷，又可作為內(nèi)墻保溫材料使用，與傳統(tǒng)的水泥砂漿相比，由于其比水泥砂漿具有相對(duì)優(yōu)異的性能，近年來(lái)得到了一定的發(fā)展[1-2]。雖然粉刷石膏可以有效解決傳統(tǒng)粉刷材料的弊病，提高工程質(zhì)量，但是受傳統(tǒng)水泥砂漿中用砂比例任意增加成本降低的利益驅(qū)動(dòng)和工程驗(yàn)收制度寬松的限制，粉刷石膏的推廣較為困難，處于不利的競(jìng)爭(zhēng)地位。

1 原材料與實(shí)驗(yàn)方法

1.1 原材料

建筑石膏：潞城市泰山石膏建材有限公司，主要成分是半水石膏CaSO4·0.5H2O。 緩凝劑：檸檬酸，分析純。保水劑：羥丙基甲基纖維素（HPMC）。摻合料：實(shí)驗(yàn)中使用的重鈣為400目重鈣粉。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

粉刷石膏標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)散用水量的測(cè)定：參照《粉刷石膏》（JCT517-2004）進(jìn)行測(cè)定。

建筑石膏凝結(jié)時(shí)間測(cè)定：參照《建筑石膏凝結(jié)時(shí)間測(cè)定方法》（GB /T17669.4-1999）。

粉刷石膏力學(xué)性能測(cè)定：參照《建筑石膏力學(xué)性能的測(cè)定》（GB /T17669.3-1999）。

保水率的測(cè)定：參照《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T70-2009）。

2 結(jié)果與討論

2.1 保水劑對(duì)面層粉刷石膏性能的影響

2.1.1 保水劑對(duì)面層粉刷石膏凝結(jié)時(shí)間的影響

保水劑對(duì)面層粉刷石膏初凝和終凝凝結(jié)時(shí)間的影響顯示在圖1中，從圖1可以看出，面層粉刷石膏的初凝和終凝時(shí)間均會(huì)隨著保水劑摻量的增加而增大，并且初凝和終凝時(shí)間的變化趨勢(shì)基本相同。在保水劑摻量在0%～0.1%之間的面層粉刷石膏的凝結(jié)時(shí)間會(huì)快速上升，但在0.1%～0.4%之間的增長(zhǎng)變得平緩。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)只摻緩凝劑的粉刷石膏會(huì)出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，水分的蒸發(fā)導(dǎo)致粉刷石膏實(shí)驗(yàn)測(cè)得凝結(jié)時(shí)間比理論凝結(jié)時(shí)間要短。加入緩凝劑后粉刷石膏表面不再出現(xiàn)明顯的泌水，而且輕觸粉刷石膏表面具有很好的彈性，起到了增稠保水的效果。

2.1.2 保水劑對(duì)面層粉刷石膏強(qiáng)度與保水率的影響

圖2是保水劑對(duì)面層粉刷石膏抗折、抗壓、粘結(jié)剪切強(qiáng)度的影響，從圖2中可以看出隨著保水劑摻量的增加逐漸降低且強(qiáng)速損失率變大。粘結(jié)剪切強(qiáng)度隨著保水劑摻量的增加而逐漸增大，且粘結(jié)剪切強(qiáng)的與保水劑的摻量幾乎呈線性關(guān)系。不同摻量的保水劑對(duì)面層粉刷石膏保水率的影響如圖3所示，從圖3中可以看出面層粉刷石膏的保水率隨著保水劑的摻量逐漸增加。在摻量較低時(shí)，保水率的增長(zhǎng)速率很快，但在摻0.3%以后基本進(jìn)入平臺(tái)段，保水劑的摻量對(duì)保水率影響已經(jīng)較小。

保水劑保水效果就是自身吸水的結(jié)果。對(duì)于面層粉刷石膏來(lái)說(shuō)，在滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上應(yīng)該優(yōu)先考慮面層粉刷石膏凝結(jié)時(shí)間、粘結(jié)剪切強(qiáng)度、保水率這3方面的性能。綜合考慮保水率的凝結(jié)時(shí)間和粘結(jié)強(qiáng)度和保水率的因素選擇保水劑的摻量為0.2%。

2.2 礦物摻合料對(duì)面層粉刷石膏性能的影響

重質(zhì)碳酸鈣，是使用機(jī)械方法直接粉碎天然的石灰石、方解石、貝殼、白堊等而制得的，又稱研磨碳酸鈣。實(shí)驗(yàn)中用的建筑石膏呈乳白色，實(shí)驗(yàn)中摻入重鈣粉的目的是為了增加粉刷石膏的白度，使面層粉刷石膏更接近人們的審美要求，同時(shí)也降低了粉刷石膏的成本，因此需要在達(dá)到性能要求的基礎(chǔ)上增加盡量多的重鈣粉。

2.2.1 摻合料對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響

重鈣粉對(duì)面層粉刷石膏的凝結(jié)時(shí)間的影響如圖4所示，從圖4中可以看出面層粉刷石膏中重鈣粉摻量為0%～10%時(shí)，粉刷石膏的凝結(jié)時(shí)間急劇下降，但在10%～40%之間時(shí)，面層粉刷石膏的凝結(jié)時(shí)間開(kāi)始從摻量為10%時(shí)開(kāi)始變長(zhǎng)。摻重鈣粉的初凝最長(zhǎng)時(shí)間是摻重鈣粉40%時(shí)，130 min，終凝時(shí)間為比摻量為零時(shí)小，終凝時(shí)間值為180 min。

2.2.2 重鈣粉對(duì)力學(xué)性能的影響

重鈣粉對(duì)面層粉刷石膏抗折抗壓強(qiáng)度的影響如圖5所示，從圖5中可以看出，面層粉刷石膏的抗折、抗壓強(qiáng)度在重鈣粉摻量為0%～20%時(shí)隨著摻量的增加而增加，在重鈣粉摻量為20%～30%時(shí)隨著重鈣粉摻量的增加而降低，其強(qiáng)度在20%達(dá)到最大。重鈣粉摻入到粉刷石膏中后，重鈣粉有一部分可以溶解在水中，增大溶液中Ca2+的含量，迅速達(dá)到飽和，促進(jìn)二水石膏晶體的結(jié)晶析出，不能溶解的部分則以顆粒狀依附在晶體周圍，起到填充作用。但是當(dāng)重鈣粉摻量過(guò)多且石膏粉摻量減少較大時(shí)，雖然能夠得到較好的晶體，晶體數(shù)量卻會(huì)較少，大量的碳酸鈣顆粒會(huì)造成堆積，對(duì)粉刷石膏的結(jié)構(gòu)造成影響，使強(qiáng)度下降。

重鈣粉在面層粉刷石膏中的主要作用是為了增加白度，在復(fù)合其他性能要求的條件下，加入的重鈣粉應(yīng)該盡量多。且從凝結(jié)時(shí)間和白度都應(yīng)該選擇40%摻量的重鈣粉。

2.3 面層粉刷石膏砂漿的最終配方

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及面層粉刷石膏的國(guó)標(biāo)要求可以最終確定面層粉刷石膏的最終配方：建筑脫硫石膏60%，重鈣40%，檸檬酸0.2%，保水劑0.2%，標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)散用水量0.467，其中緩凝劑和保水劑均為外摻，且擴(kuò)散用水量為總量的百分比。其初凝時(shí)間136 min，終凝時(shí)間175 min，抗折強(qiáng)度3.34 MPa，抗壓強(qiáng)度6.18 MPa，粘結(jié)剪切強(qiáng)度0.46 MPa，保水率94.5%，各項(xiàng)性能均達(dá)到并超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

（1）粉刷石膏砂漿中加入保水劑后，保水率增加，粘結(jié)強(qiáng)度增強(qiáng)，但會(huì)降低面層粉刷石膏的抗折、抗壓強(qiáng)度，保水劑的最佳摻量為脫硫建筑石膏的0.2%；（2）加入重鈣后，粉刷石膏凝結(jié)時(shí)間變小，隨著重鈣摻量的增加，粉刷石膏的凝結(jié)時(shí)間逐漸增加，其力學(xué)性能呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，重鈣在粉刷石膏中的最佳摻量為40%；（3）該實(shí)驗(yàn)中，面層粉刷石膏經(jīng)濟(jì)性最佳配方：建筑脫硫石膏60%，重鈣40%，檸檬酸0.2%，保水劑0.2%，標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)散用水量0.467，各項(xiàng)性能符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

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