減水劑對(duì)鈦石膏性能影響的研究

郭帝

（鎮(zhèn)江建科建設(shè)科技有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212100）

隨著石膏基材料在我國(guó)的建筑生產(chǎn)中的大量應(yīng)用，對(duì)建筑石膏原料的研究越來(lái)越廣泛，鈦石膏作為一種可再利用的固體廢棄物，被越來(lái)越多的利用在建筑領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)前期研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)傳統(tǒng)煅燒工藝和化學(xué)改性后的鈦石膏各項(xiàng)性能在添加外加劑后可以繼續(xù)得到提升。因此，各種建筑化學(xué)外加劑的使用，對(duì)材料本身應(yīng)用的優(yōu)化有著不可替代的作用。

常用的建筑化學(xué)外加劑一般有緩凝劑、纖維素醚、淀粉醚、觸變潤(rùn)滑劑、減水劑這五種，其中減水劑對(duì)石膏的凝結(jié)時(shí)間、標(biāo)稠用水量和力學(xué)性能影響都較大，因此，本文選擇不同種類的減水劑，通過(guò)改變摻量，來(lái)研究其應(yīng)用方式和最終性能影響效果。

1 減水劑原材料的選擇

本文所用的鈦石膏為前期試驗(yàn)所得最佳值，即在煅燒溫度為 210℃、煅燒時(shí)間為 2h、陳化時(shí)間為 5d 情況下，制備而成的鈦石膏。

樣品的基本性能指標(biāo)見(jiàn)表 1，參照國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) GB/T 9776—2008《建筑石膏》中 1.6 級(jí)的要求。

表1 樣品的基本力學(xué)性能指標(biāo)

2 減水劑的影響

2.1 減水劑的選擇

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，現(xiàn)階段減水劑的品種較多，主要包含：萘系、聚羧酸類等，因此我們分別選擇兩種減水劑進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。

2.2 試驗(yàn)方法

為了研究減水劑對(duì)鈦石膏性能的影響，選取萘系、聚羧酸類兩種常用的石膏減水劑，每種減水劑的摻量分別為石膏樣品重量的 1%、2%、3%、4%，測(cè)定減水劑種類及摻量對(duì)脫硫建筑石膏凝結(jié)時(shí)間、力學(xué)性能的影響，從而確定最佳的減水劑種類和用量。

2.3 不同減水劑對(duì)鈦石膏性能的影響

2.3.1 萘系減水劑對(duì)鈦石膏性能的影響

萘系減水劑分別按照鈦石膏 1%、2%、3%、4% 的摻量進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 2 和圖 1～3 所示。

圖1 萘系減水劑對(duì)鈦石膏強(qiáng)度影響

表2 不同萘系減水劑摻量對(duì)鈦石膏性能的影響

由表 2 的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，萘系減水劑對(duì)標(biāo)稠用水量的節(jié)約效果明顯，用水量降低了 30% 左右。

由表 2 和圖 1 的可知，萘系減水劑對(duì)鈦石膏的強(qiáng)度提升明顯，其中摻量為 3% 時(shí)，強(qiáng)度提升值最多，抗折強(qiáng)度提升 0.5MPa，抗壓強(qiáng)度提升 1.2MPa。

圖2 萘系減水劑對(duì)鈦石膏凝結(jié)時(shí)間影響

由表 2 和圖 3 可知，萘系減水劑對(duì)鈦石膏具有促凝作用，雖然凝結(jié)時(shí)間隨著摻量的提升在減少，但是減少后的凝結(jié)時(shí)間符合建筑石膏國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖3 萘系減水劑對(duì)鈦石膏強(qiáng)度影響

2.3.2 聚羧酸減水劑對(duì)鈦石膏性能的影響

聚羧酸減水劑分別按照鈦石膏 1%、2%、3%、4% 的摻量進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 3 和圖 4～6 所示。

圖4 萘系減水劑對(duì)鈦石膏凝結(jié)時(shí)間影響

表3 不同聚羧酸減水劑摻量對(duì)鈦石膏性能的影響

由表 3 的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，聚羧酸減水劑對(duì)標(biāo)稠用水量的節(jié)約效果更加明顯，用水量降低了 60% 左右。

由表 3 和圖 3 可知，聚羧酸減水劑對(duì)鈦石膏的強(qiáng)度提升明顯，其中摻量為 2% 時(shí)，強(qiáng)度提升值最多，抗折強(qiáng)度提升 1.11MPa，抗壓強(qiáng)度提升 2.96MPa。

由表 3 和圖 4 可知，聚羧酸減水劑對(duì)鈦石膏具有緩凝作用，雖然凝結(jié)時(shí)間隨著摻量的提升在增加，但是增加后的凝結(jié)時(shí)間同樣符合建筑石膏國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.4 減水劑的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

減水劑作為一種改善料漿和易性的材料，能夠明顯增大鈦石膏料漿的流動(dòng)性從而使得鈦石膏水化凝結(jié)體的強(qiáng)度增強(qiáng)。減水劑的摻入之所以能夠顯著提高鈦石膏的強(qiáng)度，關(guān)鍵因?yàn)槠淞己玫姆稚⒆饔煤蜐?rùn)滑作用。鈦石膏與水混合攪拌均勻時(shí)，因?yàn)殁伿囝w粒間存在范德華引力，所以鈦石膏漿體容易形成凝膠狀物質(zhì)，導(dǎo)致少量的反應(yīng)用水儲(chǔ)存于鈦石膏顆粒內(nèi)部，從而阻止反應(yīng)用水的自由流動(dòng)，導(dǎo)致鈦石膏漿體的和易性降低。將減水劑摻入時(shí)，減水劑分子會(huì)按定向包覆于鈦石膏顆粒表面，包覆的這些分子會(huì)導(dǎo)致鈦石膏顆粒表面出現(xiàn)負(fù)電荷，電荷與電荷存在排斥作用，導(dǎo)致鈦石膏顆粒開(kāi)始彼此遠(yuǎn)離，使得儲(chǔ)存于鈦石膏顆粒內(nèi)部的自由水分流出，參與鈦石膏水化反應(yīng)，因此明顯改善了鈦石膏料漿的和易性，使得鈦石膏達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度狀態(tài)所需水量降低，強(qiáng)度提高。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的試驗(yàn)分析得出：

（1）聚羧酸類減水劑的減水效果和強(qiáng)度提升要明顯優(yōu)于萘系減水劑。后期生產(chǎn)中可以以此作為參考選擇減水劑進(jìn)行生產(chǎn)。

（2）根據(jù)本次試驗(yàn)的結(jié)果可得，聚羧酸類減水劑的摻量控制在 2% 左右時(shí)，效果最佳，后期可作為參考數(shù)據(jù)投入到生產(chǎn)之中。