輕質(zhì)抹灰石膏砂漿的應(yīng)用研究進(jìn)展

紀(jì)小敏，朱寶貴，蔣文，肖鈞，孫賽寅，羊中軍

（江蘇鹽砼新材料科技有限公司，江蘇 鹽城 224000）

0 引言

相對(duì)于傳統(tǒng)的抹灰石膏砂漿，輕質(zhì)抹灰石膏砂漿是一種生態(tài)環(huán)保的新型墻體抹灰材料，具有較低的體積密度（≤1 000 kg/m3）和導(dǎo)熱系數(shù)（＜0.3 W/(m·k)），能起到良好的保溫和降低建筑物能耗的效果。 結(jié)合國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的研究工作， 介紹了輕質(zhì)抹應(yīng)石膏砂漿目前施工的技術(shù)措施、 存在的問題以及其發(fā)展景。

1 輕質(zhì)抹灰石膏砂漿的研究現(xiàn)狀

輕質(zhì)抹灰石膏砂漿是一種由建筑石膏、 填充輕質(zhì)集料、 外加劑等混合而成的新型節(jié)能墻體材料。 砂漿的強(qiáng)度主要由石膏和集料提供，石膏主要以半水石膏為主，溶解生成二水石膏，隨著水化的進(jìn)行， 晶體顆粒不斷生長， 使?jié){體完全失去可塑性，生成強(qiáng)度。 再通過添加一系列的外加劑調(diào)節(jié)石膏砂漿的凝結(jié)時(shí)間、保水率、粘結(jié)強(qiáng)度等性能，以獲得滿足工程需求的輕質(zhì)抹灰石膏砂漿。

1.1 石膏

我國石膏資源豐富，天然石膏儲(chǔ)存量居世界第一，且工業(yè)副產(chǎn)石膏排放量逐年遞增，2018 年工業(yè)副產(chǎn)石膏排放量達(dá)200 Mt， 全國現(xiàn)累計(jì)堆積量達(dá)850 Mt，如脫硫石膏、磷石膏、檸檬酸石膏等。

這些工業(yè)副產(chǎn)石膏的化學(xué)成分與天然石膏相差不大，并且在一定程度上，性能優(yōu)于天然石膏。近年來，國家倡導(dǎo)固體廢棄物資源化利用，工業(yè)副產(chǎn)石膏得到了廣泛應(yīng)用。脫硫石膏與磷石膏占我國工業(yè)副產(chǎn)石膏總產(chǎn)量的80%以上，是目前市場上輕質(zhì)抹灰石膏砂漿的主要原料。而檸檬酸石膏等由于研究不足，尚未在市場上大面積應(yīng)用。

1.2 填充輕質(zhì)集料

輕質(zhì)抹灰石膏砂漿相對(duì)于其他抹灰石膏砂漿，它更加突出的是輕質(zhì)這個(gè)特點(diǎn)，所以填充輕質(zhì)集料是目前最主流的手段。 常見的輕質(zhì)集料有?；⒅椤⑴蛎浾渲閹r、聚丙烯顆粒等。填充輕質(zhì)集料由于內(nèi)部的疏松多孔結(jié)構(gòu)使得石膏砂漿的密度降低，但又因其吸水率較大會(huì)導(dǎo)致石膏砂漿的強(qiáng)度性能受到影響，并且在一定程度上還會(huì)縮短石膏砂漿的凝結(jié)時(shí)間。 廖明縣[1]發(fā)現(xiàn)?；⒅樽鳛檩p質(zhì)骨料能夠較大幅度降低輕質(zhì)抹灰石膏砂漿的體積密度和導(dǎo)熱系數(shù)，但同時(shí)石膏砂漿的抗壓強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度也會(huì)隨之降低。 李志博等[2]研究了不同種類的輕骨料對(duì)抹灰石膏砂漿的影響（表1），在摻量相同的情況下，輕骨料的密度越小，石膏砂漿的體積密度也越小，并且強(qiáng)度也會(huì)下降。

表1 不同輕骨料及摻量對(duì)輕質(zhì)抹灰石膏砂漿性能的影響

因此，為了保證石膏砂漿輕質(zhì)的同時(shí)還具有較好的力學(xué)性能，常通過添加保水劑、緩凝劑等外加劑來調(diào)節(jié)。

1.3 外加劑

1.3.1 緩凝劑

由于石膏凝結(jié)速度快，常通過添加緩凝劑降低石膏的溶解度，延長其施工時(shí)的可操作性。 目前，應(yīng)用較多的主要分為有機(jī)酸及其可溶性鹽（如檸檬酸、酒石酸、硼酸等）、磷酸鹽（如三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉等）、蛋白類（如骨膠、蛋白胨、酰胺類等）以及三者之間的復(fù)配。

傅鵬等[3]研究了不同種類的緩凝劑對(duì)脫硫石膏凝結(jié)時(shí)間的影響， 發(fā)現(xiàn)檸檬酸＞三聚磷酸鈉＞酒石酸。 夏強(qiáng)等[4]研究了檸檬酸與骨膠對(duì)石膏的緩凝效果，發(fā)現(xiàn)骨膠的緩凝效果雖然不如檸檬酸，但強(qiáng)度降低損失較小，兩者復(fù)合使用時(shí)效果會(huì)更好。 劉俊飛等[5]專門研究了磷酸鹽類緩凝劑對(duì)建筑石膏力學(xué)性能的影響，也證實(shí)了緩凝劑的摻量越大越會(huì)降低石膏砂漿的強(qiáng)度。 因而為了保證有效增加石膏的緩凝時(shí)間并且具有較好的強(qiáng)度，要在滿足施工的條件下，盡量減少緩凝劑的用量。

1.3.2 保水劑

保水劑使石膏砂漿具有良好的保水性，可以保證漿體充分水化的同時(shí)還能改善石膏砂漿的流掛性。 另外，保水劑還可以使石膏砂漿具有良好的可塑性，從而提高其粘結(jié)強(qiáng)度。

通常采用纖維素醚作為保水增稠劑，根據(jù)離子型可分為四大類，性能最好、用途最廣的是羥丙基甲基纖維素醚(HPMC)。曹政[6]等人研究了HPMC 的摻量對(duì)石膏砂漿相關(guān)性能的影響，雖然砂漿的保水率和粘結(jié)強(qiáng)度會(huì)隨其摻量的增加而變大，但由于其摻量增加會(huì)降低硬化體的致密性，從而降低漿體的抗壓強(qiáng)度，其適宜摻量約為砂漿總量的10%。

1.4 礦物摻合料

為了獲得性能更好的輕質(zhì)抹灰石膏砂漿，大多選擇通過添加礦物摻合料對(duì)石膏進(jìn)行改性。 這些礦物摻合料都是常用的火山灰質(zhì)材料，自身具有一定的水硬性， 與石膏復(fù)合能夠發(fā)揮較好的膠凝特性，但單摻這些摻合料對(duì)石膏砂漿的強(qiáng)度提高效果不顯著，一般選擇復(fù)摻。常見的礦物摻合料有礦渣、石灰石粉、粉煤灰、水泥熟料等。

2 輕質(zhì)抹灰石膏砂漿的施工技術(shù)

發(fā)達(dá)國家抹灰石膏砂漿的用量已達(dá)到全部抹灰材料的70%以上，關(guān)于石膏砂漿的相關(guān)研究、工業(yè)生產(chǎn)及現(xiàn)場施工已自成體系。而我國由于研究起步相對(duì)較晚，抹灰石膏砂漿的代替率不足10%。 隨著我國工藝設(shè)備水平和勞動(dòng)力成本不斷提高，抹灰石膏的施工正從手工涂抹向機(jī)械化施工過渡。

輕質(zhì)抹灰石膏砂漿的施工性能良好，在施工現(xiàn)場加水通過人工攪拌或機(jī)器拌制即可使用，能夠快速進(jìn)行施工。由于人工操作效率低、工作量大，并且會(huì)導(dǎo)致輕質(zhì)抹灰石膏砂漿平整度、 垂直度較差，所以現(xiàn)在主要采用機(jī)械噴涂輕質(zhì)抹灰石膏砂漿來解決傳統(tǒng)抹灰工藝帶來的質(zhì)量問題。通過將攪拌好的輕質(zhì)抹灰石膏砂漿泵送至噴槍位置處，借助空氣壓縮機(jī)的壓力進(jìn)行噴涂。操作人員可以自行控制噴涂過程中的應(yīng)用速度來進(jìn)行均勻噴涂， 保證一次到位。 機(jī)械的噴射力可使石膏砂漿與基層牢固的粘結(jié)，從而避免墻體脫落、開裂等質(zhì)量通病，提高了人均勞動(dòng)效率和施工進(jìn)度，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

3 存在的問題

我國天然石膏資源豐富，開采成本較低。 但由于石膏資源分布不均勻，所以運(yùn)輸費(fèi)用較高，故人們對(duì)工業(yè)副產(chǎn)石膏關(guān)注度不高。 雖然，近年來工業(yè)副產(chǎn)石膏在抹灰材料中的應(yīng)用取得了一定的成果，獲得了市場的認(rèn)可。但還存在一些關(guān)鍵性的技術(shù)問題（如脫硫石膏氯離子含量高、磷石膏無害化預(yù)處理）， 仍需研究人員進(jìn)行大量研究來提供相關(guān)技術(shù)支撐。 ?；⒅殡m然是優(yōu)質(zhì)的輕質(zhì)集料，但由于其粒徑單一、級(jí)配差、吸水率大，若單獨(dú)作為集料，會(huì)使砂漿具有較大的孔隙， 就需更多的膠凝材料填充，嚴(yán)重影響砂漿的保溫性能。在實(shí)際施工過程中，?；⒅樵跀嚢柽^程中由于質(zhì)輕會(huì)上浮，導(dǎo)致其在漿體中分布不均勻，從而影響硬化體性能。 并且攪拌過度還會(huì)導(dǎo)致?；⒅槠茡p，增加吸水率。如今，市場上?；⒅榈膬r(jià)格相對(duì)較高，使得輕質(zhì)抹灰石膏砂漿的成本也較高。

4 展望

輕質(zhì)抹灰石膏砂漿具有節(jié)能降耗、 粘結(jié)力強(qiáng)、早期強(qiáng)度佳、良好的保水性、不易脫落開裂等特點(diǎn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)水泥抹灰砂漿的不足；同時(shí)，輕質(zhì)抹灰石膏砂漿施工周期短、勞動(dòng)力成本低、經(jīng)濟(jì)效益高，并且為脫硫石膏、磷石膏等工業(yè)固體廢棄物的利用提供了方向。

但目前對(duì)于輕質(zhì)抹灰石膏砂漿的研究還不夠成熟，隨著石膏砂漿行業(yè)的迅猛發(fā)展，市場的無序競爭，企業(yè)壓縮成本使得石膏砂漿的質(zhì)量存在較大隱患。 對(duì)于輕質(zhì)抹灰石膏砂漿的應(yīng)用與發(fā)展，需要進(jìn)行更系統(tǒng)、深入的研究和嚴(yán)格的生產(chǎn)管理，如果能夠真正將輕質(zhì)抹灰石膏砂漿應(yīng)用起來，將會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減耗做出巨大貢獻(xiàn)。