不同組分對(duì)抹灰石膏新拌性能影響研究

唐 勇

(西南水泥有限公司，四川 成都 610000)

0 前 言

石膏是一種傳統(tǒng)建筑材料，古埃及、古希臘和古羅馬的現(xiàn)存文物或古跡的砌筑和抹灰層中，仍可以見到石膏基材料的蹤影。盡管石膏具有悠久的應(yīng)用歷史，但由于缺乏科學(xué)的煅燒裝備和工藝，以及古代優(yōu)秀配方技術(shù)的失傳，近代以來(lái)石膏的應(yīng)用遠(yuǎn)落后于水泥等建筑材料。20世紀(jì)50年代，干混砂漿在歐洲開始快速發(fā)展，德國(guó)可耐福公司于1964年發(fā)明了第一臺(tái)單層石膏抹灰砂漿噴涂機(jī)以及相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品，抹灰石膏機(jī)械化施工隨即被推廣應(yīng)用到世界各地[1]。在一些歐洲國(guó)家，抹灰石膏的用量占據(jù)抹灰總量的半數(shù)以上，形成了從基礎(chǔ)研究、生產(chǎn)技術(shù)、到應(yīng)用施工的完整體系。目前，我國(guó)石膏砂漿研究主要集中在水膏比、緩凝劑、集料等方面，針對(duì)不同組分對(duì)石膏漿體新拌性能的研究較少。因此，本文重點(diǎn)研究了脫硫石膏、不同纖維素醚及摻量、輕重集料對(duì)石膏漿體新拌性能的影響，以期為機(jī)械噴涂抹灰石膏的工作性調(diào)節(jié)、配比設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原 料

建筑石膏(以磷石膏、脫硫石膏為原料制備)由貴州某公司提供，其化學(xué)組成和物理性能見表1～2。緩凝劑為市售蛋白類建筑石膏緩凝劑。引氣劑為α-烯基磺酸。

表1 建筑石膏的化學(xué)組成 wt.%

表2 建筑石膏的物理性能

1.2 試驗(yàn)方法

漿體的攪拌方法和擴(kuò)散度參照《抹灰石膏》(GB/T 28627—2012)執(zhí)行。硬化漿體的凝結(jié)時(shí)間參照《建筑石膏 凈漿物理性能的測(cè)定》(GB/T 17669.4—1999)進(jìn)行測(cè)試。保水率和濕密度參照《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T 70—2009)執(zhí)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同復(fù)配比例對(duì)石膏凝結(jié)時(shí)間的影響

選擇國(guó)產(chǎn)緩凝劑，摻量為0.2%(占石膏質(zhì)量比)。水粉比為0.7。

由圖1(a)可知，當(dāng)脫硫石膏的摻量從10%提高到30%，石膏的初凝時(shí)間從95 min降低到77 min。脫硫石膏的摻量繼續(xù)增加至50%，石膏的初凝時(shí)間穩(wěn)定在67 min左右。由圖1(b)可以看出，當(dāng)灰鈣摻入量為10%時(shí)，脫硫石膏摻量(≤30%)顯著影響了石膏初凝時(shí)間，使得初凝時(shí)間從71 min降低到60 min。但是脫硫石膏的摻量繼續(xù)增加對(duì)石膏的初凝時(shí)間無(wú)明顯影響，維持在65 min左右。說(shuō)明當(dāng)磷石膏與脫硫石膏的比例大于2.33時(shí)，灰鈣的摻入縮短了石膏的初凝時(shí)間。并且在灰鈣存在的情況下，磷石膏與脫硫石膏的比例對(duì)初凝時(shí)間的影響不大。這主要是因?yàn)榱资嗪胁糠蛛s質(zhì)(主要為可溶性磷、氟等)，這些雜質(zhì)附著于磷石膏表面，阻礙了石膏的溶解，因而延長(zhǎng)了石膏的凝結(jié)時(shí)間[5]。脫硫石膏的摻入相當(dāng)于稀釋了可溶磷的含量，所以石膏的初凝時(shí)間隨脫硫石膏的摻入而縮短。灰鈣的加入使得石膏漿體的pH值增加，更容易與可溶性磷反應(yīng)生成沉淀物，減弱了磷石膏雜質(zhì)對(duì)石膏凝結(jié)時(shí)間的影響。

(a)灰鈣摻量0%

2.2 纖維素醚摻量和種類對(duì)石膏漿體性能的影響

脫硫石膏摻量為50%，緩凝劑摻量為0.2%，灰鈣摻量為10%，調(diào)整用水量使石膏漿體的擴(kuò)散度為(165±5)mm。

表3為不同摻量纖維素醚對(duì)石膏漿體性能的影響，由表3可以看出，纖維素醚的摻入對(duì)石膏漿體用水量影響明顯，但纖維素醚的種類對(duì)石膏漿體用水量的影響不大。纖維素醚的加入顯著提升了石膏漿體的保水率，其中A3、B3、C3組分別比空白組提升了11.8%、12.7%、11.8%。但是纖維素醚摻量的增加對(duì)石膏漿體保水率的影響較小。還可以看出，隨纖維素醚的加入，漿體的濕密度下降，其中A3、B3、C3組分別比空白組降低了6.5%、8.0%、6.7%。一般來(lái)說(shuō)，纖維素醚結(jié)構(gòu)含有的羥基和醚基基團(tuán)易與水分子締合成氫鍵，使游離水變成結(jié)合水，從而發(fā)揮良好的保水性能[6]。同時(shí)，烷基基團(tuán)的引入使含有纖維素醚的水溶液的表面能降低，因此，纖維素醚具有引氣的作用，最終降低了石膏漿體的濕密度[7]。綜合性能和成本考慮，摻量為0.125%的HPK150 MS適合用于抹灰石膏。

表3 纖維素醚對(duì)石膏漿體性能的影響

2.3 引氣劑對(duì)石膏性能的影響

脫硫石膏摻量為50%，緩凝劑摻量為0.2%，灰鈣摻量為10%，纖維素醚摻量為0.125%，水灰比為0.505。引氣劑對(duì)石膏漿體性能的影響見表4。

表4 引氣劑對(duì)石膏漿體性能的影響

由表4可以看出，引氣劑的加入明顯降低了石膏漿體的濕密度，其中引氣劑摻量為0.015%時(shí)，石膏漿體的濕密度比空白組降低了16.8%。一般來(lái)說(shuō)，引氣劑的加入會(huì)造成石膏硬化體力學(xué)性能的下降[8]。所以綜合來(lái)看，引氣劑摻量為0.01%較適宜。

2.4 填料對(duì)石膏性能的影響

脫硫石膏摻量為50%，緩凝劑摻量為0.2%，灰鈣摻量為10%，纖維素醚摻量為0.125%，引氣劑摻量為0.01%，水灰比為0.505。

圖2為填料對(duì)石膏性能的影響，從圖2可知，重鈣的加入使得石膏漿體的凝結(jié)時(shí)間、擴(kuò)散度和濕密度均有所增加。而隨著玻化微珠取代部分重鈣，石膏的凝結(jié)時(shí)間、擴(kuò)散度和濕密度均不同程度降低。其中填料對(duì)濕密度的影響最大，重鈣摻量從23%提高到34%，對(duì)應(yīng)的濕密度從1 514 kg/m3提高到1 696 kg/m3，當(dāng)?；⒅槿〈剽}的量為22%時(shí)，石膏漿體的濕密度降低了18.7%。說(shuō)明石膏漿體的密度主要受填料種類和摻量的影響。綜合性能和成本考慮，選擇填料摻量為27%，?；⒅閾搅空继盍?6%。

(a)重鈣

綜上所述，選擇磷石膏摻量為33%，脫硫石膏摻量為33%，重鈣摻量為20.4%，?；⒅閾搅繛?%，灰鈣摻量為6.6%，緩凝劑摻量為0.2%，纖維素醚摻量為0.125%，引氣劑摻量為0.01%制備輕質(zhì)抹灰石膏，測(cè)得初凝時(shí)間為83 min，保水率為99.2%，干密度為976 kg/m3，抗折強(qiáng)度為3.7 MPa，抗壓強(qiáng)度為5.52 MPa。性能滿足《抹灰石膏》(GB/T 28627—2012)中輕質(zhì)底層抹灰石膏要求。

3 結(jié) 論

1)小于等于30%脫硫石膏的摻入可以縮短石膏漿體的凝結(jié)時(shí)間；灰鈣改變了石膏漿體的酸堿環(huán)境，使得凝結(jié)時(shí)間穩(wěn)定性更好。

2)合適黏度和摻量的纖維素醚可以保證石膏漿體具有優(yōu)異的保水性和合適的濕密度。

3)填料的選擇極大地影響了石膏漿體的濕密度。通過(guò)優(yōu)選不同原材料，可以配置出符合標(biāo)準(zhǔn)要求且性能優(yōu)異的抹灰石膏砂漿。

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