外加劑及摻材對粉刷石膏性能的影響
關(guān)鍵詞 β半水膏 粉刷石膏 石膏
粉刷材料是重要的建筑材料，在房屋建筑工程中有著很大的用量。傳統(tǒng)的粉刷材料主要是：水泥砂漿、水泥石灰沙漿、石灰沙漿等。這些粉刷材料在實際應(yīng)用中往往存在以下問題：硬化時間較長，施工進(jìn)度慢，容易起鼓、開裂，尤其在加氣混凝土砌塊上易脫殼或產(chǎn)生龜裂；漿體堿性過高，易使涂覆于其上的有機漆膜發(fā)黃。為了克服這些弊病，目前我國許多建筑施工企業(yè)均采用這種方法進(jìn)行后期施工處理，即在固化好的水泥砂漿表面再涂抹一層重鈣膩子。這種抹灰膩子主要用107膠、重鈣粉和熟膠粉，或者現(xiàn)場熬制的PVA溶膠和重鈣粉組成。但是這種材料凝結(jié)也較慢，同時，重鈣本身無任何粘結(jié)作用，其粘結(jié)作用完全靠有機粘結(jié)劑來實現(xiàn)，隨著有機粘結(jié)劑的老化、降解，這類涂層極易剝落或粉化，筆者調(diào)查了數(shù)年前使用該類材料的幾處建筑，其部分墻面涂層已經(jīng)開始剝落。此外，這些粉刷材料還存在著現(xiàn)場施工污染較大等問題，加之有的材料甲醛超標(biāo)，其對室內(nèi)空氣的污染更不可小視。粉刷石膏的生產(chǎn)和應(yīng)用克服了傳統(tǒng)粉刷材料的許多不足。粉刷石膏的優(yōu)點主要有：固化時間比傳統(tǒng)材料短，大大加快了施工進(jìn)度；粘結(jié)力強、硬化后體積穩(wěn)定性好；適合于在各種墻面上施工，且不易開裂、起鼓或剝落；施工和易性好，可手工涂抹，也可機械噴涂；可打磨、磨光，無需在表面再刮膩子，綜合造價低；粉刷石膏材料為多孔構(gòu)造，故具“呼吸功能”，可調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和空氣質(zhì)量；屬于固體砂漿和粉刷材料，施工污染小，施工落地灰少，以至于施工現(xiàn)場衛(wèi)生條件好。正因如此，粉刷石膏屬于國家大力推廣的綠色抹墻粉刷材料。目前，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，粉刷石膏的用量已占到其粉刷材料用量的50%～80%，其產(chǎn)品種類也較多，性能十分優(yōu)良。我國近幾年粉刷石膏的用量逐年上升，但總的應(yīng)用還不那么普遍，除了人們對該類產(chǎn)品有一個認(rèn)識和接受的過程外，主要原因是，一些廠家生產(chǎn)產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，施工中隨著氣候及施工條件的變化易產(chǎn)生一些操作或質(zhì)量上的問題等等。為此，國內(nèi)許多科研院所均進(jìn)行了大量相關(guān)研究和產(chǎn)品開發(fā)，取得了不少成果[1～11] 。本文將結(jié)合筆者的實驗，探討粉刷石膏常用外加劑及摻材對其性能的影響。
1 原材料
1.1 半水石膏
實驗所用β型半水石膏為湖北省荊門某石膏廠及應(yīng)城某石膏廠生產(chǎn)。β型半水石膏符合我國建筑石膏標(biāo)準(zhǔn)(GB9776-88)的各項性能指標(biāo)。
1.2 礦渣及水泥熟料
所用礦渣取自武漢鋼鐵公司，所用水泥熟料為湖北華新水泥廠生產(chǎn)，白水泥為武漢生產(chǎn)。
1.3 石灰及膨潤土
所用石灰為黃石市生產(chǎn)，膨潤土為Na基膨潤土，是湖北鄂州生產(chǎn)。
1.4 化學(xué)添加劑
所用的緩凝劑如：檸檬酸、酒石酸、酒石酸鉀鈉、檸檬酸鈉、磷酸鹽，均為工業(yè)級； SC緩凝劑為上海建材研究院生產(chǎn)，CM和CMC粉均從市場購置。
2 實驗結(jié)果
2.1 緩凝劑對石膏凝結(jié)時間的影響
由于常用的β半水石膏粉的凝結(jié)時間太短，根本無法滿足粉刷、涂抹的施工要求，因此常常加入緩凝劑以延長或調(diào)節(jié)粉刷材料的凝結(jié)時間。常用緩凝劑有：有機酸及其鹽(如：檸檬酸、檸檬酸鈉、酒石酸、酒石酸鉀鈉等) 、磷酸鹽和硼酸鹽、變性蛋白質(zhì)、蔗糖等，選擇緩凝劑要綜合考慮緩凝效果、原料成本以及對其它性能的影響。我們選擇了幾種緩凝劑，研究了它們對β粉刷石膏漿體初凝及終凝的影響。以荊門產(chǎn)β半水石膏為原料的結(jié)果見表1。以應(yīng)城某廠生產(chǎn)的β半水石膏粉為原料，對比了檸檬酸對其的緩凝效果，結(jié)果見表2。
從以上實驗結(jié)果可以看出，檸檬酸和SC緩凝劑有著較好的緩凝效果，檸檬酸鹽的緩凝效果次之，當(dāng)加入量相同時，酒石酸及其鹽的緩凝效果明顯比檸檬酸和SC要差； 蔗糖的緩凝效果比檸檬酸、酒石酸及SC均要差；磷酸鹽緩凝效果最差。同樣的緩凝劑在相同的加入量下，對不同產(chǎn)地不同廠家的β半水石膏粉的緩凝效果是不一樣，我們實驗當(dāng)中，選擇了多家β石膏粉產(chǎn)品，均存在這一問題。這可能與不同產(chǎn)地的原料、不同廠家的生產(chǎn)工藝(如煅燒溫度、原料粒度) 以及儲藏運輸?shù)染兄芮新?lián)系。這一現(xiàn)象在許多學(xué)者的研究中均有結(jié)果證實[5] 。實驗中還發(fā)現(xiàn)，緩凝劑并非加入越多越好，以檸檬酸為例，隨著檸檬酸加入量的增加，石膏漿體凝結(jié)時間加長，其強度損失也加大，生產(chǎn)成本也加大，當(dāng)不加保水劑的情況下，其試樣表面有大量的水泌出。因此，在滿足施工要求的前提下，一方面要加入適當(dāng)量的緩凝劑，另一方面也要加入一定量合適的保水劑，以保證水化反應(yīng)充分完成。此外，加入其它的混合材也可起增強的作用。
2.2 礦渣及水泥等熟料粉刷石膏強度特性的影響
利用礦渣及水泥熟料等摻材以改善粉刷石膏的產(chǎn)品性能，國內(nèi)已進(jìn)行過相關(guān)的報道。我們在這方面也進(jìn)行了一些實驗研究，結(jié)果見表3(所用β石膏粉為荊門粉) 。
在加入礦渣的同時，還可適當(dāng)加入一些添加劑，提高其活性。不難看出，石灰對粉刷石膏的強度增加相應(yīng)較少，礦渣在不加水泥熟料的情況下，材料強度增加也不大。礦渣的加入還可改善粉刷石膏的和易性，使施工中易于操作。然而需要注意的是，以上幾種材料的加入量不宜過多，這是因為這些材料的堿性較大，造成粉刷石膏pH 較大，這會導(dǎo)致涂覆于其上的有機聚合物膜變黃變質(zhì)。這一點可能需要根據(jù)具體應(yīng)用工程的情況加以調(diào)整。
2.3 保水劑對粉刷石膏性能的影響
粉刷石膏為了能滿足實際應(yīng)用的需要，其加入了一定的緩凝劑，正如以上所述，緩凝劑較易導(dǎo)致石膏水化反應(yīng)變慢，石膏漿體表面便會有一定量的水滲出，這些水會蒸發(fā)，便會嚴(yán)重影響到水化反應(yīng)的完全進(jìn)行，從而影響材料的強度。我們對幾種保水劑(CM、CMC、鈉基膨潤土)進(jìn)行了實驗，結(jié)果見表4(所用石膏粉為荊門生產(chǎn)) 。
從表上不難看出，3種保性劑的保性率是：MC大于CMC大于膨潤土，相對無機保水劑而言，有機保水劑除了保水效果好外，還可以提高粉刷石膏的抗折強度，實驗發(fā)現(xiàn)，有機保水劑還可提高粉刷石膏對墻體的粘結(jié)力。此外，MC和CMC還可改善粉刷石膏的表面光度。然而，3種保水劑的原料成本，膨潤土小于CMC小于CM，所以，在實際當(dāng)中我們應(yīng)根據(jù)具體情況選用保水率，也可混合搭配使用。
我們通過實驗設(shè)計了一組配方，其性能測試見表5 (所用β半水石膏粉為荊門石膏粉) 。
3 結(jié)論
從以上實驗結(jié)果及討論可以得出以下結(jié)論：
(1) 常見緩凝劑的緩凝效果。檸檬酸> 檸檬酸鹽> 酒石酸> 酒石酸鹽> 蔗糖> 磷酸鹽，SC 緩凝效果也較好。相同的緩凝劑在相同用量時，對不同產(chǎn)地的β半水石膏粉可能有不同緩凝效果。
(2) 作為無機摻材，礦渣及水泥可以提高粉刷石膏的強度。
(3) 3種保水劑的保水效果。MC大于CMC大于鈉基膨潤土。
(4) 實際生產(chǎn)中，根據(jù)具體情況，通過合理設(shè)計配方，既滿足實際指標(biāo)要求，又要盡量降低生產(chǎn)成本，以利于產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。
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