保水劑和摻合料對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面層脫硫粉刷石膏凝結時間、粘結強度、抗折抗壓強度以及其保水率等的影響，結果表明，保水劑可以有效增大粉刷石膏保水率，使粘結強度增強，但會降低面層粉刷石膏的抗折、抗壓強度，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，粉刷石膏凝結時間變小；隨著重鈣摻量的增加，粉刷石膏的凝結時間逐漸增加，力學性能呈現先增加后下降的趨勢，重鈣在粉刷石膏中的最佳摻量為40%。

關鍵詞：粉刷石膏 保水劑 重鈣 凝結時間

中圖分類號：TQ177.375 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）03（b）-0072-02

粉刷石膏砂漿是一種新型的綠色環保型抹灰材料，既可以應用在外墻粉刷，又可作為內墻保溫材料使用，與傳統的水泥砂漿相比，由于其比水泥砂漿具有相對優異的性能，近年來得到了一定的發展[1-2]。雖然粉刷石膏可以有效解決傳統粉刷材料的弊病，提高工程質量，但是受傳統水泥砂漿中用砂比例任意增加成本降低的利益驅動和工程驗收制度寬松的限制，粉刷石膏的推廣較為困難，處于不利的競爭地位。

1 原材料與實驗方法

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：實驗中使用的重鈣為400目重鈣粉。

1.2 實驗方法

粉刷石膏標準擴散用水量的測定：參照《粉刷石膏》（JCT517-2004）進行測定。

建筑石膏凝結時間測定：參照《建筑石膏凝結時間測定方法》（GB /T17669.4-1999）。

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

保水率的測定：參照《建筑砂漿基本性能試驗方法和標準》（JGJ/T70-2009）。

2 結果與討論

2.1 保水劑對面層粉刷石膏性能的影響

2.1.1 保水劑對面層粉刷石膏凝結時間的影響

保水劑對面層粉刷石膏初凝和終凝凝結時間的影響顯示在圖1中，從圖1可以看出，面層粉刷石膏的初凝和終凝時間均會隨著保水劑摻量的增加而增大，并且初凝和終凝時間的變化趨勢基本相同。在保水劑摻量在0%～0.1%之間的面層粉刷石膏的凝結時間會快速上升，但在0.1%～0.4%之間的增長變得平緩。在實驗過程中發現只摻緩凝劑的粉刷石膏會出現泌水現象，水分的蒸發導致粉刷石膏實驗測得凝結時間比理論凝結時間要短。加入緩凝劑后粉刷石膏表面不再出現明顯的泌水，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 保水劑對面層粉刷石膏強度與保水率的影響

圖2是保水劑對面層粉刷石膏抗折、抗壓、粘結剪切強度的影響，從圖2中可以看出隨著保水劑摻量的增加逐漸降低且強速損失率變大。粘結剪切強度隨著保水劑摻量的增加而逐漸增大，且粘結剪切強的與保水劑的摻量幾乎呈線性關系。不同摻量的保水劑對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，保水率的增長速率很快，但在摻0.3%以后基本進入平臺段，保水劑的摻量對保水率影響已經較小。

保水劑保水效果就是自身吸水的結果。對于面層粉刷石膏來說，在滿足國家標準的基礎上應該優先考慮面層粉刷石膏凝結時間、粘結剪切強度、保水率這3方面的性能。綜合考慮保水率的凝結時間和粘結強度和保水率的因素選擇保水劑的摻量為0.2%。

2.2 礦物摻合料對面層粉刷石膏性能的影響

重質碳酸鈣，是使用機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。實驗中用的建筑石膏呈乳白色，實驗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，同時也降低了粉刷石膏的成本，因此需要在達到性能要求的基礎上增加盡量多的重鈣粉。

2.2.1 摻合料對凝結時間的影響

重鈣粉對面層粉刷石膏的凝結時間的影響如圖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，粉刷石膏的凝結時間急劇下降，但在10%～40%之間時，面層粉刷石膏的凝結時間開始從摻量為10%時開始變長。摻重鈣粉的初凝最長時間是摻重鈣粉40%時，130 min，終凝時間為比摻量為零時小，終凝時間值為180 min。

2.2.2 重鈣粉對力學性能的影響

重鈣粉對面層粉刷石膏抗折抗壓強度的影響如圖5所示，從圖5中可以看出，面層粉刷石膏的抗折、抗壓強度在重鈣粉摻量為0%～20%時隨著摻量的增加而增加，在重鈣粉摻量為20%～30%時隨著重鈣粉摻量的增加而降低，其強度在20%達到最大。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，迅速達到飽和，促進二水石膏晶體的結晶析出，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。但是當重鈣粉摻量過多且石膏粉摻量減少較大時，雖然能夠得到較好的晶體，晶體數量卻會較少，大量的碳酸鈣顆粒會造成堆積，對粉刷石膏的結構造成影響，使強度下降。

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

2.3 面層粉刷石膏砂漿的最終配方

根據上述實驗得到的實驗數據以及面層粉刷石膏的國標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%，標準擴散用水量0.467，其中緩凝劑和保水劑均為外摻，且擴散用水量為總量的百分比。其初凝時間136 min，終凝時間175 min，抗折強度3.34 MPa，抗壓強度6.18 MPa，粘結剪切強度0.46 MPa，保水率94.5%，各項性能均達到并超過國家標準。

3 結論

（1）粉刷石膏砂漿中加入保水劑后，保水率增加，粘結強度增強，但會降低面層粉刷石膏的抗折、抗壓強度，保水劑的最佳摻量為脫硫建筑石膏的0.2%；（2）加入重鈣后，粉刷石膏凝結時間變小，隨著重鈣摻量的增加，粉刷石膏的凝結時間逐漸增加，其力學性能呈現先增加后下降的趨勢，重鈣在粉刷石膏中的最佳摻量為40%；（3）該實驗中，面層粉刷石膏經濟性最佳配方：建筑脫硫石膏60%，重鈣40%，檸檬酸0.2%，保水劑0.2%，標準擴散用水量0.467，各項性能符合國家相關標準。

參考文獻

[1] 趙海君，嚴云.粉刷石膏的保水性研究[J].新型建筑材料，2006（3）：50-53.

[2] 趙立群，張鑫.脫硫粉刷石膏的研制[J].粉煤灰，2006（3）：22-23.

[3] Fischer，HB，Stark，J.Adhension of gypsum plaster on smooth concrete surface[J].ZKG international，2005，58（12）：79-92.

[4] 白楊，李東旭.活性摻合料對脫硫基粉刷石膏制品性能的影響[J].材料科學與工程學報，2009，27（3）：447-450.

[5] 朱策.建筑石膏緩凝劑的研究現狀[J].粉煤灰綜合利用，2012（4）：53-56.