關于石膏砂漿技術的深度思考

張 軍

（泰安市散裝水泥服務中心，山東 泰安 271000）

1 石膏砂漿行業的現狀和存在的問題

1.1 發展現狀

近年來，石膏砂漿生產企業如雨后春筍般發展起來。一個中等城市，有幾十家石膏砂漿企業，但企業規模大小不等，技術力量參差不齊，砂漿質量存在較多隱患。同時，石膏砂漿市場無序競爭，砂漿價格不斷下降，石膏砂漿行業前景堪憂。

1.2 存在的問題

1.2.1 市場非理性化

從1999 年下半年起，石膏砂漿熱度開始升溫，參加石膏學術大會的人越來越多，關心石膏砂漿行業的人越來越多。為了不錯過石膏砂漿發展的大好時機，很多企業積極研發石膏砂漿，投入大量的設備，招聘石膏技術人員；還有的水泥砂漿企業認為石膏砂漿將代替水泥砂漿，為了迎合市場，也在積極準備上石膏砂漿生產線。正是在這種大背景條件下，人們開始了石膏砂漿的生產、應用。經過一年多時間，各地石膏砂漿企業發展迅速，生產能力遠遠超過市場需求量，石膏砂漿的市場價格一落千丈，甚至接近成本價。

1.2.2 人才短缺

從目前國內石膏砂漿研究現狀看，只有少數人對石膏砂漿技術有深入的研究，真正能把石膏砂漿研究透，并大量應用于市場還需要時日。行業內技術人員要刻苦努力，不斷積累經驗，掌握石膏砂漿的內在規律，將實驗室技術與施工技術有機結合，從根本上解決石膏砂漿技術問題。同時，由于石膏砂漿技術人才短缺，不熟悉石膏砂漿的質量控制，更不熟悉根據地材的變化、環境的變化、施工方式的變化調整配方就開始生產，導致出現了大量質量問題而被迫停產整頓。

1.2.3 施工不規范

石膏砂漿剛剛普及、推廣，很多施工隊沒有掌握好砂漿的施工技術，施工方法存在問題。例如，輕質抹灰石膏施工時，剪力墻上必須打好界面劑，否則石膏層容易起泡；石膏自流平施工時，自流平加水量控制不好，會出現空鼓、開裂現象。

2 石膏砂漿的質量控制

2.1 石膏粉的選擇

天然石膏在大自然中的存在狀態普遍為二水石膏，通過煅燒生成半水石膏，半水石膏作為建材行業的重要膠凝材料比較穩定，色澤比較一致。但開采成本較高，由于含有雜質，強度也受到影響。天然石膏粉在市場上一般銷售價格是800 元/噸，由于價格偏高，市場上只有特定情況下使用天然石膏，銷售情況不好，因為國家政策限制開山取石，天然石膏的使用量受到限制。

近年來，國家加大對固廢材料的利用，工業副產石膏作為固廢得到了廣泛應用。一般來講，濕法脫硫的工業副產石膏的主要成分也是二水硫酸鈣，如果品位合適、氯離子不超標，可以通過煅燒的方法脫水形成半水石膏，根據煅燒溫度不同，可以形成α 石膏（也叫高強石膏）和β 石膏（也叫建筑石膏）。α 石膏吸水率低、標準稠度小、強度高，而β 石膏吸水率高、標準稠度大、強度低。如果采用半干法脫硫，形成的亞硫酸鈣較多，目前還沒有成熟的工藝來煅燒應用。一般來講，高強石膏粉用于石膏自流平，而建筑石膏用于抹灰石膏砂漿。

目前，國內一般采用過燒工藝，無水石膏的含量較高，必須通過陳化過程消化無水石膏，吸水形成半水石膏，當無水石膏低于4%、二水石膏低于5%時，可以生產石膏砂漿；國內開發了石膏三相測定儀，為石膏相關企業提供了一個檢測石膏三相的有效手段。按照筆者的經驗，雖然儀器非常好用，但為使結果更加精確，也要用實驗法對石膏粉進行檢測，這個實驗非常重要。

脫硫石膏、磷石膏是目前市場上的主導產品，特別是脫硫石膏在市場上已經大量使用，而磷石膏在云、貴、川等省份也有大量應用。而檸檬石膏、鹽石膏正在研究中，還沒有在市場上大面積應用。

2.2 骨料的選擇

在設計重質石膏砂漿、輕質石膏砂漿、石膏砂漿自流平中都涉及用砂的問題，骨料的選擇直接影響石膏砂漿質量和砂漿成本，只有根據各地的實際情況，正確選用砂骨料，才能保證石膏砂漿質量，降低石膏砂漿成本，產品才有市場競爭力。

根據石膏配方的設計要求，砂子可以選擇100目以下的石粉、40 目以下的連續級配砂子、20 目以下連續級配砂子。使用多少粒徑的砂子，與石膏砂漿的施工厚度有關，一般來講，如果施工厚度薄，就選用較細的砂子；施工厚度厚，則選用較粗的砂子，以滿足施工的需要。

目前，市場上可以選擇的砂骨料包括天然砂、機制砂、建筑垃圾細骨料等，這些砂子均可以應用到石膏砂漿中。天然砂、機制砂中的石英砂一般比較好用，但涉及到機制砂、建筑垃圾細骨料，砂子的石粉含量不同、粘性不同、吸水率不同，因此，調整配方要困難一些。

國內大部分地區砂子、重鈣的價格非常高，如果在石膏砂漿中應用，成本就會非常高，產品沒有市場競爭力。如果在配方中使用石粉，可以大大降低石膏砂漿的成本，對砂漿的市場推廣非常有利。

2.3 外加劑的選擇

2.3.1 羥丙基甲基纖維素

石膏砂漿中最常用的外加劑是羥丙基甲基纖維素，在石膏砂漿中起保水作用，半水石膏在形成二水石膏的凝結過程中起供水作用。根據纖維素鏈的長短，分為低粘度纖維素、中粘度纖維素和高粘度纖維素，石膏砂漿配方中加入纖維素，不但起保水作用，還有增稠、增粘的作用。因為抹灰要求砂漿不但有稠度，還要求砂漿滑爽、不粘刀，所以，選擇纖維素種類時要注意，在保證保水性的前提條件下，盡量選擇低粘度的纖維素，幾百粘度的纖維素價格非常高，可能會增加石膏砂漿的成本。

2.3.2 緩凝劑

石膏緩凝劑也是石膏砂漿中必用的添加劑，用量較大。半水石膏遇水后凝結時間為5～20min，緩凝劑的主要作用是延緩石膏水化，延長凝結時間，主要機理是放慢半水石膏相的溶解速度。目前，常用的緩凝劑有磷酸鹽、硼酸鹽、有機酸及其可溶性鹽、蛋白類。石膏砂漿的緩凝時間越長，強度損失越大；反之，強度損失小。在滿足施工的條件下，盡量減少使用緩凝劑。如果要求石膏砂漿的緩凝時間較短，建議使用檸檬酸鈉、酒石酸、磷酸鹽等化合物；如果需要凝結時間超過1h，最好選用高效蛋白石膏緩凝劑。

2.3.3 減水劑

近年來，石膏自流平發展迅速，特別是在北方地區，由于大面積推廣地暖取暖，因此，需要回填材料。以前使用細石混凝土、地坪砂漿作為地暖回填材料，存在堿性腐蝕盤管的現象，而歐、美、日已經開始使用石膏自流平進行回填。石膏自流平配方中使用聚羧酸高效減水劑，減水效果好，受到人們的青睞。合理使用聚羧酸減水劑，可以增加石膏自流平的強度，如果加大聚羧酸的使用量，就增加了緩凝效果，降低了石膏的強度。

2.3.4 消泡劑

消泡劑一般用于石膏自流平砂漿中，由于施工過程中產生的氣泡會影響石膏的強度，因此，在配方中適量加入消泡劑，可以消除氣泡，有效提高砂漿的抗滲性和抗壓強度。石膏自流平中加入消泡劑后，可以消除不穩定的大氣泡，使氣泡均勻，增加石膏自流平流動度，改善砂漿硬化后的表觀狀態，從而使自流平砂漿硬化后抗壓、抗折強度顯著提高。不同種類的消泡劑作用機理不同，與不同砂漿體系的適應性不同，通過實驗確定消泡劑的效果，便于科學選用。

2.3.5 可再分散乳膠粉

可再分散乳膠粉是石膏基干粉預拌砂漿中的主要添加劑，膠粉是通過乳液噴霧、干燥而來，與水接觸重新分散成乳液，化學性質與初始乳液完全相同，在石膏砂漿中加入可再分散乳膠粉，可以改善砂漿多種性能：提高石膏的粘接力、內聚力；降低材料的吸水性和彈性模量；增強材料的抗折強度、抗沖性、耐磨性、耐久性；提高材料的施工性能?？稍俜稚⑷槟z粉加量少不起作用，加量多則導致內聚力過大，對砂漿產生不良影響，只有合理的加量才能發揮重要作用。

另外，防水劑、聚乙烯醇粉末、觸變潤滑劑、引氣劑、低膨脹劑、促凝劑等添加劑也在石膏砂漿中得到廣泛應用。

2.4 檢驗的控制

為保證石膏砂漿的產品質量，應對原材料的指標進行全面檢測，包括石膏標稠、初凝時間、終凝時間、強度、結晶水、三相、氯離子含量、細度、均一性等指標。以前忽視了對均一性指標的測定，導致石膏粉存在不均勻的情況、砂漿的緩凝時間不好調整、砂漿質量不穩定，致使施工出現問題。目前，很多企業已認識到這個問題，特別是磷石膏粉生產廠家，增加了勻質化設備，提升了石膏粉的質量，解決了石膏勻質化問題。

石膏砂漿生產過程中，要注意石膏粉不能受潮，否則，二水石膏占比增加，石膏速凝，石膏上墻后，容易開裂、空鼓。因此，要隨時抽檢石膏粉的三相。石膏砂漿屬于特種砂漿范疇，需要使用高速攪拌器，攪拌時間要控制在3～5min。石膏砂漿在裝袋過程中，開始的幾包和后面的幾包要回鍋重新攪拌，防止砂漿離析。施工過程中的加水量、攪拌時間、基層處理等各環節都要處理好，如果一個環節出現問題，產品質量就會出現問題。

在原材料檢驗控制中，要注意以下幾個主要指標：

（1）石膏粉的三相檢測。固廢石膏經煅燒后，二水石膏轉化為半水石膏、無水石膏，無水石膏如果含量過多，石膏砂漿上墻后就會引起開裂；如果欠燒，二水石膏含量超標，石膏砂漿上墻后容易引起早凝、空鼓、開裂、強度偏低等，甚至不凝結，形成不了強度。一般二水石膏控制在5%以內、無水石膏控制在4%以內就是安全指標，企業應根據具體情況，制定企業內控標準。通過三相檢測，把三相控制在合理范圍內，才能保證石膏原料質量。

（2）石膏標準稠度的檢測。石膏標準稠度是指100 份石膏粉取得一定流動度所需要的加水量，用百分數表示。稱?。?00±1）g 半水石膏粉和預定稠度水量，按照實驗方法，石膏漿體流動度達到（22±0.5）cm 時，加水量占石膏量的百分數；α石膏粉吸水率低，一般在45%～55%，強度高；而β石膏粉吸水率較高，一般在60%～80%，強度較低。因此，通過標準稠度的測定，也能判斷石膏粉的強度。

（3）細度的檢測。細度是描述半水石膏的一個重要指標，關系到半水石膏的凝結速度和模型強度。一般情況下，半水石膏的細度越細，比表面積就越大；與水的接觸面積越大，在水中的溶解速度就越快，與水結合后反應充分；石膏漿的凝結速度加快，形成網絡狀結構，模型強度高，吸水率相對降低。但當石膏粉細度達到一定程度后產生較大的結晶壓力，石膏模型強度下降。α石膏粉細度較細，模型強度高；而β 石膏粉細度較粗，模型強度較低。

（4）凝結時間的檢測。凝結時間是石膏粉的一個主要指標，初凝時間是指在標稠用水量下，從石膏粉撒入水中至石膏漿失去流動性開始變稠時所需要的時間；終凝時間是指石膏粉撒入水中至石膏漿固化時需要的時間。在標準稠度用水量下，初凝時間不短于6min，終凝時間不長于25min，適宜的凝結時間是石膏粉在生產中正常使用的先決條件，在實際生產中，初凝時間長一些，終凝時間要短一些。如果初凝時間短，說明石膏粉沒有炒熟、石膏粉受潮、石膏粉存放時間過長等；如果終凝時間過長，說明石膏粉過燒或者沒有陳化，表現為石膏漿稀，注模時容易漏漿，甚至石膏漿不凝固。

（5）抗折強度的檢測。抗折強度是判斷石膏粉質量的一個重要指標，一般檢測石膏粉2h 濕抗折強度和40℃干燥抗折強度，實際生產過程中，在保證模型良好吸漿的條件下，盡量增加抗壓強度，增加石膏砂漿的使用壽命。

3 石膏砂漿的未來發展

石膏基砂漿與水泥基砂漿相比，具有透氣、隔音、環保、固廢利用等諸多優點，有較好的發展空間。特別是近年來，國家不少技術機構加大了對石膏及其制品的深入研究和應用，石膏砂漿的品種和應用也越來越廣泛，滿足了建筑工程的不同需求，如石膏自流平砂漿、加氣石膏自流平砂漿。泰安市2020年新上該產品生產線3 條，目前該產品在山東市場推廣較好，正逐步向全國推廣。石膏自流平的優點很多：政府鼓勵使用固廢材料、施工速度快、不空鼓、不開裂、對地暖盤管的腐蝕性小。這些優勢使石膏自流平砂漿迅速被大家接受，很多建筑項目之前設計用細石混凝土回填，后來變更為使用石膏自流平，可以看出建筑市場對石膏自流平產品的青睞。

4 結語

石膏砂漿是近年來散裝水泥綠色產業關注、熱議和推廣的特種砂漿。它的出現和應用彌補了水泥基砂漿某些性能的不足，豐富了預拌砂漿的技術和品種，極大促進了脫硫石膏、磷石膏等固廢的利用，保護環境，節約資源，為推動散裝水泥綠色產業高質量發展、促進流通領域節能減排作出了積極貢獻。但由于石膏砂漿企業的迅猛發展，造成生產能力過剩。同時，市場的無序競爭，導致石膏砂漿的價格不斷下降，砂漿質量存在較大隱患。只有做到科學精準的配方、嚴格的生產管理、維持良好的市場秩序，才能降低石膏砂漿的生產成本，保證產品質量，推動建筑工業化進程。