輕質耐水石膏墻體材料制備與性能研究

何 強

(西藏農牧學院，西藏 林芝 860000)

1 試驗

1.1 原材料

選取某品牌建筑石膏粉PC32.5，β-CaSO4·1/2H2O含量為67.7%，細度為5%，初凝時間和終凝時間分別為10 min、21 min，堆積密度為950 kg/m3。EPS材料來自廢棄材料破碎制成，顆粒直徑為3～5 mm?；旌纤∽允姓詠硭?，選擇無機鹽速凝劑。

1.2 正交試驗方案

將水泥摻加量、水膠比、EPS摻加量作為正交試驗的主要因素。將石膏試件7 d軟化系數、吸水率、抗折強度、表觀密度、抗壓強度等作為考核指標，確定三因素三水平正交試驗并研究在主要因素共同影響下的試件性能變化，確定最優化的試驗方案，設計三種水平下因素。第一水平：水膠比為0.65、EPS材料摻加量1.6%、水泥摻加量12%；第二水平：水膠比為0.7、EPS材料摻加量1.7%、水泥摻加量15%；第三水平：水膠比為0.75、EPS材料摻加量1.8%、水泥摻加量18%。

1.3 試驗方法

先進行EPS材料顆粒造粒處理。將速凝劑、EPS顆粒、水泥、水質量比例確定為0.35∶1∶0.35∶2.8，將材料混合并進行充分攪拌，EPS材料表面均勻被水泥裹住，在實驗條件下等待終凝。把所需水量置于攪拌容器內，石膏粉、造粒EPS顆粒、水泥根據設計好的正交試驗方案進行充分攪拌，將其靜置處理30 s，再以慢速均勻攪拌60 s，提高速度攪拌30 s。拌和處理好的混合漿體及時裝入水泥膠砂試模內，在振動設備上充分振動15次，對試模上表面進行刮平處理，12 h后拆模，在實驗室條件下養護7 d。根據石膏力學性能測定規范，對軟化系數、吸水率、抗折強度、表觀密度、抗壓強度性能進行測試。

2 試驗分析

2.1 石膏吸水率極差

三個主要因素對石膏試件吸水率影響次序為C>B>A，即水泥摻加量對石膏試件吸水率有著最大的影響，而水膠比沒有對其產生太大的影響，水膠比達到0.65、0.70時并沒有對吸水率產生太大影響。隨著EPS材料摻加量的增大，石膏試件吸水率會先升高而變小，EPS摻加量占比達到1.6%則達到最小吸水率(38.83%)，如果水泥摻加量分別為12%、18%，石膏吸水率達到39%左右，相應摻加量為15%，吸水率會提升到44.78%。良好的耐水性能石膏制品要求達到很小吸水率，合理配合比是水膠比達到0.70，EPS摻加量1.6%，水泥摻量為12%。

2.2 石膏表觀密度極差

三個主要因素對石膏表觀密度的影響順序次序為B>C>A，即EPS材料對表觀密度產生的影響最大，這是由于EPS為輕質地的填充材料，這對減小表觀密度有著很好的效果。添加水泥可以提高石膏密實度，對表觀密度也會造成很大的影響。水膠比對表觀密度產生的影響并不大，EPS摻加量達到1.6%，表觀密度可以達到810.38 kg/m3。如果 EPS材料摻加量分別為1.7%、1.8%，相應的表觀密度在724 kg/m3左右，表明大摻加量會使EPS顆粒材料變得更為緊湊，不會對表觀密度產生太大的影響。EPS材料摻加量為0條件下的表觀密度達到了1 104 kg/m3，試件輕質性得到很好的改善。水泥摻加量的不斷變大，表觀密度呈現出先降低后增大的趨勢，摻量達到15%相應的表觀密度為747 kg/m3，已經達到最小值。輕質石膏要求小的表觀密度，可以確定水膠比為0.75、EPS材料摻量1.7%、水泥摻量15%。

2.3 石膏抗壓強度極差

從表1可知，三個主要因素對石膏試件抗壓強度影響次序為A>B>C，即水膠比會對抗壓強度產生最大的影響，水泥摻量因素施加的影響較小。不同水膠比條件下會對石膏流動性產生很大的影響，流動性會對試件內部孔隙產生較大的影響，會對抗壓強度產生干擾。水膠比不斷提升，抗壓強度會呈現出先變高后減小的變化，水膠比達到0.7則相應的強度值為4.01 MPa。EPS材料不斷增多，具備的抗壓強度呈下降趨勢，如果EPS材料摻加量達到1.6%，抗壓強度達到最高值4.2 MPa。水泥摻量對抗壓強度體現了線性關系，水泥摻量變大則抗壓強度會隨之下降，水泥摻量達到12%，石膏抗壓強度可以達到3.93 MPa。良好性能的石膏材料需要達到抗壓強度要求，相應的配合比要求水膠比達到0.7，EPS材料摻加量為1.6%，水泥摻量為12%。

表1 石膏試件抗壓強度極差統計表

2.4 石膏抗折強度極差

從表2可知，三個主要因素對石膏試件抗折強度次序為B>C>A，即EPS材料摻加量會對抗折強度產生最大的影響，水膠比不會對抗折強度產生太大的影響。廢舊EPS材料破碎處理后的顆?？梢愿玫匚站彌_能量，會對石膏試件抗折強度產生影響。EPS材料不斷增加，石膏試件抗折強度會不斷減小，如果摻加量達到1.6%，抗折強度達到最高值2.2 MPa。水泥摻加量對抗折強度產生的影響較大，水泥摻加量增多，其具備的抗折強度呈現出先減小后增加的趨勢。水泥摻量達到12%則達到最大抗折強度1.9 MPa。良好的輕質耐水石膏材料應具備很高的抗折強度，理想的配合比是水膠比達到0.65，EPS材料摻加量1.6%，水泥摻加量為12%。

表2 石膏試件抗折強度極差統計表

3 結語

從水膠比、EPS材料摻量和水泥摻量三個方面入手，開展三因素三水平正交試驗，分析了石膏制品耐水性、吸水率、抗折強度、表觀密度、抗壓強度等性能的改變趨勢，以獲得最合理的配比。根據確定好的配合比來制備石膏品，其耐水性、輕質性有著很好的改善，可以克服市面上石膏制品耐水性差的問題，進一步拓展石膏制品的應用范圍，具有推廣應用價值。