張振環(huán)，彭 操

(云南云天化股份有限公司研發(fā)中心,云南 昆明 650228)

石膏，作為一種資源礦產(chǎn)豐富、生產(chǎn)能耗低的膠凝材料，具有輕質(zhì)、隔聲隔熱性好、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點，是生產(chǎn)新型建材的理想原材料。但同時因為石膏耐水性差、力學(xué)性能低而不能滿足一些工程的需要，在一定程度上限制了其應(yīng)用的范圍。摻加不同外加劑和增強材料制成石膏基復(fù)合材料，可以有效改善石膏材料的結(jié)構(gòu)與性能。本文主要針對這些問題進(jìn)行了研究。通過減水劑[1]對石膏的研究，認(rèn)為選用復(fù)合減水劑效果較好。

1 實驗

1.1 實驗原料

1)石膏：建筑石膏粉等級3.0按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9776-2008建筑石膏[2]。

2)白水泥：阿爾博波特蘭有限公司型號325白色硅酸鹽水泥，化學(xué)成分如表1。

表1 325#白色硅酸鹽水泥化學(xué)成分

3)偏高嶺土：生產(chǎn)廠家ООО “Пласт-Рифей”，其化學(xué)成分如表2。

表2 偏高嶺土化學(xué)成分

4)復(fù)合減水劑：型號Melflux 2641。

1.2 實驗方法

先制備石膏基復(fù)合膠凝材料，然后分析同一減水劑不同摻量對復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時間、力學(xué)性能、軟化系數(shù)、吸水率、孔隙率及腐蝕系數(shù)的影響。

1.3 分析方法

標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間測定方法均按照 GB /T 1346—2011 中要求的進(jìn)行[3]，試件抗折、抗壓測試方法按照 GB /T 17669.3—1999 中要求的進(jìn)行[4]。其中，所用到的主要儀器設(shè)備有水泥膠砂振動臺( ISO 型) 、TYE-10C 數(shù)顯式抗折抗壓實驗機( Max 10 kN) 、鐵制模具( 型號40 mm × 40 mm × 160 mm) 和凝結(jié)時間測定儀( ISO 新標(biāo)準(zhǔn)維卡儀) 。

1.4 石膏基復(fù)合膠凝材料的制備

石膏基復(fù)合膠凝材料[5]是由石膏(50%～80%)與有機礦物均勻混合的改性劑組成。該改性劑是硅酸鹽水泥(或石灰)、硅質(zhì)添加劑、高效減水劑和其他改性添加劑的均勻混合，通過機械-化學(xué)法活化而制備[6]。

有機礦物改性劑[7]獲取是通過機械化學(xué)法活化硅酸鹽水泥，硅質(zhì)添加劑和高效減水劑的混合物而獲得，將復(fù)合石膏膠凝材料的有機礦物改性劑在混合器-機械活化劑中均勻攪拌，攪拌時間在1 min。本實驗石膏基復(fù)合膠凝材料的組分構(gòu)成見表1。

表1 石膏基復(fù)合膠凝材料組分構(gòu)成

2 結(jié)果與討論

2.1 減水劑對石膏基復(fù)合膠凝材料物理性能的影響

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)稠度與凝結(jié)時間

減水劑對石膏基復(fù)合膠凝材料標(biāo)準(zhǔn)稠度與凝結(jié)時間的影響見表4所示。

表4 不同含量的減水劑對標(biāo)準(zhǔn)稠度與凝結(jié)時間的影響

由表4看出，當(dāng)減水劑添加量為0.5% 時，標(biāo)準(zhǔn)稠度為47%；隨著減水劑增加到1.5%時，標(biāo)準(zhǔn)稠度降至41%。但凝結(jié)時間幾乎不隨減水劑的增加而改變。

2.1.2 抗折抗壓強度

減水劑對石膏基復(fù)合膠凝材料抗折、抗壓強度的影響見表5所示。

由表5可知，以養(yǎng)護(hù)28 d強度為例，隨著減水劑含量從0.5%增加到1.5%，石膏復(fù)合膠凝材料28 d的抗折強度增加到9.72 MPa，抗壓強度增加到 23.75 MPa(組號3)。

隨著減水劑含量從0.5%增加到1.0%，實驗組28 d抗折強度從8.42 MPa增加到9.72 MPa，抗壓強度從20.2 MPa增加到23.75 MPa;隨著減水劑繼續(xù)增加到1.5%，實驗組28 d抗折強度從9.72 MPa下降到 9.32 MPa，抗壓強度從23.75下降到22.96 MPa (表5)。

表5 不同含量的減水劑對石膏基復(fù)合膠凝材料抗折抗壓強度的影響

2.1.3 軟化系數(shù)與吸水率

當(dāng)減水劑添加含量為0.5%時，軟化系數(shù)與吸水率分別為0.74，12.21%.隨著減水劑增加至1.0%時，軟化系數(shù)增加至0.79，而吸水率減少至10.68%。隨著減水劑含量繼續(xù)增加，軟化系數(shù)降低，吸水率升高(表6)。

表6 減水劑對石膏基復(fù)合膠凝材料軟化系數(shù)與吸水率的影響

2.1.4 密度與孔隙率

隨著減水劑含量從0.5% 增加到1.0%，28 d后實驗組的密度從1.641 g/cm3增加到1.729 g/cm3，孔隙率從23.2%下降到21.6%。隨著減水劑含量從1.0%增加到 1.5 %，28 d后實驗組的密度從1.729 g/cm3下降到 1.585 g/cm3，孔隙率從21.6%增長到23.8% (表7)。

表7 減水劑對石膏基復(fù)合膠凝材料密度與孔隙率的影響

2.1.5 腐蝕系數(shù)

當(dāng)減水劑添加含量增加至1.0% 時，腐蝕系數(shù)從0.85增加到0.89。隨著減水劑繼續(xù)添加至1.5%，腐蝕系數(shù)降低至0.86(表8)。

表8 在Na2SO4溶液中抗腐蝕性能

3 結(jié)論

加入高效減水劑的石膏基材料，具有較好的流動性，凝結(jié)時間延長，抗折抗壓強度提高，軟化系數(shù)與腐蝕系數(shù)提高等優(yōu)點。因此，最佳實驗組具有最大抗折抗壓強度值、軟化系數(shù)值、密度、腐蝕系數(shù)值與最小吸水率，其含量為70 % 石膏, 15 % 白水泥, 15 % 偏高嶺土與 1.0 % 減水劑。