何 強(qiáng)

(西藏農(nóng)牧學(xué)院，西藏 林芝 860000)

1 試驗(yàn)

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(xì)度為5%，初凝時(shí)間和終凝時(shí)間分別為10 min、21 min，堆積密度為950 kg/m3。EPS材料來(lái)自廢棄材料破碎制成，顆粒直徑為3～5 mm?；旌纤∽允姓詠?lái)水，選擇無(wú)機(jī)鹽速凝劑。

1.2 正交試驗(yàn)方案

將水泥摻加量、水膠比、EPS摻加量作為正交試驗(yàn)的主要因素。將石膏試件7 d軟化系數(shù)、吸水率、抗折強(qiáng)度、表觀密度、抗壓強(qiáng)度等作為考核指標(biāo)，確定三因素三水平正交試驗(yàn)并研究在主要因素共同影響下的試件性能變化，確定最優(yōu)化的試驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)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(yàn)方法

先進(jìn)行EPS材料顆粒造粒處理。將速凝劑、EPS顆粒、水泥、水質(zhì)量比例確定為0.35∶1∶0.35∶2.8，將材料混合并進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，EPS材料表面均勻被水泥裹住，在實(shí)驗(yàn)條件下等待終凝。把所需水量置于攪拌容器內(nèi)，石膏粉、造粒EPS顆粒、水泥根據(jù)設(shè)計(jì)好的正交試驗(yàn)方案進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，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(shí)裝入水泥膠砂試模內(nèi)，在振動(dòng)設(shè)備上充分振動(dòng)15次，對(duì)試模上表面進(jìn)行刮平處理，12 h后拆模，在實(shí)驗(yàn)室條件下養(yǎng)護(hù)7 d。根據(jù)石膏力學(xué)性能測(cè)定規(guī)范，對(duì)軟化系數(shù)、吸水率、抗折強(qiáng)度、表觀密度、抗壓強(qiáng)度性能進(jìn)行測(cè)試。

2 試驗(yàn)分析

2.1 石膏吸水率極差

三個(gè)主要因素對(duì)石膏試件吸水率影響次序?yàn)镃>B>A，即水泥摻加量對(duì)石膏試件吸水率有著最大的影響，而水膠比沒(méi)有對(duì)其產(chǎn)生太大的影響，水膠比達(dá)到0.65、0.70時(shí)并沒(méi)有對(duì)吸水率產(chǎn)生太大影響。隨著EPS材料摻加量的增大，石膏試件吸水率會(huì)先升高而變小，EPS摻加量占比達(dá)到1.6%則達(dá)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(dá)到39%左右，相應(yīng)摻加量為15%，吸水率會(huì)提升到44.78%。良好的耐水性能石膏制品要求達(dá)到很小吸水率，合理配合比是水膠比達(dá)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(gè)主要因素對(duì)石膏表觀密度的影響順序次序?yàn)锽>C>A，即EPS材料對(duì)表觀密度產(chǎn)生的影響最大，這是由于EPS為輕質(zhì)地的填充材料，這對(duì)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(shí)度，對(duì)表觀密度也會(huì)造成很大的影響。水膠比對(duì)表觀密度產(chǎn)生的影響并不大，EPS摻加量達(dá)到1.6%，表觀密度可以達(dá)到810.38 kg/m3。如果 EPS材料摻加量分別為1.7%、1.8%，相應(yīng)的表觀密度在724 kg/m3左右，表明大摻加量會(huì)使EPS顆粒材料變得更為緊湊，不會(huì)對(duì)表觀密度產(chǎn)生太大的影響。EPS材料摻加量為0條件下的表觀密度達(dá)到了1 104 kg/m3，試件輕質(zhì)性得到很好的改善。水泥摻加量的不斷變大，表觀密度呈現(xiàn)出先降低后增大的趨勢(shì)，摻量達(dá)到15%相應(yīng)的表觀密度為747 kg/m3，已經(jīng)達(dá)到最小值。輕質(zhì)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(qiáng)度極差

從表1可知，三個(gè)主要因素對(duì)石膏試件抗壓強(qiáng)度影響次序?yàn)锳>B>C，即水膠比會(huì)對(duì)抗壓強(qiáng)度產(chǎn)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(huì)對(duì)石膏流動(dòng)性產(chǎn)生很大的影響，流動(dòng)性會(huì)對(duì)試件內(nèi)部孔隙產(chǎn)生較大的影響，會(huì)對(duì)抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生干擾。水膠比不斷提升，抗壓強(qiáng)度會(huì)呈現(xiàn)出先變高后減小的變化，水膠比達(dá)到0.7則相應(yīng)的強(qiáng)度值為4.01 MPa。EPS材料不斷增多，具備的抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，如果EPS材料摻加量達(dá)到1.6%，抗壓強(qiáng)度達(dá)到最高值4.2 MPa。水泥摻量對(duì)抗壓強(qiáng)度體現(xiàn)了線性關(guān)系，水泥摻量變大則抗壓強(qiáng)度會(huì)隨之下降，水泥摻量達(dá)到12%，石膏抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到3.93 MPa。良好性能的石膏材料需要達(dá)到抗壓強(qiáng)度要求，相應(yīng)的配合比要求水膠比達(dá)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(qiáng)度極差統(tǒng)計(jì)表

2.4 石膏抗折強(qiáng)度極差

從表2可知，三個(gè)主要因素對(duì)石膏試件抗折強(qiáng)度次序?yàn)锽>C>A，即EPS材料摻加量會(huì)對(duì)抗折強(qiáng)度產(chǎn)生最大的影響，水膠比不會(huì)對(duì)抗折強(qiáng)度產(chǎn)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(huì)對(duì)石膏試件抗折強(qiáng)度產(chǎn)生影響。EPS材料不斷增加，石膏試件抗折強(qiáng)度會(huì)不斷減小，如果摻加量達(dá)到1.6%，抗折強(qiáng)度達(dá)到最高值2.2 MPa。水泥摻加量對(duì)抗折強(qiáng)度產(chǎn)生的影響較大，水泥摻加量增多，其具備的抗折強(qiáng)度呈現(xiàn)出先減小后增加的趨勢(shì)。水泥摻量達(dá)到12%則達(dá)到最大抗折強(qiáng)度1.9 MPa。良好的輕質(zhì)耐水石膏材料應(yīng)具備很高的抗折強(qiáng)度，理想的配合比是水膠比達(dá)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(qiáng)度極差統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)語(yǔ)

從水膠比、EPS材料摻量和水泥摻量三個(gè)方面入手，開(kāi)展三因素三水平正交試驗(yàn)，分析了石膏制品耐水性、吸水率、抗折強(qiáng)度、表觀密度、抗壓強(qiáng)度等性能的改變趨勢(shì)，以獲得最合理的配比。根據(jù)確定好的配合比來(lái)制備石膏品，其耐水性、輕質(zhì)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(wèn)題，進(jìn)一步拓展石膏制品的應(yīng)用范圍，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。