王劭勃 陳澤亮 張湘昆 陳順騰

（廣東復(fù)特新型材料科技有限公司）

0 引言

石膏抹灰砂漿又稱為抹灰石膏、粉刷石膏，是以半水石膏或二型無水硫酸鈣單獨或混合作為主要膠凝材料，摻入外加劑而制成的內(nèi)墻墻體抹灰找平材料。根據(jù)找平效果不同，抹灰石膏可以粉為底層抹灰、面層抹灰，而根據(jù)集料的品種又可分為重質(zhì)抹灰和輕質(zhì)抹灰。[1]目前在我國大部分地區(qū)有廣泛使用，但在華南地區(qū)，由于其本身強度較低、且大眾觀念中普遍認(rèn)為其不適用于潮濕環(huán)境，且不便于貼磚等原因，并未廣泛推廣；同時工程中使用量較大的抹灰石膏都是傳統(tǒng)型未經(jīng)過改性的重質(zhì)抹灰石膏，不符合“節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保、綠色”的趨勢。因此，有必要研發(fā)一種密度輕、節(jié)材、環(huán)保、便于施工、且適用于華南地區(qū)的輕質(zhì)抹灰石膏，以響應(yīng)國家政策及市場需求。

國內(nèi)關(guān)于輕質(zhì)抹灰石膏研究主要集中在以下幾個方面：引氣劑使用、輕骨料、石膏粉用量對輕質(zhì)抹灰石膏性能和涂布率的影響。其中不同品種和粒徑的輕骨料對輕質(zhì)抹灰石膏性能影響但研究不多[2]；尤其是環(huán)境因素對石膏產(chǎn)品應(yīng)用和軟化系數(shù)對華南地區(qū)使用石膏產(chǎn)品的實際影響，更是較少人涉及。

本文分析了石膏輕質(zhì)抹灰石膏添加堿性無機膠凝材料以及憎水劑對石膏強度的影響，并重點探討了不同材料和不同摻量下，對軟化系數(shù)的影響。研究結(jié)果表明：

⑴添加水泥后對石膏輕質(zhì)抹灰砂漿的強度及軟化系數(shù)提升較大；

⑵添加灰鈣對石膏輕質(zhì)抹灰的強度影響不大，對軟化系數(shù)提升有一定作用；

⑶添加憎水劑對石膏輕質(zhì)抹灰的強度無影響，對軟化系數(shù)提升有一定作用，但隨著摻量的提升，其影響會逐步降低。

1 試驗原料及方法

1.1 原材料

⑴石膏（P）：云天化水洗磷石膏，細(xì)度200 目，性能指標(biāo)如表1 所示；

表1 石膏的主要性能指標(biāo)

⑵水泥（C）：廣英海螺P.O 42.5，物理力學(xué)性能指標(biāo)如表2 所示；

表2 水泥的物理力學(xué)性能指標(biāo)

⑶灰鈣（CA）：建德白雪灰鈣，容重414g/L，45μm 方孔篩余1.5%；

⑷機制石粉（SF）：石灰?guī)r石粉150 目，MB 值≤0.5；

⑸?；⒅椋˙Z）：中山產(chǎn)70-90 目，閉孔率≥75%；

⑹羥丙基乙基纖維素醚（HEMC）：GM1003 (黏度32000mPa·s)；

⑺石膏緩凝劑（H）：西卡200P，蛋白膠類，可降低半水石膏溶解速度；

⑻水（W）：自來水；

⑼憎水劑（Z）：seal 80，阿克蘇諾貝爾。

1.2 性能測試方法

標(biāo)準(zhǔn)擴散度用水量、凝結(jié)時間測試：參照GB/T 28627-2012《抹灰石膏》進(jìn)行。

強度測試：抹灰石膏試件成型24h 后脫模，置于（20±2）℃、相對濕度（65±10）%條件下養(yǎng)護(hù)至7d，再放置于溫度為（40±2）℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥至衡中。抹灰石膏拉伸粘結(jié)強度參照GB/T 28627-2012《抹灰石膏》要求進(jìn)行測試，其抗折、抗壓強度使用抗壓抗折試驗機進(jìn)行測試。

保水率測試：參照J(rèn)GJ/T 70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測試。

軟化系數(shù)測試：參考JG/T 158-2013《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)材料》中7.4.3 要求進(jìn)行測試。

1.3 試驗方法

試驗中，按照單因素試驗法進(jìn)行測試，首先考慮水泥用量的變化，石膏比例保持不變；然后添加石灰代替水泥進(jìn)行測試，再測試添加憎水劑進(jìn)行測試，優(yōu)選出最適合的堿性無機膠凝材料摻量及憎水劑添加量。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 石膏砂漿中水泥用量對石膏抗壓抗折強度的影響

二水石膏晶體再水中具有一定的溶解性，屬于氣硬性材料，在濕潤的環(huán)境中強度會有損失，如果在石膏中引入水硬性的組分，則會較少強度損失，因此在石膏中加入水泥等形成水硬性固家能夠與石膏的氣硬性固家交錯共生形成致密體，無疑會同時提高復(fù)合材料的力學(xué)性能和軟化系數(shù)。[3]為保證石膏砂漿的施工性能，除總膠凝材料和石粉以外其他組分保持不變，石粉用量固定為277㎏用量，水泥與灰鈣等比例替換，水泥用量對石膏輕質(zhì)抹灰石膏性能影響的配合比和測試結(jié)果如表3、表4 所示。

表3 水泥用量變化影響試驗配合比 （㎏/t）

表4 水泥用量變化對抹灰石膏抗壓抗折強度的影響

由表4 可見：

⑴水泥的添加，對抹灰石膏的凝結(jié)時間有影響，但當(dāng)水泥摻量達(dá)到一定程度后，水泥對凝結(jié)時間的影響逐漸變小。

⑵抗折、抗壓、粘結(jié)強度隨著水泥量增加有提高，但并不明顯。

⑶在軟化試驗中，水泥用量提高對軟化系數(shù)的影響較為明顯，隨著水泥用量增加，水泥堿性對石膏中的硬石膏具有激發(fā)作用，因此耐水性也有所提升。

2.2 石膏砂漿中灰鈣用量對石膏抗壓抗折強度的影響

灰鈣同樣作為無機膠凝材料，同樣具有耐水的特性，可測試其在石膏砂漿中對耐水型是否有提升，為保證試驗的對比性，配合比中除了將水泥替換為灰鈣，其他組分保持不變，配合比和測試結(jié)果如表5、表6 所示。

表5 灰鈣用量變化影響試驗配合比 （㎏/t）

表6 灰鈣用量變化對抹灰石膏抗壓抗折強度的影響

由表6 可見：

⑴灰鈣的添加與水泥相比對抹灰石膏的凝結(jié)時間影響更大，且隨著灰鈣用量的增加，對凝結(jié)時間縮短有明顯影響。

⑵抗折、抗壓、粘結(jié)強度隨著灰鈣量增加有提高，但并不明顯。

⑶在軟化試驗中，灰鈣用量提高對軟化系數(shù)的影響對比添加水泥較小，隨著灰鈣用量增加，其耐水性有提升，但提升不大。分析其原因，可能是因為灰鈣其作為氣硬性材料而非水硬性材料，其在水中的堿激發(fā)效果不如水泥明顯。

2.3 石膏砂漿中憎水劑對石膏抗壓抗折強度的影響

石膏實際用水量約為理論用水量的3.5～4.5 倍，硬化后在石膏內(nèi)部有多余的水份，這些多余的水份會逐漸蒸發(fā)，石膏內(nèi)部便會留下大量的毛細(xì)管道，當(dāng)石膏與水接觸時，外界的水份會順著這些毛細(xì)管道滲透到石膏內(nèi)部，最終在石膏制品內(nèi)部產(chǎn)生局部應(yīng)力，破壞硬化體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致石膏強度下降[4-5]，通過嘗試添加憎水劑來測試其對石膏輕質(zhì)抹灰石膏的性能影響，配合比和測試結(jié)果如表7、表8 所示。

表7 憎水劑用量變化影響試驗配合比 （㎏/t）

表8 憎水劑用量變化對抹灰石膏抗壓抗折強度的影響

由表8 可見：

⑴憎水劑的添加，對于凝結(jié)時間的影響微乎其微，不會影響石膏的操作時間。

⑵憎水劑的添加，對抗壓抗折強度幾乎沒有影響，并未有提升或下降。

⑶在添加憎水劑后，軟化系數(shù)有著較為明顯的改善，但隨著添加量增加，其對軟化系數(shù)的影響也開始下降，當(dāng)摻量達(dá)到0.1%以上后，已無明顯變化。

2.4 復(fù)合添加水泥和憎水劑對石膏抗壓抗折強度的影響

通過上述試驗結(jié)論，嘗試同時添加水泥和憎水劑，對比單一添加某一種耐水組分，看其是否存在耐水性的復(fù)合加成，配合比和測試結(jié)果如表9、表10 所示。由表10 可見：

表9 水泥、憎水劑復(fù)合添加變化影響試驗配合比（㎏/t）

表10 水泥、憎水劑復(fù)合添加對抹灰石膏抗壓抗折強度的影響

⑴憎水劑和水泥的復(fù)合添加，對比單一添加某一種材料，有著明顯的軟化系數(shù)提升。

⑵當(dāng)水泥添加量增多時，容易導(dǎo)致凝結(jié)時間驟減，需要結(jié)合實際需要進(jìn)行添加。

⑶結(jié)合上面試驗，減水劑摻量達(dá)到0.1%即可，當(dāng)添加量超過0.1%時，在實際使用中會影響砂漿的拌合性。

總體上，添加水泥、灰鈣等耐水膠凝材料時，對于石膏的軟化系數(shù)有著明顯的優(yōu)化。但其添加量增加時，也會對凝結(jié)時間產(chǎn)生額外影響，需注意石膏類緩凝劑的摻量；而添加憎水劑，對石膏原始強度、凝結(jié)時間幾乎沒有影響，而對軟化系數(shù)的影響會隨著添加量的增加而衰減。

3 結(jié)論

⑴在石膏基輕質(zhì)抹灰配方體系中添加適量水泥，可有效提高石膏輕質(zhì)抹灰砂漿的抗壓、抗折強度，也可以提高其軟化系數(shù)。

⑵在石膏基輕質(zhì)抹灰配方體系中添加適量灰鈣，對于石膏輕質(zhì)抹灰砂漿的強度提升并不明顯，但可以提高其軟化系數(shù)，不過其對于緩凝劑的影響較大，需要注意調(diào)整摻量。

⑶憎水劑添加在石膏基輕質(zhì)抹灰砂漿中，不會對產(chǎn)品的凝結(jié)時間、抗壓抗折強度產(chǎn)生較大影響，在低添加量的情況下就會有效的軟化系數(shù)提高，但提高添加量對于軟化系數(shù)的提升并不明顯。

⑷復(fù)合添加水泥和憎水劑，可以有效的大幅提升軟化系數(shù)，起到“1+1＞2”的作用，推薦華南地區(qū)應(yīng)用的石膏基輕質(zhì)抹灰砂漿在配方設(shè)計時，嘗試復(fù)合添加水泥和憎水劑，會有效提高產(chǎn)品的耐水性能。