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復合減水劑對石膏性能的影響

【作  者】 柳華實1,彭瑜2,葛易一1,李國忠1
【作者單位】 1.濟南大學材料學院，2.惠州市建設工程質量監督站 
【關 鍵 詞】 有機表面活性劑,粉煤灰,減水劑,石膏   
【文章摘(zhai)要】 將有(you)機表(biao)面活性物質和粉(fen)煤灰作為復(fu)(fu)合減水(shui)劑摻(chan)加(jia)到建筑石膏(gao)中(zhong)，建筑石膏(gao)的拌和用水(shui)量減少，結構變得(de)致(zhi)密(mi)，抗壓強度(du)和抗折強度(du)提高。復(fu)(fu)合減水(shui)劑摻(chan)量在(zai)5%時(shi)，抗壓強度(du)和抗折強度(du)最高，減水(shui)率>15%，效果較(jiao)好。

引言(yan)

建筑石(shi)膏(gao)(gao)(gao)(gao)水(shui)(shui)(shui)(shui)化(hua)時(shi)的(de)(de)理論需水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)是其質(zhi)量(liang)的(de)(de)0.186倍。但在實際使用(yong)過(guo)程中，為了滿足生產工(gong)藝(yi)的(de)(de)要求(qiu)，通常(chang)水(shui)(shui)(shui)(shui)膏(gao)(gao)(gao)(gao)比遠>0.186，在0.4-0.8之間。根(gen)據水(shui)(shui)(shui)(shui)在反(fan)應中所起(qi)的(de)(de)作用(yong)，可將其分(fen)為吸附水(shui)(shui)(shui)(shui)和游(you)(you)離水(shui)(shui)(shui)(shui)。而(er)游(you)(you)離水(shui)(shui)(shui)(shui)又可分(fen)為兩(liang)部(bu)分(fen)，對石(shi)膏(gao)(gao)(gao)(gao)料漿流動度有貢獻的(de)(de)一部(bu)分(fen)水(shui)(shui)(shui)(shui)稱為自由游(you)(you)離水(shui)(shui)(shui)(shui)，另一部(bu)分(fen)則由于分(fen)子引力(li)的(de)(de)作用(yong)存在于石(shi)膏(gao)(gao)(gao)(gao)顆粒結(jie)聚成團形成的(de)(de)絮凝狀結(jie)構中，這部(bu)分(fen)水(shui)(shui)(shui)(shui)稱為受(shou)阻游(you)(you)離水(shui)(shui)(shui)(shui)。一般來講，水(shui)(shui)(shui)(shui)膏(gao)(gao)(gao)(gao)比較(jiao)低(di)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)化(hua)產物(wu)(wu)強(qiang)度較(jiao)高(gao)。因為水(shui)(shui)(shui)(shui)膏(gao)(gao)(gao)(gao)比低(di)時(shi)，石(shi)膏(gao)(gao)(gao)(gao)完全水(shui)(shui)(shui)(shui)化(hua)后需要蒸發(fa)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)少(shao)，因而(er)水(shui)(shui)(shui)(shui)化(hua)產物(wu)(wu)的(de)(de)孔(kong)隙(xi)率低(di)，強(qiang)度較(jiao)高(gao)[1〕。

通過(guo)摻加減(jian)水(shui)(shui)(shui)劑(ji)，可以使石(shi)(shi)膏(gao)(gao)在保持(chi)一定(ding)流動度(du)(du)的(de)情況下(xia)減(jian)少拌和用(yong)水(shui)(shui)(shui)，從而有效地降低石(shi)(shi)膏(gao)(gao)硬化(hua)體(ti)的(de)孔(kong)隙率(lv)，達到提高石(shi)(shi)膏(gao)(gao)制品(pin)強度(du)(du)的(de)目(mu)的(de)。目(mu)前(qian)，常(chang)用(yong)的(de)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)減(jian)水(shui)(shui)(shui)劑(ji)是各種(zhong)類型的(de)有機表(biao)面活(huo)性物質(zhi)。它們能夠有效地拆散(san)絮凝狀結構，使石(shi)(shi)膏(gao)(gao)粒子互相分散(san)，釋放出受阻游(you)離水(shui)(shui)(shui)，增加自由游(you)離水(shui)(shui)(shui)的(de)含量(liang)。因此，在達到相同石(shi)(shi)膏(gao)(gao)料(liao)漿標(biao)準稠度(du)(du)時，用(yong)水(shui)(shui)(shui)量(liang)可大幅(fu)度(du)(du)減(jian)少，產生較好的(de)減(jian)水(shui)(shui)(shui)效果(guo)。實驗(yan)選用(yong)復合減(jian)水(shui)(shui)(shui)劑(ji)作為石(shi)(shi)膏(gao)(gao)的(de)減(jian)水(shui)(shui)(shui)劑(ji)，它由粉煤灰和有機表(biao)面活(huo)性物質(zhi)組成。

1 實驗

1.1 原材料

(1 )石(shi)膏(gao)(gao)：山(shan)東金(jin)信集團的(de)建筑石(shi)膏(gao)(gao)，其化學(xue)成(cheng)分見表(biao)1。

(2 )復合(he)減水劑:是由(you)粉煤灰和有機表(biao)面活(huo)性物質按一定比例配制而成。

1.2 主要儀器設備

(1) YE-30液(ye)壓式壓力(li)實驗機;

(2) KZ J-6電動(dong)抗折(zhe)試驗機;

(3) 美國康(kang)塔公司產(chan)poremaster-60壓汞儀。

1.3 實驗步驟

對摻(chan)加不同比例復(fu)合減水劑的β型半(ban)水石膏進行(xing)了標準稠度(du)需水量的測定(ding)，并以該需水量成(cheng)型40 mm x40 mmx160 mm標準試(shi)樣(yang)，1.5 h后(hou)脫模，脫模后(hou)的試(shi)樣(yang)在室(shi)溫下(xia)自然養(yang)護0.5 h，測試(shi)其抗折強度(du)和抗壓強度(du)。

2 結果與討論(lun)

實驗結果見(jian)圖1、圖2和圖3。

圖(tu)1可見，隨(sui)著復(fu)合(he)減(jian)水(shui)(shui)劑(ji)(ji)(ji)摻(chan)(chan)加(jia)(jia)量(liang)的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，石膏的(de)(de)標(biao)準(zhun)稠度(du)(du)(du)需水(shui)(shui)量(liang)明顯降(jiang)低(di)。由圖(tu)2可見，當(dang)復(fu)合(he)減(jian)水(shui)(shui)劑(ji)(ji)(ji)摻(chan)(chan)加(jia)(jia)量(liang)<5%時(shi)，抗折(zhe)強(qiang)度(du)(du)(du)隨(sui)減(jian)水(shui)(shui)劑(ji)(ji)(ji)摻(chan)(chan)量(liang)的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)而(er)(er)遞增(zeng);當(dang)摻(chan)(chan)量(liang)>5%時(shi)，抗折(zhe)強(qiang)度(du)(du)(du)隨(sui)摻(chan)(chan)量(liang)的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)而(er)(er)降(jiang)低(di)。由圖(tu)3可見，當(dang)復(fu)合(he)減(jian)水(shui)(shui)劑(ji)(ji)(ji)摻(chan)(chan)加(jia)(jia)量(liang)<5%時(shi)，抗壓強(qiang)度(du)(du)(du)隨(sui)減(jian)水(shui)(shui)劑(ji)(ji)(ji)摻(chan)(chan)量(liang)的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)而(er)(er)遞增(zeng);當(dang)摻(chan)(chan)量(liang)>5%時(shi)，抗壓強(qiang)度(du)(du)(du)隨(sui)復(fu)合(he)減(jian)水(shui)(shui)劑(ji)(ji)(ji)摻(chan)(chan)量(liang)的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)而(er)(er)明顯降(jiang)低(di)。復(fu)合(he)減(jian)水(shui)(shui)劑(ji)(ji)(ji)摻(chan)(chan)量(liang)在5%時(shi)，抗壓強(qiang)度(du)(du)(du)和抗折(zhe)強(qiang)度(du)(du)(du)最高，減(jian)水(shui)(shui)率>15%，效果較好。

3 減水機理分析

復(fu)合減(jian)(jian)水(shui)劑中的(de)(de)(de)有(you)機表面(mian)活性(xing)物(wu)質對石(shi)(shi)(shi)(shi)膏具(ju)有(you)強(qiang)(qiang)烈的(de)(de)(de)分(fen)散作(zuo)用(yong)。它本(ben)身并不與(yu)石(shi)(shi)(shi)(shi)膏發生化學反應，主要(yao)是通過吸附、分(fen)散作(zuo)用(yong)、潤濕(shi)作(zuo)用(yong)、潤滑作(zuo)用(yong)，使石(shi)(shi)(shi)(shi)膏顆粒(li)更好地被水(shui)潤濕(shi)、分(fen)散。有(you)機表面(mian)活性(xing)物(wu)質具(ju)有(you)定(ding)向吸附的(de)(de)(de)功能(neng)，使得石(shi)(shi)(shi)(shi)膏表面(mian)的(de)(de)(de)相(xiang)同電(dian)荷(he)在(zai)電(dian)性(xing)斥力的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)下，不但能(neng)使石(shi)(shi)(shi)(shi)膏料(liao)(liao)漿體(ti)系處于相(xiang)對穩定(ding)的(de)(de)(de)懸浮狀態，而(er)且能(neng)使石(shi)(shi)(shi)(shi)膏在(zai)加水(shui)初期所形成的(de)(de)(de)絮(xu)凝(ning)結構解體(ti)，將(jiang)絮(xu)凝(ning)體(ti)內的(de)(de)(de)游離(li)水(shui)釋(shi)放出來，減(jian)(jian)少(shao)(shao)了(le)拌和(he)(he)用(yong)水(shui)量。而(er)拌和(he)(he)用(yong)水(shui)量的(de)(de)(de)減(jian)(jian)少(shao)(shao)，能(neng)減(jian)(jian)少(shao)(shao)石(shi)(shi)(shi)(shi)膏制品內多余水(shui)分(fen)的(de)(de)(de)蒸發留下的(de)(de)(de)氣(qi)孔(kong)和(he)(he)缺陷，從而(er)改善(shan)其孔(kong)隙結構，提高密實度(du)，使其抗(kang)折(zhe)強(qiang)(qiang)度(du)和(he)(he)抗(kang)壓強(qiang)(qiang)度(du)提高。同時有(you)機表面(mian)活性(xing)物(wu)質還能(neng)改變石(shi)(shi)(shi)(shi)膏的(de)(de)(de)水(shui)化進程(cheng)，促進水(shui)化礦物(wu)晶體(ti)的(de)(de)(de)成長。但是，當摻(chan)量過大(da)時，有(you)機表面(mian)活性(xing)物(wu)質會在(zai)料(liao)(liao)漿中起到(dao)引氣(qi)作(zuo)用(yong)，粉煤灰(hui)對強(qiang)(qiang)度(du)貢獻很(hen)小，這兩種因素會使石(shi)(shi)(shi)(shi)膏硬化體(ti)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)降(jiang)低(di)。用(yong)壓汞儀(yi)對空白(bai)試(shi)樣和(he)(he)復(fu)合減(jian)(jian)水(shui)劑摻(chan)量為(wei)5%的(de)(de)(de)1號(hao)樣品進行測(ce)試(shi)，結果如圖4所示。由(you)圖4可以看出，1號(hao)樣品的(de)(de)(de)孔(kong)隙率低(di)于空白(bai)試(shi)樣的(de)(de)(de)孔(kong)隙率，這與(yu)上述分(fen)析(xi)相(xiang)吻合。

復合減水(shui)劑中(zhong)(zhong)的(de)(de)粉煤灰(hui)(hui)填充到石(shi)膏(gao)中(zhong)(zhong)時(shi)，其(qi)表(biao)面光滑、堅硬致密的(de)(de)小顆(ke)粒狀礦物在石(shi)膏(gao)顆(ke)粒間可以起(qi)(qi)到“滾珠”的(de)(de)作用(yong)，提高石(shi)膏(gao)拌合物的(de)(de)流(liu)動性，使原本填充于石(shi)膏(gao)顆(ke)粒間的(de)(de)水(shui)釋(shi)放(fang)出來，達到減水(shui)的(de)(de)目的(de)(de)。另(ling)外，復合減水(shui)劑中(zhong)(zhong)的(de)(de)粉煤灰(hui)(hui)是(shi)與有(you)機表(biao)面活性物質(zhi)復合使用(yong)的(de)(de)，粉煤灰(hui)(hui)顆(ke)粒表(biao)面必然會吸附有(you)機表(biao)面活性物質(zhi)，形成“雙(shuang)電層結構”，對粉煤灰(hui)(hui)絮凝體(ti)具有(you)解絮作用(yong)，從而釋(shi)放(fang)出游離水(shui)，也(ye)起(qi)(qi)到了減水(shui)的(de)(de)作用(yong)〔2〕。

4 結論

4.1 復合(he)減水劑(ji)中的有機表面活性(xing)物質對石(shi)膏具有強烈的分散作(zuo)用。隨著復合(he)減水劑(ji)摻加(jia)量的增加(jia)，石(shi)膏的標準稠度需水量明(ming)顯(xian)降低。

4.2 當(dang)復合減(jian)水劑(ji)摻加量<5%時(shi)，抗(kang)折(zhe)強度和抗(kang)壓強度隨著減(jian)水劑(ji)摻量的(de)增(zeng)加而(er)遞增(zeng);當(dang)摻量>5%時(shi)，抗(kang)折(zhe)強度和抗(kang)壓強度隨著摻量的(de)增(zeng)加而(er)降低(di)。

4.3 綜合而言，復合減水劑摻量(liang)在5%時，抗壓強度和(he)抗折強度最高，減水率>15%，效果較好。

參考文獻:

[1]孫天文.石(shi)膏減(jian)水劑對(dui)建筑石(shi)膏作用的研究.新型(xing)建筑材料(liao),2 000，10);30一32.

[2]王沖，蒲心誠.超細礦(kuang)物摻(chan)合料對新拌混凝土的增塑減水機理分析(xi).混凝土，2001，(8),51一54