水镁石纤维对模型石膏性能影响的研究

张 翼，朱瀛波

(1.武汉工程大学，湖北 武汉 430030；2.武汉理工大学，湖北 武汉 430070)

水镁石纤维对模型石膏性能影响的研究

张 翼1，朱瀛波2

(1.武汉工程大学，湖北 武汉 430030；2.武汉理工大学，湖北 武汉 430070)

本文针对湖北荆门某石膏矿生产的半水石膏进行了水镁石纤维的添加试验研究，分别研究了水镁石纤维的添加对模型石膏的水膏比、初终凝时间以及抗折强度和吸水率的影响，找出添加含量对石膏制品强度等相关性能影响的规律，并确定使模型石膏强度等相关性能最好的纤维添加量。

水镁石纤维；β-半水石膏；水膏比；抗折强度；凝结时间

1 前言

水镁石纤维是一种独特的工业矿物，是目前可取代石棉的最理想、最廉价的天然纤维。目前国内外对水镁石的增强领域主要用在混凝土等建筑行业，将水镁石纤维作为一种增强材料加入到混凝土中，能代替传统的混凝土增强材料，如钢纤维、碳纤维、石棉等，起到增加基材强度和韧性的作用。

已经证明，加入水镁石纤维的混凝土的抗压、抗折强度有明显提高。但目前用天然的水镁石矿物纤维增强石膏制品的研究比较少，因此，本文着重研究水镁石纤维对模型石膏水膏比、抗折强度以及吸水率的影响，并找出适合工业生产的最佳的水镁石纤维的添加量。

本试验所用的石膏为荆门某石膏矿提供的β-半水石膏，其性能为：水膏比0.64、初凝时间12min、终凝时间15min、湿态抗折强度1.92MPa、干态抗折强度4.22MPa、吸水率26.45%。

试验所用水镁石纤维添加质量百分含量分别为0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%，所用水镁石为陕南水镁石纤维。

2 试验

2.1 水镁石纤维对初终凝时间的影响

水镁石纤维对初终凝时间的影响如图1所示。

图1显示，随着水镁石纤维含量的增加，模型石膏的初终凝时间都在逐渐降低。

根据试验结果，在水膏比为0.64的条件下，水镁石纤维会降低模型石膏的初终凝时间，在此水膏比条件下，水镁石纤维的加入量不能过大，否则将会降低模型石膏的浇注性能。

2.2 水镁石纤维含量对湿态抗折强度的影响

水镁石纤维含量对湿态抗折强度的影响如图2所示。

图2显示，随着水镁石纤维含量的增加，标准石膏模型的湿态抗折强度的变化趋势是先增加然后缓慢的降低，最后趋于稳定，纤维含量为1%时的湿态抗折强度最大，此时标准石膏模型的湿态抗折强度达到最大值3.3MPa，比未添加水镁石纤维时的强度增加71.88%。

根据试验结果，在水膏比为0.64、凝结时间为2h的条件下，1.0%是模型石膏中纤维添加的最佳含量。

2.3 水镁石纤维含量对干态抗折强度的影响

水镁石纤维含量对干态抗折强度的影响如图3所示。

图3显示，随着水镁石纤维含量的增加，标准石膏模型的干态抗折强度的变化趋势是先增加，在纤维含量为1%时达到最大值然后再减小，最后趋于平缓，变化趋势与湿态抗折强度一致。

纤维含量为1%时，标准石膏模型的干态抗折强度达到最大值6.43MPa，比未添加水镁石纤维时的强度增加52.37%，增强效果非常明显。

综合上述两种状态下标准石膏模型抗折强度的变化可以得出，在水膏比为0.64的条件下，1.0%是水镁石纤维的最佳添加含量，此时的标准石膏模型的干态和湿态的抗折强度均为最大。

2.4 水镁石纤维含量对模型石膏吸水率的影响

水镁石纤维含量对模型石膏吸水率的影响如图4所示。

图4显示，随着水镁石纤维含量的增加，标准石膏模型的吸水率减小，当水镁石纤维含量超过2%后，标准石膏模型的吸水率有所增加。

在水镁石含量不超过2%时，由于水镁石纤维在标准石膏模型内部起到填充的作用降低其孔隙率，因此导致吸水率下降，而当其含量超过2%后，由于石膏浆的流动性降低，在浇注过程中产生一些孔径较大的气孔而导致标准石膏模型的吸水率有所上升。

3 模型石膏断面晶体形态扫描电镜分析

本文扫描电镜分析针对原矿和水膏比0.64、水镁石含量1%这两种模型石膏断面进行扫描电镜分析，电镜照片如图5、图6所示。

图中纤维状物为水镁石纤维，柱状物为石膏晶体。从图5、图6所示的SEM照片比较可以看出，石膏晶体与水镁石纤维交叉生长，水镁石纤维将各个晶体捆绑在一起，在受外力作用时可以有效的传递应力，因此极大的增加了模型石膏的干湿态抗折强度。

4 结论

综合以上试验研究分析，可以得出以下结论：

(1) 水镁石纤维会降低模型石膏的初终凝时间，在水膏比为0.64条件下，水镁石纤维的加入量不能过大，否则将会降低模型石膏的浇注性能。

(2) 在水膏比为0.64的条件下，1.0%是水镁石纤维的最佳添加含量，此时的标准石膏模型的干态和湿态的抗折强度均为最大。

(3) 随着水镁石纤维含量的增加，模型石膏的吸水率减小，当水镁石纤维含量超过2%后，标准石膏模型的吸水率有所增加，但总体而言变化不大。

[1]严丽君.水镁石纤维增强混凝土界面行为研究[D].西安:长安大学硕士论文,2005.

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[3]扬学贵.水镁石纤维混凝土的疲劳性能实验研究[D].西安:长安大学硕士论文,2005.

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[6]王渲.钢钎混凝土在房屋建筑工程中的应用[J].山东农业大学学报,2006(2):255-258.

Study on Performance of Gypsum Influenced by Brucite Fiber

ZHANG Yi1, ZHU Ying-bo2
(1. Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430030, China; 2. Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)

The paper have study on semi-hydrated gypsum add mica powder which is producted by a factory in Jingmen of Hubei province, include water cement ratio and time of coagulation and rupture strength and water absorption of gypsum which is effected by brucite fiber, finally found the disciplinarian between brucite fiber content and performance of gypsum products and confirmed the best content for optimum performance of the products.

brucite fiber; β- semi-hydrated gypsum; water cement ratio; time of coagulation; rupture strength

TD985;P578.495

A

1007-9386(2012)05-0041-02

2012-05-02