新型耐水石膏基墙体材料制备及性能研究

海晓凤



新型耐水石膏基墙体材料制备及性能研究

海晓凤

（咸阳师范学院, 陕西 咸阳 712000）

就石膏墙体材料的轻质化目的，运用两种不同的EPS颗粒的加入工艺，对两种工艺的耐水石膏材料的吸水率、强度等多种系数及性能开展对比研究，最终经过试验验证可知，EPS掺入最优值是1.3%，基于此石膏表观密度是839.06 kg/m3。干燥时的抗压及抗折度是4.05和2.06 MPa，两者软化系数是0.517和0.650，对比未加EPS颗粒时提升百分比分别为20.8%和11.5%。虽然掺入ESP颗粒后要比未掺入的强度要大，但石膏耐水性获得了显著的提高，并且符合《石膏砌块》以及《建筑隔墙用轻质板条》对于石膏材料的性能要求。

耐水性；EPS；强度；软化系数；石膏

石膏是一种性能很好的墙体材料，但是其耐水性不佳导致其在墙体上的进一步应用受到了极大的限制。在前期的试验中得知：在石膏中掺入耐水外加剂可以极大的改善石膏的耐水性差这一缺点，但是经过该措施石膏的表现密度较重，并且会严重影响其生产和应用，对此，采取相应的措施来降低石膏的自重具有重要的现实意义。

轻质石膏的制作方法主要是在石膏内加发泡剂、微量的引气剂和磷酸镁等材料，从而提升石膏材料的内部空隙率，极大的降低石膏重量，实现轻质化的目的[1]。但具体的操作和制备难度高，且制备出的石膏都缺乏良好的耐久性及耐水性。对此，其主要是通过轻质化填料实现耐水石膏达到轻质化。

实现墙体材料轻质化可以极大的降低墙体的重量、节约成本、方便施工并提升建筑物的抗震性。将废弃EPS（发泡聚乙烯）掺入石膏墙体是实现墙体材料轻质化的一个重要手段[2]。加入ESP之后才能提高墙体的隔热、防震、耐酸碱性等作用，同时达到废物利用的效果，削减白色污染。但是该材料属于憎水性材料，同胶凝材料相互间的粘结力很差。对此，在添加EPS过程中需要对其实行表面处理，以提升表面粘结力[3]。

本次实验内使用了两种不同的EPS颗粒加入工艺，比较了两种加入方式下材料的表观密度、强度、软化系数等指标，最终明确了EPS颗粒的最佳掺入量及工艺，进而为EPS石膏墙体材料的研究及生产提供参考。

1 实验部分

1.1 原料

实验材料主要有：EPS颗粒、石膏粉（建筑用）、外加剂。建筑石膏粉产自新疆库尔勒，石膏粉详情见表1；外加剂主要是硅酸盐水泥材料按照一定比例组合而成，详情见表2；EPS颗粒的主要成分是废弃的EPS板，粒径5 mm；试验内的水均为自来水。

物料配比中，外加剂和石膏的质量按照1∶3来添加、水胶比是0.7，改性后的石膏性能详情见表3。

表1 建筑石膏粉性状介绍

表2 外加剂主要成分

表3 掺入25%外加剂后石膏性能

1.2 试验设计

物料的配比设计情况见表4，依据表4 显示配比称量试验所需物料，混合料为石膏及外加剂混合物，以混合料质量为基准掺入EPS颗粒。

表4 物料配比

因为EPS的颗粒是很轻的，为防止颗粒在试件的振动中出现上浮的情况，因此在其对其加入前必须要做一些处理。

1.2.1 EPS处理

EPS颗粒、混合料、水三项的质量比值为1:5:3.5，按照这一质量比例标准进行称重，将石膏和外加剂均匀混合之后，倒进装满试验用水搅拌锅中，在10~15 s的搅拌之后再加入EPS颗粒，通过均匀的搅拌以后实现EPS的表层均匀包裹一层石膏。

1.2.2 试件制作

剩下的水和混合料都倒入搅拌锅，搅拌后装模、振动。每组试验都开展两联试模，有6个，尺寸42 mm×42 mm×160 mm。试件制好后基于实验环境养护一周[4]。将其中3块试件放入烘焙箱烘干至恒重，干燥下测试性能。其余置水24 h，待试件充分吸水之后用湿毛巾将表面水分擦干，测试性能。

2 结果与讨论

2.1 吸水率

EPS颗粒的掺入量在石膏吸水率上的影响，见下图1，从中可知，伴随者EPS的增加，石膏吸水率先增加后减少，掺入量是1.0%时，吸水率最大。而EPS颗粒的掺量低于1%的情况下，伴随着EPS的增加，石膏浆体流动性低，石膏空隙变多，吸水率增加；在掺量高于1%之后，伴随着EPS的掺量提升，EPS的颗粒体积占有率增加，周边的石膏浆体包裹降低，石膏的吸水率也会减小[5-7]。

图1 EPS掺入量和石膏吸水率的变化关系

2.2 表观密度

EPS的掺入量还会影响石膏的表观密度，详情见图2，得知石膏表观密度伴随EPS颗粒掺入量的升高而降低。掺入中，单位体积中所含的EPS颗粒量在增加，石膏浆减少，因此石膏表观密度会伴随EPS的掺入量增加而降低。

图2 EPS掺入量同石膏的表观密度

2.3 强度

EPS颗粒的掺入量对于石膏的抗压强度产生的影响，见图3，从图中可以得知，石膏的干燥状态和吸饱水后的抗压强度会伴随EPS的掺入量增大逐渐减小。这主要是由于EPS颗粒自身的强度并不高，实行石膏浆体中的填充，所起到的主要是填充作用并非是骨架，对此石膏在干燥时的抗压强度会随着EPS掺入量增大而慢慢降低；石膏与EPS颗粒的亲水性低导致吸水饱和后界面粘结力下降，导致石膏吸水饱和后抗压强度降低[8-12]。

图3 EPS掺量对石膏强度影响

石膏的抗折强度受EPS掺入量的影响情况见图4，从中可以看出，石膏在干燥时的抗折强度伴随EPS颗粒掺入量的增大，先增大后减小，当掺入量为1.0%时，出现最大值2.23 MPa，说明EPS颗粒此时的石膏包裹最佳，一旦大于或小于该值，抗折强度便会降低[7-10]。石膏在吸饱了水之后，抗折强度随EPS颗粒掺量增加先减小后增加，最小值是1.15 MPa，EPS颗粒掺入量1%，获得最大石膏吸水率，EPS颗粒掺入量增加，EPS颗粒周边所包裹的石膏也会伴随EPS掺入量增加出现减少，界面间的水分也会慢慢减少，界面的粘结力将会逐渐提升，从而进一步提升抗折强度，对此，石膏吸水饱和后的抗折强度会先减小后增大[11-20]。

图4 石膏的抗折强度受EPS颗粒的影响

2.4 软化系数

石膏软化系数受到EPS掺入量的影响，从下图5可知，随着EPS颗粒掺入量增大，石膏抗折软化系数会先降低后增大，抗压软化系数也增加。EPS掺入1.3%时，抗压软化系数最大，为0.537；EPS的掺入量是0.8%，抗折软化系数1.167。从上表3可知，EPS颗粒在石膏内进行掺入不但不会降低抗折和抗压软化系数，甚至还会提升石膏的耐水性。EPS为憎水材料，吸水后石膏强度基本不变，如此将能够充分缓解石膏吸水后快速降低的状况，图3内的石膏干燥时强度的降低速率明显比吸饱水的时候要快。

图5 EPS的掺入量对材料软化系数的影响

综上可知，EPS颗粒掺入值为1.3%时，此时的石膏获得最佳性能，此时石膏表观密度为839.06 kg/m3。吸水率33.84%，干燥时的抗压和抗折强度分别是4.05 MPa和2.06 MPa，抗压及抗折软化系数是0.517和0.650。

3 小结

将EPS会掺入石膏内不但能够极大的减小石膏表观密度，并且性能会有较大的提升。综合指标获知EPS最佳掺入值为1.3%。此时石膏表观密度为839.06 kg/m3。干燥石膏抗压和抗折性能分别是4.05和2.06 MPa，抗压和抗折软化系数是0.517和0.650。和普通石膏比较分别提高20.8%和11.5%。虽然强度出现降低，耐水性获得提升。因此，EPS颗粒在石膏中的掺入可以实现石膏的轻质化并且提升石膏的性能。

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Preparation and Performance of New Waterproof Gypsum Wall Materials

（Xianyang Normal College, Shaanxi Xianyang 712000, China）

In order to realizing the lightweight of gypsum wall materials, two different types of EPS particle joining processes were used. Water absorption, strength and other performance coefficients of waterproof gypsum wall materials obtained by the two kinds of process were analyzed and compared. The test results showed that EPS optimal dosage was 1.3%, and the gypsum apparent density was 839.06 kg/m3,compressive strength and flexural strength after drying were 4.05 MPa and 2.06 MPa, the compressive and flexural softening coefficients were 0.517 and 0.650, which were increased by 20.8% and 11.5% compared with gypsum wall materials without EPS particles. Gypsum wall materials with ESP particles had higher strength than gypsum wall materials without EPS particles, and the water resistance of gypsum wall materials was significantly improved, which accorded with gypsum material performance requirements inand.

Water resistance; EPS;Strength;Softening coefficient; Gypsum

TU 50

A

1671-0460（2017）08-1604-03

2017-05-27

海晓凤（1978-），女，陕西宝鸡人，工程师，硕士，2011年毕业于西安建筑科技大学工程项目管理专业，研究方向：从事工程项目管理及土木工程工作。邮箱：haixiaofeng4567@126.com。