减水剂对钛石膏性能影响的研究

2021-12-01郭帝

商品混凝土 2021年11期

郭帝

（镇江建科建设科技有限公司，江苏镇江 212100）

随着石膏基材料在我国的建筑生产中的大量应用，对建筑石膏原料的研究越来越广泛，钛石膏作为一种可再利用的固体废弃物，被越来越多的利用在建筑领域。经过前期研究发现通过传统煅烧工艺和化学改性后的钛石膏各项性能在添加外加剂后可以继续得到提升。因此，各种建筑化学外加剂的使用，对材料本身应用的优化有着不可替代的作用。

常用的建筑化学外加剂一般有缓凝剂、纤维素醚、淀粉醚、触变润滑剂、减水剂这五种，其中减水剂对石膏的凝结时间、标稠用水量和力学性能影响都较大，因此，本文选择不同种类的减水剂，通过改变掺量，来研究其应用方式和最终性能影响效果。

1 减水剂原材料的选择

本文所用的钛石膏为前期试验所得最佳值，即在煅烧温度为 210℃、煅烧时间为 2h、陈化时间为 5d 情况下，制备而成的钛石膏。

样品的基本性能指标见表 1，参照国家现行标准 GB/T 9776—2008《建筑石膏》中 1.6 级的要求。

表1 样品的基本力学性能指标

2 减水剂的影响

2.1 减水剂的选择

根据市场调研，现阶段减水剂的品种较多，主要包含：萘系、聚羧酸类等，因此我们分别选择两种减水剂进行相关试验。

2.2 试验方法

为了研究减水剂对钛石膏性能的影响，选取萘系、聚羧酸类两种常用的石膏减水剂，每种减水剂的掺量分别为石膏样品重量的 1%、2%、3%、4%，测定减水剂种类及掺量对脱硫建筑石膏凝结时间、力学性能的影响，从而确定最佳的减水剂种类和用量。

2.3 不同减水剂对钛石膏性能的影响

2.3.1 萘系减水剂对钛石膏性能的影响

萘系减水剂分别按照钛石膏 1%、2%、3%、4% 的掺量进行试验，试验数据如表 2 和图 1～3 所示。

图1 萘系减水剂对钛石膏强度影响

表2 不同萘系减水剂掺量对钛石膏性能的影响

由表 2 的试验数据可得，萘系减水剂对标稠用水量的节约效果明显，用水量降低了 30% 左右。

由表 2 和图 1 的可知，萘系减水剂对钛石膏的强度提升明显，其中掺量为 3% 时，强度提升值最多，抗折强度提升 0.5MPa，抗压强度提升 1.2MPa。

图2 萘系减水剂对钛石膏凝结时间影响

由表 2 和图 3 可知，萘系减水剂对钛石膏具有促凝作用，虽然凝结时间随着掺量的提升在减少，但是减少后的凝结时间符合建筑石膏国家标准要求。

图3 萘系减水剂对钛石膏强度影响

2.3.2 聚羧酸减水剂对钛石膏性能的影响

聚羧酸减水剂分别按照钛石膏 1%、2%、3%、4% 的掺量进行试验，试验数据如表 3 和图 4～6 所示。

图4 萘系减水剂对钛石膏凝结时间影响

表3 不同聚羧酸减水剂掺量对钛石膏性能的影响

由表 3 的试验数据可得，聚羧酸减水剂对标稠用水量的节约效果更加明显，用水量降低了 60% 左右。

由表 3 和图 3 可知，聚羧酸减水剂对钛石膏的强度提升明显，其中掺量为 2% 时，强度提升值最多，抗折强度提升 1.11MPa，抗压强度提升 2.96MPa。

由表 3 和图 4 可知，聚羧酸减水剂对钛石膏具有缓凝作用，虽然凝结时间随着掺量的提升在增加，但是增加后的凝结时间同样符合建筑石膏国家标准要求。

2.4 减水剂的化学反应机理

减水剂作为一种改善料浆和易性的材料，能够明显增大钛石膏料浆的流动性从而使得钛石膏水化凝结体的强度增强。减水剂的掺入之所以能够显著提高钛石膏的强度，关键因为其良好的分散作用和润滑作用。钛石膏与水混合搅拌均匀时，因为钛石膏颗粒间存在范德华引力，所以钛石膏浆体容易形成凝胶状物质，导致少量的反应用水储存于钛石膏颗粒内部，从而阻止反应用水的自由流动，导致钛石膏浆体的和易性降低。将减水剂掺入时，减水剂分子会按定向包覆于钛石膏颗粒表面，包覆的这些分子会导致钛石膏颗粒表面出现负电荷，电荷与电荷存在排斥作用，导致钛石膏颗粒开始彼此远离，使得储存于钛石膏颗粒内部的自由水分流出，参与钛石膏水化反应，因此明显改善了钛石膏料浆的和易性，使得钛石膏达到标准稠度状态所需水量降低，强度提高。