保水剂和掺合料对粉刷石膏砂浆性能的影响

冯春花　张倩　桂行高　李丽　雷超楠　朱晓静　刘航慧

摘 要：该文研究了保水剂和掺合料对面层脱硫粉刷石膏凝结时间、粘结强度、抗折抗压强度以及其保水率等的影响，结果表明，保水剂可以有效增大粉刷石膏保水率，使粘结强度增强，但会降低面层粉刷石膏的抗折、抗压强度，保水剂的最佳掺量为脱硫建筑石膏的0.2%；重钙作为掺合料加入粉刷石膏中时，粉刷石膏凝结时间变小；随着重钙掺量的增加，粉刷石膏的凝结时间逐渐增加，力学性能呈现先增加后下降的趋势，重钙在粉刷石膏中的最佳掺量为40%。

关键词：粉刷石膏 保水剂 重钙 凝结时间

中图分类号：TQ177.375 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（b）-0072-02

粉刷石膏砂浆是一种新型的绿色环保型抹灰材料，既可以应用在外墙粉刷，又可作为内墙保温材料使用，与传统的水泥砂浆相比，由于其比水泥砂浆具有相对优异的性能，近年来得到了一定的发展[1-2]。虽然粉刷石膏可以有效解决传统粉刷材料的弊病，提高工程质量，但是受传统水泥砂浆中用砂比例任意增加成本降低的利益驱动和工程验收制度宽松的限制，粉刷石膏的推广较为困难，处于不利的竞争地位。

1 原材料与实验方法

1.1 原材料

建筑石膏：潞城市泰山石膏建材有限公司，主要成分是半水石膏CaSO4·0.5H2O。 缓凝剂：柠檬酸，分析纯。保水剂：羟丙基甲基纤维素（HPMC）。掺合料：实验中使用的重钙为400目重钙粉。

1.2 实验方法

粉刷石膏标准扩散用水量的测定：参照《粉刷石膏》（JCT517-2004）进行测定。

建筑石膏凝结时间测定：参照《建筑石膏凝结时间测定方法》（GB /T17669.4-1999）。

粉刷石膏力学性能测定：参照《建筑石膏力学性能的测定》（GB /T17669.3-1999）。

保水率的测定：参照《建筑砂浆基本性能试验方法和标准》（JGJ/T70-2009）。

2 结果与讨论

2.1 保水剂对面层粉刷石膏性能的影响

2.1.1 保水剂对面层粉刷石膏凝结时间的影响

保水剂对面层粉刷石膏初凝和终凝凝结时间的影响显示在图1中，从图1可以看出，面层粉刷石膏的初凝和终凝时间均会随着保水剂掺量的增加而增大，并且初凝和终凝时间的变化趋势基本相同。在保水剂掺量在0%～0.1%之间的面层粉刷石膏的凝结时间会快速上升，但在0.1%～0.4%之间的增长变得平缓。在实验过程中发现只掺缓凝剂的粉刷石膏会出现泌水现象，水分的蒸发导致粉刷石膏实验测得凝结时间比理论凝结时间要短。加入缓凝剂后粉刷石膏表面不再出现明显的泌水，而且轻触粉刷石膏表面具有很好的弹性，起到了增稠保水的效果。

2.1.2 保水剂对面层粉刷石膏强度与保水率的影响

图2是保水剂对面层粉刷石膏抗折、抗压、粘结剪切强度的影响，从图2中可以看出随着保水剂掺量的增加逐渐降低且强速损失率变大。粘结剪切强度随着保水剂掺量的增加而逐渐增大，且粘结剪切强的与保水剂的掺量几乎呈线性关系。不同掺量的保水剂对面层粉刷石膏保水率的影响如图3所示，从图3中可以看出面层粉刷石膏的保水率随着保水剂的掺量逐渐增加。在掺量较低时，保水率的增长速率很快，但在掺0.3%以后基本进入平台段，保水剂的掺量对保水率影响已经较小。

保水剂保水效果就是自身吸水的结果。对于面层粉刷石膏来说，在满足国家标准的基础上应该优先考虑面层粉刷石膏凝结时间、粘结剪切强度、保水率这3方面的性能。综合考虑保水率的凝结时间和粘结强度和保水率的因素选择保水剂的掺量为0.2%。

2.2 矿物掺合料对面层粉刷石膏性能的影响

重质碳酸钙，是使用机械方法直接粉碎天然的石灰石、方解石、贝壳、白垩等而制得的，又称研磨碳酸钙。实验中用的建筑石膏呈乳白色，实验中掺入重钙粉的目的是为了增加粉刷石膏的白度，使面层粉刷石膏更接近人们的审美要求，同时也降低了粉刷石膏的成本，因此需要在达到性能要求的基础上增加尽量多的重钙粉。

2.2.1 掺合料对凝结时间的影响

重钙粉对面层粉刷石膏的凝结时间的影响如图4所示，从图4中可以看出面层粉刷石膏中重钙粉掺量为0%～10%时，粉刷石膏的凝结时间急剧下降，但在10%～40%之间时，面层粉刷石膏的凝结时间开始从掺量为10%时开始变长。掺重钙粉的初凝最长时间是掺重钙粉40%时，130 min，终凝时间为比掺量为零时小，终凝时间值为180 min。

2.2.2 重钙粉对力学性能的影响

重钙粉对面层粉刷石膏抗折抗压强度的影响如图5所示，从图5中可以看出，面层粉刷石膏的抗折、抗压强度在重钙粉掺量为0%～20%时随着掺量的增加而增加，在重钙粉掺量为20%～30%时随着重钙粉掺量的增加而降低，其强度在20%达到最大。重钙粉掺入到粉刷石膏中后，重钙粉有一部分可以溶解在水中，增大溶液中Ca2+的含量，迅速达到饱和，促进二水石膏晶体的结晶析出，不能溶解的部分则以颗粒状依附在晶体周围，起到填充作用。但是当重钙粉掺量过多且石膏粉掺量减少较大时，虽然能够得到较好的晶体，晶体数量却会较少，大量的碳酸钙颗粒会造成堆积，对粉刷石膏的结构造成影响，使强度下降。

重钙粉在面层粉刷石膏中的主要作用是为了增加白度，在复合其他性能要求的条件下，加入的重钙粉应该尽量多。且从凝结时间和白度都应该选择40%掺量的重钙粉。

2.3 面层粉刷石膏砂浆的最终配方

根据上述实验得到的实验数据以及面层粉刷石膏的国标要求可以最终确定面层粉刷石膏的最终配方：建筑脱硫石膏60%，重钙40%，柠檬酸0.2%，保水剂0.2%，标准扩散用水量0.467，其中缓凝剂和保水剂均为外掺，且扩散用水量为总量的百分比。其初凝时间136 min，终凝时间175 min，抗折强度3.34 MPa，抗压强度6.18 MPa，粘结剪切强度0.46 MPa，保水率94.5%，各项性能均达到并超过国家标准。

3 结论

（1）粉刷石膏砂浆中加入保水剂后，保水率增加，粘结强度增强，但会降低面层粉刷石膏的抗折、抗压强度，保水剂的最佳掺量为脱硫建筑石膏的0.2%；（2）加入重钙后，粉刷石膏凝结时间变小，随着重钙掺量的增加，粉刷石膏的凝结时间逐渐增加，其力学性能呈现先增加后下降的趋势，重钙在粉刷石膏中的最佳掺量为40%；（3）该实验中，面层粉刷石膏经济性最佳配方：建筑脱硫石膏60%，重钙40%，柠檬酸0.2%，保水剂0.2%，标准扩散用水量0.467，各项性能符合国家相关标准。

参考文献

[1] 赵海君，严云.粉刷石膏的保水性研究[J].新型建筑材料，2006（3）：50-53.

[2] 赵立群，张鑫.脱硫粉刷石膏的研制[J].粉煤灰，2006（3）：22-23.

[3] Fischer，HB，Stark，J.Adhension of gypsum plaster on smooth concrete surface[J].ZKG international，2005，58（12）：79-92.

[4] 白杨，李东旭.活性掺合料对脱硫基粉刷石膏制品性能的影响[J].材料科学与工程学报，2009，27（3）：447-450.

[5] 朱策.建筑石膏缓凝剂的研究现状[J].粉煤灰综合利用，2012（4）：53-56.