減水劑對建筑石膏作用效果影響因素的研究

1、0前言石膏建材具有質(zhì)輕、節(jié)能、變形小、對人體親和而無害、可回收循環(huán)利用等特點，是綠色建筑材料。建筑石膏成型時需水量高達(dá) 6 5%一80%，采用減水劑降低水膏比是改善石膏基材料的最有效途徑之一 1,2。近年來，國內(nèi)外在減水劑對建筑石膏性能影響2,3、減水劑吸附特性4、減水劑作用機(jī)理5方面進(jìn)行過較廣泛的研究。但 有關(guān)減水劑對建筑石膏作用效果影響因素方面的研究很缺乏，應(yīng)用中往往盲目采用 減水劑在混凝土中的應(yīng)用技術(shù)，使減水劑效能得不到充分發(fā)揮，制約了減水劑在石 膏基材料中的更廣泛和更有效的應(yīng)用。本文著重研究了建筑石膏細(xì)度、減水劑摻 法、pH值對減水劑作用效果的影響，對其影響規(guī)律和內(nèi)在原因進(jìn)行了分析。1

2、原材料與實驗方法建筑石膏為重慶市璧山石膏公司生產(chǎn)。其SO3、結(jié)晶水含量分別為4 1.9%、16.5%，標(biāo)準(zhǔn)稠度水膏比0 .63，比表 面積4122cm2/g。減水劑包括萘系FDN、多羧酸系HP、三聚氧胺SM，均為市售商品。吸附量采用紫外吸收光譜法測定，Z電位采用JS94F微電泳儀測定。建筑石膏流動度、標(biāo)準(zhǔn)稠度、強(qiáng)度的測定 方法參照GB9776-88建筑石膏進(jìn)行。2實驗結(jié)果與討論2.1建筑石膏細(xì)度的影響細(xì)度是膠凝材料的重要性能指標(biāo)，它影響膠凝材料稠度、凝結(jié)、水化、硬化、 強(qiáng)度等一系列物理力學(xué)性能。半水石膏的溶解速率與其分散度有關(guān)，分散度越大， 溶解越快，相應(yīng)的過飽和度也越大，水化速率越快。同時，

3、石膏細(xì)度不同，對減水 劑的吸附量也會有差異，從而最終對減水效果產(chǎn)生影響。因此，研究細(xì)度對減水劑 作用效果的影響，有助于發(fā)揮減水劑的最佳作用效果。實驗測定了建筑石膏細(xì)度（比表面積）對摻FDN時石膏減水率的影響，結(jié)果 見圖1。FDN的減水效果隨建筑石膏細(xì)度增加而提高。比表面積從4122cm2/ g增加到8 13 0cm2/g,FDN摻量0 .5%時，減水率從14.7%提高 到2 0% ;摻量2.5%時，減水率從23.7%提高到32.8%。即增加建筑 石膏細(xì)度，有利于減水劑分散作用的發(fā)揮。當(dāng)建筑石膏細(xì)度超過8 13 0cm2/g，進(jìn)一步增加細(xì)度，減水率不再明顯增加，甚至降低。減水劑對建筑石膏作用效果

4、影響因素的研究彭家惠，操雪榮，瞿金東，張建新，謝厚禮（重慶大學(xué)建材系，4 0 0 0 4 5 ）摘要：為了提高建筑石膏中減水劑的使用效率，試驗研究了建筑石膏比表面積、 減水劑摻法、pH值等因素對建筑石膏分散性和強(qiáng)度的影響，并對其影響規(guī)律進(jìn)行了分析。結(jié)果表明適當(dāng)增加建筑石膏細(xì) 度可提高減水劑的使用效率；不同摻法的減水劑作用效果存在較大差異，先摻法效 果最好；pH值對減水劑分散效果有一定影響，在弱堿性條件下減水劑分散效果最 好。關(guān)鍵詞：建筑石膏；高效減水劑；細(xì)度；摻法；pH值A(chǔ)bst reduci s,thei edispe umwasi ficsur tionme alue,a oanaly o

5、priat ticles ficien plasti hodsbe edispe isinth mprior hasthe rplast aklyalract:I ngeffi nfluen rsiona nvesti facear thodof ndthei zed.Th eincre willim cyofsu cizers haveas rsione ebestw toaddi influe icizer kales nordert ciencyo ceofsup ndstren gatedfr eaofgyp superp rinflue eresult aseinfi proveth

6、 perplas withdif adiffer ffectof henthey ngthewa nceonth swhichi centenvoimpr fsupe erpla gthof omthe sumpa lasti ncing sindi nenes ewate ticiz feren entwa super aremi teran edisp sinth ironmovethe rplast sticiz buildi pointo rticle cizers rulesw cateth sofgyp rredu ers.An taddit y.Besi plasti xedin

7、t dpHval ersion ebestu ent.water icizer eronth nggyps fspeci s,addi andpHv ereals atappr sumpar cingef dsuper ionmet des,th cizers ogypsu uealso ofsupe nderweKeywords:Buildinggypsum;Superplast icizers;Fineness;Additionmethod;pHva 1 ue中圖分類號：TU528.042文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：10 00 4637 (2006) 02 08 03基金項目：國家自然科學(xué)基金

8、資助項目( 5 0 0 7 8 0 5 5 )比表面積4122cm2/g5260cm2/g6800cm2/g8130cm2/gl0050cm2/g0.00.40.81.21.62.0FDN摻量/%圖1建筑石膏比表面積對FDN減水率的影響減水率/%4 0353025201510502 0 0 6年第2期混凝土與水泥制品2006No24 月CHINACONCRETEANDCEMENTPRODUCTSApril表1為石膏細(xì)度和FDN的摻量對建筑石膏強(qiáng)度的影響。由表1可見，細(xì)度在 6800cm2/g以內(nèi)，建筑石膏強(qiáng)度隨細(xì)度增加而提高，進(jìn)一步增加建筑石膏 細(xì)度，其強(qiáng)度降低。即比表面積在6800cm2/g

9、以內(nèi)，增加建筑石膏細(xì)度，可提高減水劑的使用效率和建筑石膏強(qiáng)度。2.2摻法對減水劑作用效果的影響考察了三種常見摻法對減水劑作用效果的影響，結(jié)果見表2、表3。先摻：減水劑先以粉劑形式與石膏混合均勻，再加水?dāng)嚢?；同摻：減水劑先加入水中溶解，再加入石膏攪拌；后摻：石膏加水30s后加 入減水劑。三種摻法中，先摻法對建筑石膏的分散效果和增強(qiáng)作用均優(yōu)于同摻法和后摻 法。先摻法、同摻法和后摻法中減水劑的作用均是促進(jìn)建筑石膏顆粒在水中均勻分 散而提高流動性，但不同摻法減水劑的作用機(jī)制并不相同。主要表現(xiàn)為：先摻法主 要是吸附-分散作用，即減水劑有機(jī)陰離子首先被建筑石膏顆粒吸附，形成穩(wěn)定的 具有一定Z電位的膠粒，從

10、而阻止和減少絮狀體結(jié)構(gòu)的形成，使拌和物的流動性提高；后摻法主要 是吸附-膠溶-分散作用，即摻減水劑之前絮狀結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成，減水劑被吸附后不 斷破壞這些凝聚結(jié)構(gòu)，釋放自由水，從而提高流動性；同摻法中，減水劑先溶于 水，在水中形成穩(wěn)定的膠束團(tuán)，加入建筑石膏后，石膏一方面與水爭奪減水劑，另 一方面與水形成凝聚結(jié)構(gòu)。綜上所述，正是由于這三種摻法的分散過程不同，建筑 石膏對減水劑的吸附量不同，Z電位絕對值不同，從而作用效果不同。FDN吸附 量與Z電位測試結(jié)果支持上述分析，見表4。先摻法減水劑的吸附量和 Z電位絕對值最大，其次是后摻法，同摻法最小，故 先摻法的分散性最好，減水劑適宜于先摻使用。2.3pH值對

11、減水劑作用效果的影響目前普遍使用的減水劑均為陰離子表面活性劑，其主要功能基團(tuán)為磺酸基、氨 基、羧基等。減水劑主要靠這些基團(tuán)吸附在石膏顆粒的表面發(fā)揮分散作用。這些基 團(tuán)的活性對溶液的酸堿度比較敏感，酸堿度的變化可引起其電離程度的變化，從而 影響減水劑的吸附以及固液界面電荷密度，并最終對其減水效果產(chǎn)生影響。試驗考 查了摻入0 .5%減水劑時，pH值對建筑石膏強(qiáng)度、流動度的影響，結(jié)果見表5、圖20pH值可影響減水劑的分散性。在中性及弱堿條件表1不同石膏比表面積及不同F(xiàn)DN摻量時建筑石膏的強(qiáng)度(R折/R壓)FDN摻量/%比表面積/(cm2/g)412252606800813000.10.30.50.7

12、1.01.52.02.54/5.952.90/6.783.16/7.872.91/ 7.682.86/7.842.67/7.502.58/7.372.58/ 7.332.77/6.133.45/6.763.16/7.623.27/8.783.29/8.633.34/8.753.33/9.552.90/9.852.78/5.803.22/7.553.36/7.603.66/8.803.92/9.384.33/9.893.84/9.963.62/9.532.38/4.722.59/5.252.88/6.573.01/6.653.13/7.082.96/6.782.85/6.932.85/6.93表

13、2減水劑在不同摻法下建筑石膏的流動度mm表3減水劑在不同摻法下建筑石膏的強(qiáng)度(R折/R壓)MPa表4FDN不同摻法對吸附量和 Z電位的影響摻法先摻后摻同摻吸附量/(mg/g) Z電位/mV3.39-40.23.12 39.82.8736.5表5不同pH值下?lián)綔p水劑石膏干燥強(qiáng)度（R折/R壓）pH值 5.87.8.0 10.2.0摻FDN摻SM5.4.4.2.5.3/15.5.12/13.6.2/16.6.3/15.5.96/15.6568 1012pH568 10 12pH568 10 12pH(a )摻FDN(b) 摻SM(c) 摻HP圖2pH值對摻減水劑石膏漿體流動度的影響2 5 02402

14、30220210200250240230220210200240230220210200流動度/mm流動度/mm流動度/mm摻法摻量/%0.10.30.50.7 同摻后摻先摻 205207210220221235241243256256260272摻法摻量/%0.10.30.50.7同摻后摻先摻2.72/6.603.07/6.723.18/7.302.98/7.403.32/7.503.54/7.553.25/7.803.35/7.953.75/7.893.14/7.503.58/7.643.85/7.56MPaMPa彭家惠，操雪榮，瞿金東，等減水劑對建筑石膏作用效果影響因素的研究下，減水劑分

15、散效果較好，石膏硬化體強(qiáng)度較高（表5)。表6表明在弱堿性條件下SM吸附量比酸性與中性環(huán)境要大。HP在pH值為1 0.5時有最好的流動性。這主要與pH值對羧基的影響有關(guān)。羧基可以 與鈣離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)生成穩(wěn)定的絡(luò)合物，而pH值對絡(luò)合物的穩(wěn)定性將產(chǎn)生影 響。在堿性環(huán)境下，羧基電離程度高，生成的絡(luò)合物更穩(wěn)定。同時，pH值對減水劑分子構(gòu)象也會產(chǎn)生影響6。高pH值下，分子鏈段在液相中更為伸展，空間位阻更強(qiáng)。3結(jié)論建筑石膏比表面積在8130cm2/g以內(nèi)，減水劑吸附量、分散性與建筑石膏比表面積正相關(guān)，適當(dāng)增加建筑石膏比表面積可提高提 高減水劑的使用效率。減水劑先摻法效果最好，滯后摻次之，同摻法最差

16、6;pH值 對減水劑分散效果有一定影響，在弱堿性條件下減水劑分散效果最好。參考文獻(xiàn)1 OdlerI，R?lerM.Relationshipsbet weenporestructureandstrengthofsetgyp sumpastes，PartH:Influenceofchemicala dmixturesJ.ZementKalkGips，1989 (10):266-2682 KoslowskiTH，LudwigU.Theeffectof admixturesintheproductionandapplicat ionofbuildingplastersJ.ZKGInternat ion

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