外加剂对粉刷石膏性能的影响

随着社会的进步, 科技的发展, 我国对建筑材料的要求越来越高, 目前国内建筑行业常用的抹灰材料主要以水泥砂浆为主, 但这种传统材料存在易开裂、空鼓、落地灰多、顶棚易脱落伤人、凝结硬化慢、装饰周期长以及在冬季施工时抹灰工程质量难以保证等缺陷。而新型的墙面抹灰材料粉刷石膏属于绿色生态建材, 以其黏结力强;无毒无味;生产能耗低;早强快硬, 整体强度好;可施工性能好等优点得到了广大建筑企业的青睐[1,2,3,4,5,6]。

加入缓凝剂可以抑制半水石膏的水化过程, 延长粉刷石膏的可操作时间, 但是同时也会抑制二水石膏晶体的生长, 使石膏浆体分离, 产生大量自由水, 若被吸水性强的基体吸收, 则会影响二水石膏晶体的生成, 造成部分未完全水化的石膏以惰性粉末的形态存在于抹面里, 产生收缩、开裂和粉化等“干态缺陷”。因此, 在石膏改性剂中必须加入保水剂, 对熟石膏浆体进行保水处理, 避免料浆中的一部分水分转移到墙体上, 造成浆料与墙面结合处的分离、起壳, 保证界面处石膏浆体的水化反应, 从而保证粘结强度[2]。

目前我国多采用单一保水剂, 对复合保水剂的研究并不是很多, 特别是有机复合的保水剂, 本试验主要针对复合保水剂进行研究, 目的是研制出一种性能优于单类保水剂而价格又相对较低的复合保水剂。

1 原材料

1.1 建筑石膏

本实验采用的石膏是山东 (济南) 金聚苑有限公司提供的半水石膏 (CaSO4·1/2H2O) , 细度要求过0.2mm方孔筛, 筛余≮40。

1.2 保水剂

甲基纤维素 (MC) , 聚乙烯醇 (PVA) , 糊精均购自化工市场。

1.3 掺料

非活性掺料采用滑石粉, 主要为调整粉刷石膏颗粒级配以改善和易性之用。

1.4 复合保水剂的研究

采用正交试验进行研究, 正交试验设计见表1。

2 试验结果及分析

2.1 单类保水剂对粉刷石膏性能影响

由图1和图2保水效果越好, 失水率越小, 由图可知PVA、MC、糊精都起到了一定的保水作用, 这是因为他们都属于有机高分子, 并且都含有羟基, 他们与胶凝材料中所含的水分产生氢键, 拉住水分, 防止水分的脱离, 以达到保水的效果。但是由图可以看出MC和糊精的保水效果随着掺量的提高保水效果先是下降, 然后提高, 但是当掺量达到一定量时, 保水效果反而会大幅度下降, 这是由于糊精是由а-右旋葡萄糖为基本结构单元组成的高度分支的高分子, 糊精属多羟基碳水化合物, 羟基是其唯一极性基团, 若糊精能与矿物表面发生氢键作用, 则在水溶液中势必已与水分子通过氢键键合。从而可吸住水分子, 防止水分子的游离, 挥发, 起到保水的作用。甲基纤维素 (MC) 是以天然高分子材料纤维素为原料, 经一系列化学加工而制得的非离子型纤维素醚, 羟基也是其唯一极性基团, 因此当羟基完全作用后, 没有其他的基团再起到保水作用, 从而使保水效果下降。而PVA不仅能明显且稳定的提高建筑石膏的保水性, 而且还可以提高石膏的粘度, 这是因为PVA是长链型有机高分子材料, 不仅是由于其长链结构上的极性羟基可以与水结合, 而且当PVA溶解于水中时, 其长链打开, 相互缠绕, 其缠绕的分子链中还包裹着水分, 使水分迁移困难, 从而在宏观上表现为料浆和易性好, 粘度增大, 不分层, 不离析。

2.2 复合保水剂的研制及优化

2.2.1 复合实验及结果分析

(1) PVA对各指标的影响从表2看出, 对滤纸吸水率, PVA的极差是最大的, 也就是说PVA是影响最大的因素。

(2) 从表2看出, 对抗压强度和抗折强度来讲, MC极差都是最大的, 也就是说MC是影响最大的因素。

(3) 糊精对各指标的影响从表2看出, 对滤纸吸水率、抗压强度和抗折强度都不是影响最大的因素。

由表2针对保水性可知最优配方为A2B1C3, 同时1号和7号的指标也是比较好的, 1号和7号外加剂的不同在于PVA和糊精的掺量不同。此后将掺外加剂1和7号的石膏命名为1#和2#。

2.3 微观分析及机理探讨

2.3.1 对1#和2#进行电镜分析

用扫描电镜观察了这两种石膏的形貌特征, 如图3和图4。

从图3和图4可以看出, 2#的结晶是由片状的不规则的细小单晶组成的次生颗粒。1#的结晶是由不规则的细粒状单晶组成, 明显比2#的晶粒要小而密实, 从宏观性质上可以表现为强度的增加和保水性的优异。

3 结语

PVA、MC、糊精都属于有机高分子, 并且都含有羟基, 他们与胶凝材料中所含的水分产生氢键, 拉住水分, 防止水分的脱离, 以达到保水的效果。并且通过掺加增强剂氧化钙、硫酸铝可以有效弥补由于掺加保水剂和缓凝剂所带来的强度损失, 使其强度可以完全达到指标要求。

摘要：本文利用聚乙烯醇, 甲基纤维素, 糊精等有机高分子聚合物进行保水性研究, 不仅研究了单类保水剂对粉刷石膏性质的影响, 同时还研究了复合保水剂, 得出了粉刷石膏复合保水剂的最佳配比, 并对其保水机理进行了探讨。在此基础上, 进行了复合增强型外加剂的研究, 研究发现掺加氧化钙、硫酸铝可以有效弥补因掺加缓凝剂、保水剂带来的强度损失。采用现代测试方法, 如扫描电镜对其微观结构进行了分析。

关键词：粉刷石膏,保水剂,有机高分子聚合物,外加剂

参考文献

[1] 姜丛盛, 王莹.外加剂及掺材对粉刷石膏性能的影响[J].硅酸盐通报, 2003 (5) :92～94.

[2] 叶蓓红, 王瑞麟.粉刷石膏常用外加剂[J].化学建材, 2001 (1) :42～44.

[3] 林芳辉, 彭家惠, 季建新.以技术进步促进粉刷石膏的推广应用[J].新型建筑材料, 2000 (8) :10～12.

[4] 张高科, 张强.粉刷石膏复合外加剂的研制[J].新型建筑材料, 2001 (6) :38～39.

[5] 朱希江.粉刷石膏特点及施工方法[J].房材与应用, 2000, 28 (3) :35～36.

[6] 陶有生.应用粉刷石膏解决加气混凝土内墙面粉刷层空鼓和开裂[J].新型建筑材料, 2003 (5) :1～2.