摘要:本文研究了硬石膏活性的激發(fā),確定了硬石膏膠結(jié)材適宜的原材料配合比,并研制了硬石膏基粉刷砂漿,測定其各項(xiàng)性能指標(biāo)。
關(guān)鍵詞:硬石膏 粉刷石膏 活性激發(fā) 應(yīng)用
引言
硬石膏資源豐富,但由于其活性差、凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低,國內(nèi)外均未大量利用。在我國,其研究應(yīng)用更少,只約占石膏生產(chǎn)總量的十分之一,主要被一些水泥廠用作水泥緩凝劑,這種狀況與我國豐富的硬石膏資源地位極不相稱。開發(fā)利用大量閑置的硬石膏資源來制作石膏砌塊、石膏板材、石膏砂漿不僅具有很大的經(jīng)濟(jì)效益,而且對環(huán)境保護(hù)也有指導(dǎo)意義。
粉刷工程是建筑工程中的重要組成部分,據(jù)統(tǒng)計(jì),在一般民用建筑中,其造價約占建筑物總造價的10%-15%,工期約占建筑總工期的30%-40%,勞動量約占總勞動量的25%-30%[1]。本文以天然硬石膏為研究對象,通過添加增強(qiáng)材料與活性激發(fā)劑等手段來激發(fā)硬石膏的活性,配制出性能優(yōu)良的粉刷石膏。
1 試驗(yàn)用原材料及試驗(yàn)方法
1.1 試驗(yàn)用原材料
(1)硬石膏粉:南京特種建筑材料股份有限公司提供,檢驗(yàn)項(xiàng)目如下表所示;
(2)礦粉:S95級礦粉;
(3)水泥:三龍P.O42.5水泥;
(4)生石灰:上海久億化學(xué)試劑有限公司提供;
(5)明礬石:廬江縣遠(yuǎn)達(dá)非金屬礦石經(jīng)營部提供。
1.2 試驗(yàn)方法
(1)強(qiáng)度性能測試
成型及強(qiáng)度測試參照GB177-85《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》,試件24h拆模后放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)3天后,進(jìn)42±1℃烘箱烘至恒重,測其強(qiáng)度。
(2)標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間及砂漿流動度的測定
標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量及凝結(jié)時間的測定參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T517-2004《粉刷石膏》; 砂漿流動度的測定參照GB/T2419-94《水泥膠砂流動度測定法》。
2 試驗(yàn)內(nèi)容及數(shù)據(jù)分析
2.1 硬石膏膠結(jié)材的研制
天然硬石膏具有潛在的水化活性,不需鍛燒,礦石直接粉磨后,摻入不同的鹽類化學(xué)物質(zhì)或堿性材料作為激發(fā)劑來激發(fā)硬石膏的活性,與水混合后即可產(chǎn)生較好的膠凝特性。由前期探索性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):若以Al2(SO4)3和明礬為激發(fā)劑,成型過程中會有大量氣泡產(chǎn)生,這是由于天然硬石膏中一般含有部分碳酸鹽礦物,如果所使用的激發(fā)劑水解后酸性較強(qiáng),生成的H+將與C032-作用產(chǎn)生CO2氣體,料漿有明顯的發(fā)泡現(xiàn)象;而以Na2SO4為激發(fā)劑成型后的試塊上有明顯返霜現(xiàn)象,故選擇K2SO4、明礬石作為激發(fā)劑較合適。根據(jù)現(xiàn)有研究表明,酸、堿激發(fā)劑復(fù)摻效果比較顯著,因此在使用酸性激發(fā)劑的基礎(chǔ)上,考慮用礦粉代替部分硬石膏,并摻入水泥進(jìn)行復(fù)合激發(fā),為了提高水化率,摻入適量的半水石膏作為增強(qiáng)材料[2]。下面以硬石膏與礦粉比例、明礬石摻量和半水石膏摻量為因素做正交試驗(yàn),以硬石膏膠結(jié)材7d抗壓強(qiáng)度為考核指標(biāo),因素水平見表1:
試驗(yàn)結(jié)果如表2所示:
由表2可知:B列和C列的極差均小于空列,這說明這兩列對抗壓強(qiáng)度的影響極小,則可認(rèn)為該明礬石對硬石膏的激發(fā)作用不理想,明礬石摻量的增加對抗壓強(qiáng)度的提高效果甚微,這可能是由于該明礬石的溶解度過低從而造成了激發(fā)效果不顯著。故考慮采用K2SO4作為酸性激發(fā)劑,測出的試驗(yàn)結(jié)果如下:
a) 單摻4%分析純K2SO4,初凝時間為60min,7d抗壓強(qiáng)度為11.25MPa;
b) 單摻3%工業(yè)級K2SO4,初凝時間為50min;單摻2.5%工業(yè)級K2SO4,初凝時間為165min,7d抗壓強(qiáng)度為10.9MPa;
c) 硬石膏:礦粉=90:10,2.5%工業(yè)級K2SO4,外摻5%水泥,初凝時間為65min,7d抗壓強(qiáng)度為23.53MPa; d) 硬石膏:礦粉=90:10,2.5%工業(yè)級K2SO4,外摻5%水泥,5%半水石膏,初凝時間為60min,7d抗壓強(qiáng)度為18.1MPa。
2.2 硬石膏粉刷砂漿的研制
硬石膏基底層粉刷石膏是在硬石膏膠結(jié)材中摻入一定的建筑砂,配成干混砂漿,由于硬石膏水化膠凝性的發(fā)揮比半水石膏慢得多,摻砂量對粉刷石膏性能影響較大,因此在摻砂量上需嚴(yán)格控制。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示:
由表3可知:
a) 砂子的摻量越高強(qiáng)度越低,即1:3的強(qiáng)度比1:4的高,砂的摻入量增加,凝結(jié)時間明顯延長,強(qiáng)度下降幅度較大,因此在建筑中應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況控制膠砂比;
b) 1組與3組比較,2組與4組比較得出:礦粉的摻量對硬石膏砂漿的強(qiáng)度亦有很大的影響,摻量越高,強(qiáng)度越高;
c) 1組與6組比較得出:K2SO4的摻入可以縮短砂漿的凝結(jié)時間,對強(qiáng)度沒有明顯的影響;
d) 水泥與CaO的摻入,為料漿提供堿性環(huán)境,可以激發(fā)硬石膏,從1組與7組可以看出,水泥的效果比CaO好;
e) 硬石膏基粉刷石膏配合比為:硬石膏:礦粉=80:20,水泥為礦粉的10%,外摻5%半水石膏,膠砂比為1:3,保水劑為2‰。
3 結(jié)論
1) 以天然硬石膏為主要原料制備的硬石膏基粉刷石膏,是一種節(jié)能環(huán)保的新型墻體抹灰材料,原料資源豐富,生產(chǎn)工藝簡單;
2) 可操作時間優(yōu)于半水石膏基粉刷石膏,可采用強(qiáng)制攪拌機(jī)拌合,使?jié){料更均勻、和易性;
3) 更好,達(dá)到最好施工效果;
4) 由于硬石膏早期強(qiáng)度不如半水石膏,且其性能對水量敏感,需嚴(yán)格控制水量,施工前應(yīng)進(jìn)行需水量測定;
5) 由于硬石膏水化膠凝性的發(fā)揮比半水石膏慢得多,摻砂量對粉刷石膏性能影響較大,因此在摻砂量上需嚴(yán)格控制。