石膏砌塊的耐水性問題及解決措施綜述

周曉松 楊勇良 賈治龍

(1.中信建筑設計研究總院有限公司，湖北武漢 430014;2.西安金地置業投資有限公司，陜西西安 710075;3.中聯西北工程設計研究院，陜西西安 710082)

我國是一個能源短缺的國家，但單位建筑面積能耗卻是發達國家的2倍～3倍。因此，建筑行業的節能具有事關全局的重要意義。為此，我國政府高度重視建筑節能工作，已先后頒布《民用建筑節能條例》《民用建筑節能治理劃定》《夏熱冬冷地區棲身建筑節能設計標準》《夏熱冬暖地區棲身建筑節能設計標準》《公共建筑節能設計標準》等。早在十多年前就要求:2010年城鎮建筑要有50%的節能率，特大城市和部分城市率先達到65%;到2020年時城鎮建筑節能全部要達到65%。但實際進展情況不容樂觀，目前能達到此目標的只占同期建筑總量的不足10%。

因此，要切實推進我國的建筑節能工作，還需要付出巨大的努力。首當其沖的工作是要選擇或開發合適的綠色建筑材料。在多種新型綠色建筑材料中，石膏砌塊以其節能、環保、舒適、安全的優越性能正被人們所逐漸接受［1，3，4］。石膏作為三大膠凝材料之一，在建筑物中的應用已有上千年的歷史。石膏砌塊是由建筑石膏重新水化硬化后形成的二水硫酸鈣晶體組成的，形狀為長方體。它的主要原料是水泥、建筑石膏粉、無機纖維和珍珠巖。主要生產工藝是高速攪拌、澆筑成型、干燥養護。

我國石膏砌塊的發展可分為啟蒙、研發、發展三個階段。啟蒙階段始于20世紀70年代末，最先是在北京市發展石膏條板;研發階段為20世紀80年代～90年代，經歷引進國外生產機組、自行研制開發生產機組和成型模具，并編制了設計應用圖集;發展階段始于20世紀90年代中后期，出現了大量的生產企業，但規模普遍偏小［2，3］。2004年，國家將石膏砌塊定為“綠色環保材料”，出臺了相關的免稅和扶持政策。

目前普通石膏砌塊的強度狀況是:抗壓強度一般為4 MPa～10 MPa，可以承受30 kg砂袋落差0.5 m沖擊3次以上，800 N重物垂直吊掛24 h未出現貫通裂紋，斷裂荷載可達5 kN以上。這種強度狀況還是不錯的。但是石膏也有弱點，其最突出的弱點就是耐水性較差，導致它在一些場合的應用受到限制。目前對于石膏砌塊的應用主要限于非承重墻體，而且要避開潮濕環境(如衛生間)，這樣就使得石膏砌塊的節能環保優勢不能得到充分發揮。如果能解決石膏砌塊的耐水性問題，就可以突破這一限制，除了用于潮濕環境的隔墻之外，甚至可以將其應用于結構構件之中，比如承重墻、樓蓋、梁、柱等。有實驗表明，僅在普通樓蓋的表面鋪設一層石膏砌塊，就可以顯著提高整個建筑的保溫隔熱效果。因此，如果能將石膏砌塊進行擴展性應用，在整個建筑體系中具有重大的意義。目前從強度、抗裂性、抗沖擊性、耐久性等指標上來看，石膏砌塊用作承重構件都沒問題，唯一的瓶頸問題在于耐水。因此，如何提高石膏砌塊的耐水性能需要進行著重地研究。本文將對此作專題探討。

1 石膏耐水性差的機理分析

從機理上來說，石膏耐水性較差的原因主要包括三個方面:1)石膏硬化體的吸水率較大。這是因為在石膏料漿的攪拌過程中，摻入了過多的水量以滿足流動性要求。這樣，除了讓半水石膏轉變為二水石膏所需的水量之外，還有一定量的多余水分。石膏漿體硬化完成后，這些多余的水分就會溢出，在漿體內留下大量的空隙和毛細孔，而且這些孔隙是相互貫通的，使得外界的水分可以滲入到石膏硬化體的內部;2)半水石膏變為二水石膏之后，在水中的溶解度比較大［5］;3)石膏的水化產物中有溶解度較大的二水硫酸鈣，容易在水的作用下發生溶蝕，使晶體結構的強度和硬度下降。

2 石膏浸水對其性能的影響

石膏耐水性較差，在浸水后石膏的性能將會發生很大的改變，主要有:其一，石膏的抗壓強度降低幅度值較大，隨浸水時間的延長，抗壓強度逐漸恢復;其二，浸水前石膏的抗折強度均不高，浸水后石膏的抗折強度均降低，甚至降幅超過抗壓強度的降幅，隨著浸水時間的延長，試件抗折強度逐漸恢復，但速度沒有抗壓強度快［6］。

3 石膏耐水性差的主要解決措施

根據機理分析，可找出解決耐水性問題的措施。目前的常用措施包括以下幾方面。

3.1 采用磷石膏做砌塊

采用半水磷石膏和水攪拌生產砌塊，可以從本質上改善普通石膏的耐水性問題。實驗結果表明，這種磷石膏砌塊可以達到優良的耐水性能［9］，同時尺寸精確、強度高。

3.2 摻入活性火山灰質材料

根據機理分析，要提高石膏及其制品的耐水性，可引入一種材料，使石膏在水化過程中生成新物質來填充石膏硬化體空隙，同時改變二水石膏的結晶接觸點［7］。這類摻加料包括水泥、生石灰、粉煤灰等［8］，可以使石膏內部出現難溶性的水化硫鋁酸鈣，使石膏砌塊的孔隙密實度提高，實現耐水效果。具體介紹如下:1)水泥。主要機理是水泥中的C3A可以和石膏反應生成鈣礬石，從而提高石膏的水硬性和強度;2)生石灰。用少量生石灰代替消石灰摻入石膏中，可使耐水性提高、強度增大。作用原理是:生石灰和消石灰都能使石膏的溶解度降低，但磨細后的生石灰比表面積很小，大概只相當于消石灰的1/100，因此它只需要很少的水分就可以達到表面濕潤，因此可以降低石膏漿體的標準稠度，使制品密度增大，提高耐水性;3)粉煤灰。粉煤灰也是活性礦物質，能適當提高石膏的軟化系數［4，10，11］。可以采用蒸汽養護作為配合。

3.3 摻入高分子聚合物

主要包括三類:防水劑、促進劑和交聯劑［12］。這里簡單介紹一下防水劑的作用機理:防水劑與石膏漿體均勻混合后，其中的憎水物質會立即分散在石膏漿體的連續相內。半水石膏漿體凝結、硬化后，憎水物質會失水而凝聚成防水膜。這樣，當有外界水分侵入時，細微網絡中的防水膜會阻礙毛細作用導致滲入的現象產生，從而降低吸水率。

3.4 涂層法

在石膏砌塊的表面涂刷甲基硅醇鈉、氯偏乳液防水劑及防水飾面等。若能嚴格操作，可以取得較為理想的防水效果［12］。

4 結語

可見，石膏砌塊的耐水問題已經引起了學術界和工程界的重視，開發出了多種解決方案。隨著技術的進一步成熟，這一問題有望得到徹底解決，使得石膏砌塊可以擴展應用到結構性材料之中。在建筑的承重構件中，面積比較大、對整體結構的節能效果能產生明顯影響的就是樓蓋。樓蓋是建筑的主要構件之一，從節能的角度來看，重要性不亞于墻體。所以，如果能將石膏砌塊擴展應用到樓蓋之中，配合石膏砌塊非承重墻體，顯然將使建筑的節能效果有更加顯著的提升，促進建筑節能戰略的實現。

［1］ 吳愛崢.石膏砌塊的應用［J］.山西建筑，2006，32(2):168.

［2］ 李國位，蔣志全.我國石膏砌塊生產發展評述［J］.非金屬礦，1998(2):4-6.

［3］ 顏宏亮，馬 林.墻體改革與輕鋼結構住宅體系的發展［J］.住宅科技，2001(8):39-41.

［4］ 黃 丹，楊 林，曹建新.石膏砌塊耐水性研究進展［J］.廣東化工，2009(7):82-83.

［5］ 隋 肅，李建權，關瑞芳，等.石膏制品的耐水性能研究［J］.建筑材料學報，2005，8(3):328-331.

［6］ 梁 耀，劉寶舉，楊元霞.早期保濕及后期浸水對氟石膏—粉石灰—水泥膠結材試件強度的影響［J］.粉煤灰，2006(3):24-26.

［7］ 陳懷軍，石宗利.灰色關聯分析在石膏基墻材實驗研究中的應用［J］.墻材革新與建筑節能，2006(7):32-34.

［8］ 單衛良.新型復合膠凝材料的研究［J］.新型建筑材料，2005(12):50-51.

［9］ 趙建華，楊玉發，王 偉.磷石膏制耐水型石膏砌塊的研究與應用［J］.硫磷設計與粉體工程，2008(1):15-19.

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［11］ 路國忠，李 凱.新型石膏防水劑的研制［J］.建材技術與應用，2008(9):6-9.

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