減水劑對鈦石膏性能影響的研究

郭帝

（鎮江建科建設科技有限公司，江蘇 鎮江 212100）

隨著石膏基材料在我國的建筑生產中的大量應用，對建筑石膏原料的研究越來越廣泛，鈦石膏作為一種可再利用的固體廢棄物，被越來越多的利用在建筑領域。經過前期研究發現通過傳統煅燒工藝和化學改性后的鈦石膏各項性能在添加外加劑后可以繼續得到提升。因此，各種建筑化學外加劑的使用，對材料本身應用的優化有著不可替代的作用。

常用的建筑化學外加劑一般有緩凝劑、纖維素醚、淀粉醚、觸變潤滑劑、減水劑這五種，其中減水劑對石膏的凝結時間、標稠用水量和力學性能影響都較大，因此，本文選擇不同種類的減水劑，通過改變摻量，來研究其應用方式和最終性能影響效果。

1 減水劑原材料的選擇

本文所用的鈦石膏為前期試驗所得最佳值，即在煅燒溫度為 210℃、煅燒時間為 2h、陳化時間為 5d 情況下，制備而成的鈦石膏。

樣品的基本性能指標見表 1，參照國家現行標準 GB/T 9776—2008《建筑石膏》中 1.6 級的要求。

表1 樣品的基本力學性能指標

2 減水劑的影響

2.1 減水劑的選擇

根據市場調研，現階段減水劑的品種較多，主要包含：萘系、聚羧酸類等，因此我們分別選擇兩種減水劑進行相關試驗。

2.2 試驗方法

為了研究減水劑對鈦石膏性能的影響，選取萘系、聚羧酸類兩種常用的石膏減水劑，每種減水劑的摻量分別為石膏樣品重量的 1%、2%、3%、4%，測定減水劑種類及摻量對脫硫建筑石膏凝結時間、力學性能的影響，從而確定最佳的減水劑種類和用量。

2.3 不同減水劑對鈦石膏性能的影響

2.3.1 萘系減水劑對鈦石膏性能的影響

萘系減水劑分別按照鈦石膏 1%、2%、3%、4% 的摻量進行試驗，試驗數據如表 2 和圖 1～3 所示。

圖1 萘系減水劑對鈦石膏強度影響

表2 不同萘系減水劑摻量對鈦石膏性能的影響

由表 2 的試驗數據可得，萘系減水劑對標稠用水量的節約效果明顯，用水量降低了 30% 左右。

由表 2 和圖 1 的可知，萘系減水劑對鈦石膏的強度提升明顯，其中摻量為 3% 時，強度提升值最多，抗折強度提升 0.5MPa，抗壓強度提升 1.2MPa。

圖2 萘系減水劑對鈦石膏凝結時間影響

由表 2 和圖 3 可知，萘系減水劑對鈦石膏具有促凝作用，雖然凝結時間隨著摻量的提升在減少，但是減少后的凝結時間符合建筑石膏國家標準要求。

圖3 萘系減水劑對鈦石膏強度影響

2.3.2 聚羧酸減水劑對鈦石膏性能的影響

聚羧酸減水劑分別按照鈦石膏 1%、2%、3%、4% 的摻量進行試驗，試驗數據如表 3 和圖 4～6 所示。

圖4 萘系減水劑對鈦石膏凝結時間影響

表3 不同聚羧酸減水劑摻量對鈦石膏性能的影響

由表 3 的試驗數據可得，聚羧酸減水劑對標稠用水量的節約效果更加明顯，用水量降低了 60% 左右。

由表 3 和圖 3 可知，聚羧酸減水劑對鈦石膏的強度提升明顯，其中摻量為 2% 時，強度提升值最多，抗折強度提升 1.11MPa，抗壓強度提升 2.96MPa。

由表 3 和圖 4 可知，聚羧酸減水劑對鈦石膏具有緩凝作用，雖然凝結時間隨著摻量的提升在增加，但是增加后的凝結時間同樣符合建筑石膏國家標準要求。

2.4 減水劑的化學反應機理

減水劑作為一種改善料漿和易性的材料，能夠明顯增大鈦石膏料漿的流動性從而使得鈦石膏水化凝結體的強度增強。減水劑的摻入之所以能夠顯著提高鈦石膏的強度，關鍵因為其良好的分散作用和潤滑作用。鈦石膏與水混合攪拌均勻時，因為鈦石膏顆粒間存在范德華引力，所以鈦石膏漿體容易形成凝膠狀物質，導致少量的反應用水儲存于鈦石膏顆粒內部，從而阻止反應用水的自由流動，導致鈦石膏漿體的和易性降低。將減水劑摻入時，減水劑分子會按定向包覆于鈦石膏顆粒表面，包覆的這些分子會導致鈦石膏顆粒表面出現負電荷，電荷與電荷存在排斥作用，導致鈦石膏顆粒開始彼此遠離，使得儲存于鈦石膏顆粒內部的自由水分流出，參與鈦石膏水化反應，因此明顯改善了鈦石膏料漿的和易性，使得鈦石膏達到標準稠度狀態所需水量降低，強度提高。

3 結語

通過本文的試驗分析得出：

（1）聚羧酸類減水劑的減水效果和強度提升要明顯優于萘系減水劑。后期生產中可以以此作為參考選擇減水劑進行生產。

（2）根據本次試驗的結果可得，聚羧酸類減水劑的摻量控制在 2% 左右時，效果最佳，后期可作為參考數據投入到生產之中。