減水劑對(duì)建筑石膏作用效果影響因素的研究
2006-07-25 00:00
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關(guān)鍵詞：建筑石膏；高效減水劑；細(xì)度；摻法；pH值
0 前言
石膏建材具有質(zhì)輕、節(jié)能、變形小、對(duì)人體親和而無害、可回收循環(huán)利用等特點(diǎn)，是綠色建筑材料。建筑石膏成型時(shí)需水量高達(dá)65%-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。近年來，國(guó)內(nèi)外在減水劑對(duì)建筑石膏性能影、減水劑吸附特性、減水劑作用機(jī)理同方面進(jìn)行過較廣泛的研究。但有關(guān)減水劑對(duì)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(duì)減水劑作用效果的影響，對(duì)其影響規(guī)律和內(nèi)在原因進(jìn)行了分析。
1 原材料與實(shí)驗(yàn)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41．9%、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、三聚氰胺SM，均為市售商品。吸附量采用紫外吸收光譜法測(cè)定，δ 電位采用JS94F微電泳儀測(cè)定。建筑石膏流動(dòng)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度、強(qiáng)度的測(cè)定方法參照GB9776—88《建筑石膏》進(jìn)行。
2 實(shí)驗(yàn)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(shí)，石膏細(xì)度不同，對(duì)減水劑的吸附量也會(huì)有差異，從而最終對(duì)減水效果產(chǎn)生影響。因此，研究細(xì)度對(duì)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(shí)驗(yàn)測(cè)定了建筑石膏細(xì)度（比表面積）對(duì)摻FDN時(shí)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8130cm2／g。FDN摻量0．5%時(shí)，減水率從14．7%提高到20% ；摻量2．5%時(shí)，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8130cm2/g，進(jìn)一步增加細(xì)度，減水率不再明顯增加，甚至降低。
 表1為石膏細(xì)度和FDN的摻量對(duì)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(duì)減水劑作用效果的影響
考察了三種常見摻法對(duì)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)嚢瑁?/DIV>
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30 s后加入減水劑。
三種摻法中，先摻法對(duì)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(dòng)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：先摻法主要是吸附一分散作用，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δ 電位的膠粒，從而阻止和減少絮狀體結(jié)構(gòu)的形成，使拌和物的流動(dòng)性提高；后摻法主要是吸附一膠溶一分散作用，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(dòng)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(zhēng)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(duì)減水劑的吸附量不同，δ電位絕對(duì)值不同，從而作用效果不同。FDN吸附量與δ電位測(cè)試結(jié)果支持上述分析，見表4。
 先摻法減水劑的吸附量和δ電位絕對(duì)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。
2．3 pH值對(duì)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(duì)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(duì)其減水效果產(chǎn)生影響。試驗(yàn)考查了摻入0．5%減水劑時(shí)，pH值對(duì)建筑石膏強(qiáng)度、流動(dòng)度的影響，結(jié)果見表5、圖2。    pH值可影響減水劑的分散性。在中性及弱堿條件下，減水劑分散效果較好，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10．5時(shí)有最好的流動(dòng)性。這主要與pH值對(duì)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(duì)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(shí)，pH值對(duì)減水劑分子構(gòu)象也會(huì)產(chǎn)生影響。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。pH值對(duì)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。 |
| 原作者： 彭家惠 操雪榮 瞿金東 張建新 謝厚禮 |
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