用石膏复合胶凝材料配制粉刷石膏 


一、前言
利用建筑石膏为基料配制的粉刷石膏，在建筑内墙及顶棚抹灰的应用中，避免了水泥砂浆、混合砂浆抹灰面层出现的空鼓、开裂、脱落的现象而被广泛应用。但因其软化系数小，耐水性能差，在湿度较大的环境中不宜采用，使用上受到一定局限。
针对石膏胶凝材料的特性，笔者在建筑石膏中掺加微细矿物掺合料与各种化学外加剂制备石膏复合胶凝材料。利用该胶凝材料配制粉刷石膏，以改善其操作性，提高后期强度与粘结性、耐水性，达到在潮湿环境条件下使用的目的。
二、配制原理
用石膏复合胶凝材料配制粉刷石膏，是以建筑石膏为主要基料，辅以微细矿物掺合料及化学外加剂配制而成。其主要强度由建筑石膏水化形成的二水石膏获得，其次为复合矿物掺合料在水化反应过程中生成的水化硅酸钙、水化铝酸钙凝胶及钙矾石（3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O），它们分散在二水石膏晶体周围对二水石膏产生包复保护作用，使粉刷石膏抹面硬化体后期强度及耐水性能得到提高。
为保证粉刷石膏具有良好的操作性、保水性、粘结性，避免抹灰层出现开裂、空鼓、掉粉等弊端，对各种外加剂应有一定要求。
保水剂：不同材质的墙体材料，吸水速度与吸水率各不同。为确保粉刷石膏抹面层有足够的水化时间，防止失水过快造成开裂、掉粉，以及提高粉刷石膏施工的和易性和粘结稳定性及砂浆的抗下垂性，选定在配制的复合胶凝材料粉刷石膏中添加颗粒细小、易溶解、热稳定性高的纤维素醚类保水剂。掺加量根据主要基材的性能确定，一般为0.1—0.3%范围内。
凝结时间调节剂：可操作性是粉刷石膏的重要指标。为使粉刷石膏在施工中有足够的操作时间，应保证粉刷石膏凝结时间有较大范围的调整来满足要求。
因粉刷石膏组成原材料的配合比不同，PH值有很大差异，缓凝剂的作用效果也不同，试验表明：每种缓凝剂都有一个最佳效果的PH值范围，大多数缓凝剂适宜于中性偏碱的条件下使用，应用面较窄。本公司制备的蛋白质类高效复合型缓凝剂适用于PH值8—13范围的粉刷石膏，尤其对于利用石膏复合胶凝材料配制的PH值较高的粉刷石膏中更为有效。试验确定，根据施工要求的可操作时间，缓凝剂掺加量可以控制在0.25%—0.4%之间。
粘结剂：为保证粉刷石膏强度适中，并与基底有较好的粘结力。在复合胶凝材料粉刷石膏中掺加一定量的胶粘剂，用以提高石膏复合胶凝材料粒子间的粘结强度以及利用其在粉刷石膏硬化干燥过程中，随水分排出而迁移到表面，能够增强抹面硬度的特性。同时在粉刷石膏拌合使用过程中能改变料浆的流动性。试验确定掺加量0.2%—0.3%为宜。
引气剂：由于粉刷石膏中掺加保水剂，粘结剂而增加了料浆的粘度，影响了和易性，操作困难，不易抹平，尤其对于保温型粉刷石膏的操作带来不利，为此在粉刷石膏中加入适量的能够产生气泡作用减少抹面阻力的引气剂来改善料浆的和易性及可操作性。
同时由于引气剂的掺入，增加了粉刷石膏料浆的产浆量，减少了单位面积用量，成本降低。经试验掺加量0.05%—0.07%为宜。
三、配制工艺
配制复合胶凝材料粉刷石膏，是以建筑石膏为主要基料，其用量为70—80%，微细矿物掺合料为20—30%，碱性激发剂是矿物掺合料的10—20%，组成石膏复合胶凝材料。另外，根据胶料的性能以及施工要求，经过试验掺加保水剂、粘结剂以及引气剂等，制备成粉刷石膏或掺加轻集料配制的保温型粉刷石膏。
制备工艺为：
工业废渣Ⅰ加入工业废渣Ⅱ，再加入激发剂和外加剂进行混合制成掺和料后加入到半水石膏中与化学添加剂再次搅拌混合均匀，进入料仓包装后即为成品。
四、技术性能
根据JC/T517—2004《粉刷石膏》的范围中规定，粉刷石膏适用于在建筑物室内各种墙面和顶棚上进行底层、面层及保温层的抹灰，粉刷石膏分为面层粉刷石膏（不含集料具有较高强度）、底层粉刷石膏（用于基底找平，含有集料）、保温层粉刷石膏（含有轻集料，密度≯500㎏/m3有绝热性）三个品种。
按照三个品种的要求，经过配制均达到JC/T517的技术性能要求。试验结果如下。
1、面层粉刷石膏：
细度： 0.2㎜方孔筛筛余≤20%
初凝：86min
终凝：132min
抗折强度：4.3Mpa
抗压强度：12.7Mpa
保水率：＞93%
剪切粘结强度： 0.69Mpa
软化系数：0.77
2、底层粉刷石膏：利用粉刷石膏胶料，中砂（细度模量1.8—2.3，含泥量＜3%＝为集料，按胶骨比为1︰1.5~2比例混合均匀，成为底层粉刷石膏，其试验结果如下。
初凝：76min
终凝：118min
抗折强度：2.6MPa
抗压强度：6.2MPa
剪切粘结强度：0.62MPa
软化系数：0.72
3、保温层粉刷石膏：利用粉刷石膏复合基料掺加一定量的膨胀珍珠岩、玻化微珠或EPS颗粒轻骨料，并在基料中适当增加保水剂的用量，另外，为提高石膏胶料与轻集料的粘结强度和表面硬度，粘结剂的用量亦相应增加。
保温层粉刷石膏应具备良好的绝热性能，其绝热性能取决于轻集料的材性及掺加量，在配制过程中应按其硬化体的密度及导热系数确定，一般胶骨体积比为1︰4至1︰5，硬化体的密度低，孔率分布合理，导热系数小。
技术性能结果如下：
①初凝：85min
②终凝：130min
③抗折强度：0.3MPa
④抗压强度：1.7MPa
⑤密度：310㎏/m3
⑥导热系数：0.067 [W/（m·k）]
五、结论
1、利用石膏复合胶凝材料为主要基料配制的粉刷石膏技术性能除符合JC/T517—2004《粉刷石膏》要求外，其耐水性能大幅度提高（基准软化系数为0.56，该粉刷石膏软化为0.77），在湿度大于75%的环境条件下使用，物理力学性能仍能达到标准要求。
2、石膏复合胶凝材料配制粉刷石膏的技术关键为：主要原料的性能、配合比，碱性激发剂的品种及用量，碱度过高由于生成具有破坏性的硫铝酸钙而导致抹面硬化体的强度及软化系数降低。碱度太低则不能激发矿物掺合料的活性，达不到耐水性的目的。
3、每一种缓凝剂都有一个最佳作用效果的PH值范围，由石膏复合胶凝材料配制的粉刷石膏PH值范围在9—11间，宜选用蛋白质复合型缓凝剂。
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