建筑石膏缓凝型膨胀剂的研究

建筑石膏缓凝型膨胀剂的研究

为提高承受能力，前苏联于20世纪80年代初采用了耐寒、隔声的气驱动器，并利用了石膏条板的加压石膏条板。在80年代中期，采用铝粉和石灰作为发气剂，试验了低表观密度的石膏块。彭荣等人利用机械补气法开发了石膏保温板，并应用于项目应用。这些结果表明，石膏多孔浆的制备方法包括化学发气和物理引气。在对建筑石膏缓冲混凝剂的系统研究中，我们观察到了含有有机质的纳米建筑石膏浆的夸张现象。这种扩张是由于当大量二氧化钛晶体硬化时，结构网络的结构网时，它促进了另一种朝阳石膏的扩张。在这项工作中，我们发现了另一种抗肿胀现象，并成功开发了抗肿胀石膏凝胶。本文主要研究了抗凝剂的组成以及对建筑石膏硬化和肿胀性能的影响，探讨了它们的膨胀机理，并介绍了抗肿胀石膏的应用。1方法和结果1.1乐都石膏配方(1)建筑石膏:采用二水石膏粉在165℃烘箱静态脱水12.5h后,再陈化7d制得建筑石膏,其主要组成为,物理力学性能见表1.二水石膏粉取自乐都石膏建材厂,0.2mm方孔筛筛余率4%,CaSO4·2H2O的质量分数为96.13%,XRD分析含有少量石英杂质.(2)外加剂:采用化学纯磷酸二氢钠(A)、磷酸二氢铵(B)、磷酸一氢钙(C)和焦磷酸钠(D).使用时先溶于拌合水中.掺量均按外掺法计算.1.2试验结果采用正交表L9(34)安排试验.因素与水平见表2.主要试验方法同文献.膨胀率采用边长为100mm的立方体试模浇注50mm高的料浆,测定硬化前后试件高度并计算体积膨胀率,结果以3个试件平均值表示.正交试验方案与试验结果如表3所示.数据处理结果见表4.2分析与讨论2.1凝剂复合配方根据单掺试验,磷酸盐并非建筑石膏的理想缓凝剂,复合掺加时可以取长补短,对建筑石膏的缓凝效果比较理想.由表3、4可以看出:(1)1#试验凝结时间最长,初凝83min,终凝118min,其复合配方为w(A)+w(B)=0.5%+0.1%;(2)不同磷酸盐对建筑石膏凝结时间的影响程度不同,A影响最大,B影响较大,C和D影响较小,这与单掺试验结果相同;(3)不同磷酸盐掺量对建筑石膏凝结时间的影响趋势如图1所示.由图可见,A和B在低掺量时的缓凝效果最好,前者取0.5%,后者取0.1%,即1#试验凝结时间最长.2.2磷酸盐缓凝剂的缓凝效果由表3、4可见:(1)2#试验抗压强度最高,其复合配方为:.尽管B,D单掺时严重降低建筑石膏强度,但是B,D与A,C复合后仍然获得较高强度.缓凝效果最好的1#试验强度也较高;(2)复合掺加磷酸盐缓凝剂后,建筑石膏凝结时间与强度之间没有相关性,这与单掺时不同;(3)不同磷酸盐对建筑石膏强度的影响程度不同,A影响最大,D影响较大,C几乎无影响.这与单掺试验结果相同;(4)不同磷酸盐掺量对建筑石膏抗压强度的影响趋势如图2所示.由图可见,A掺量越大抗压越低;D存在一个最佳掺量;B,C掺量的影响不明显.2.3磷酸盐对建筑石膏膨胀率的影响从表3可见,除1#试验外,其余试验均出现不同程度的料浆膨胀特征,石膏硬化体呈多孔结构,证明这种膨胀起因于化学反应放出的气体.综合分析结果如下:(1)8#试验膨胀率最大,膨胀率为25.6%.其配方组合为w(A)+w(B)+w(D)=1.5%+0.3%+0.1%;(2)影响建筑石膏膨胀的磷酸盐顺序为A※D※B※C,其中,A影响较大,D影响最大,B影响小些(但B必不可少),C影响最小;(3)不同磷酸盐掺量对建筑石膏膨胀率的影响趋势见图2.由图可见,A掺量增大,膨胀率提高,当掺量达到1.0%以后,膨胀率趋于稳定.D掺量达到0.05%以后,提高掺量,膨胀率显著提高.B掺量越大时膨胀率也越大,而C掺量对膨胀率影响不大.在一定掺量范围内(w(A)=0.5%～1.0%,w(D)=0.05%～0.10%),A,D掺量每增加1%时,建筑石膏膨胀率增大值分别厂为:35.2%和150%,说明D对膨胀的促进作用更大;(4)考虑到凝结时间长一些有利于工艺操作,确定缓凝型膨胀剂的配方为:w(A)+w(B)+w(D)=1.0%+0.1%+0.1%,其凝结时间超过60min,抗压强度达到6.0MPa,膨胀率超过23%.2.4半水石膏浆体稳定膨胀原因分析根据上述讨论,不掺焦磷酸钠时建筑石膏也能发气膨胀说明它只是发气膨胀的充分条件当磷酸二氢钠掺量达到1.0%以后,建筑石膏膨胀趋于稳定,可见它也只是发气膨胀的充分条件;而磷酸二氢铵掺量逐步增大时,建筑石膏膨胀率稳定增长,结合单掺试验时掺量达到0.3%～0.5%后,凝结过程中有NH3气产生,可以推知:磷酸二氢铵是建筑石膏发气膨胀的充分必要条件.众所周知,铵盐分解的必要条件是维持溶液一定的碱度.焦磷酸钠等溶液呈碱性,PH值大于7,掺入一定数量后将改变石膏浆体的弱酸性,使溶液PH值大于7.磷酸二氢钠等在溶液中强烈水解建筑石膏溶解后,Ca2+离子迅速与PO43-或P2O74-离子形成Ca3(PO4)2或Ca2P2O7沉淀于半水石膏颗粒表面形成保护层,当此保护层在渗透压作用下被破坏,半水石膏继续溶解、水化,二水石膏晶核形成,生长,液相中OH-浓度增大.半水石膏水化过程中水化热使浆体温度升高,导致NH3气连续不断地产生,推动浆体稳定膨胀.2.5石膏混凝土驳岸二水石膏经破碎、煅烧、粉磨制成半水石膏,按照一定的比例与缓凝型膨胀剂等材料混合配制膨胀石膏,其物理力学性能如下:(1)初始膨胀时间:45min;(2)凝结时间:初凝66min,终凝76min;(5)抗压强度:7d为4.9MPa,干燥为6.1MPa;(6)粘结强度:加气石膏砌块作基材时为1.13MPa,普通混凝土或砖墙作基材时为0.65MPa;(7)导热系数:20℃时为0.25W/(m·k);(8)耐久性:经12个干湿循环不开裂、不脱落.3缓凝型膨胀剂(1)复合掺加磷酸盐缓凝剂对建筑石膏的缓凝作用比较理想,既能延缓建筑石膏的凝结过程,又不影响它的正常硬化;(2)含铵等磷酸盐经复合掺加后,在建筑石膏浆体中产生化学反应放出NH3气,推动料浆稳定膨胀,最大膨胀率可达25.6%;(3)缓凝型膨胀剂的合理掺量(质量分数)为:磷酸二氢钠1.0%,磷酸二氢铵0.1%,焦磷酸钠0.1%;(4)缓凝型膨胀剂在建筑石膏中的膨胀机理是:焦磷酸钠