石膏緩凝劑

圖1.新型混凝土緩凝劑

一、前言 緩凝劑是一種能推遲水泥水化反應(yīng)，從而延長(zhǎng)混凝土的凝結(jié)時(shí)間，使新拌混凝土較長(zhǎng)時(shí)間保持塑性。方便澆注，提高施工效牢，同時(shí)對(duì)混凝土后期各項(xiàng)性能不會(huì)造成不良影響的外加劑。目前．木質(zhì)素硫磺鹽是產(chǎn)量較大、應(yīng)用較為廣泛的緩凝劑。除此以外，糖蜜類、羥基羧酸類以及少數(shù)無(wú)機(jī)鹽類緩凝劑也得到了普遍使用?；炷脸從齽┘夹g(shù)是當(dāng)今混凝土技術(shù)的一個(gè)新的研究方向。它是解決港工、水工結(jié)構(gòu)、工業(yè)與民用建筑等大體積混凝土施工中的冷縫和溫度裂縫問(wèn)題、滑模施工中調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間等問(wèn)題的行之有效的手段。

二、混凝土緩凝劑SEM測(cè)試

飛秒檢測(cè)技術(shù)利用SEM掃描電鏡、MIP壓汞測(cè)孔技術(shù)等測(cè)試手段,研究緩凝劑對(duì)建筑石膏水化早期液相過(guò)飽和度、晶體形貌以及硬化體孔結(jié)構(gòu)的影響,研究了石膏強(qiáng)度損失的內(nèi)在原因和機(jī)制.結(jié)果表明:緩凝劑降低了膠凝材水化早期液相過(guò)飽和度,改變了二水石膏結(jié)晶習(xí)性和晶體形貌,晶體明顯粗化,晶形也由針狀轉(zhuǎn)變?yōu)槎讨鶢?大大削弱了晶體間的搭接,硬化體孔徑增大,大孔比例明顯增加,孔結(jié)構(gòu)劣化,并最終導(dǎo)致建筑石膏強(qiáng)度的大幅度降低.強(qiáng)度損失與其緩凝效果基本成正比,摻量越高,緩凝時(shí)間越長(zhǎng),強(qiáng)度損失越大。

骨膠的緩凝機(jī)理為骨膠在新生二水石膏晶核表面產(chǎn)生化學(xué)吸附，覆蓋在二水石膏晶核表面，降低晶核的表面能，抑制了二水石膏晶核生長(zhǎng)，使建筑石膏水化受到抑制，凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)。

三、混凝土緩凝劑的作用機(jī)理

1、大多數(shù)無(wú)機(jī)緩凝劑是電解質(zhì)鹽類，在水溶液中電離出帶電離子，產(chǎn)生置換和凝聚作用，在水泥的凝結(jié)硬化過(guò)程中產(chǎn)生難溶的膜層，阻止水泥的水化，產(chǎn)生緩凝效果。2、有機(jī)緩凝劑分類不同，緩凝機(jī)理不同。主要依靠形成絡(luò)合物、水化薄膜、吸附層等來(lái)延緩水泥的水化。

四、混凝土緩凝劑配方及成分

混凝土緩凝劑配方主要是由焦磷酸鈉、氟硅酸鈉、木質(zhì)紊磺酸鹽、羥基羧酸及其鹽、多元醇及其衍生物、糖類及碳水化合物等組成的。目前木質(zhì)素硫磺鹽是產(chǎn)量較大、應(yīng)用較為廣泛的緩凝劑。除此以外，糖蜜類、羥基羧酸類以及少數(shù)無(wú)機(jī)鹽類緩凝劑也得到了普遍使用。

飛秒檢測(cè)定義（引自百度百科）：主要利用飛秒激光研究各種化學(xué)過(guò)程和物質(zhì)組成，包括化學(xué)鍵斷裂，新鍵形成，質(zhì)子傳遞和電子轉(zhuǎn)移，化合物異構(gòu)化，分子解離，反應(yīng)中間產(chǎn)物及最終產(chǎn)物的速度、角度和態(tài)分布，溶液中的化學(xué)反應(yīng)以及溶劑的作用，分子中的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響等。 飛秒檢測(cè)為當(dāng)今先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)觀測(cè)分子、原子、電子、原子核、官能團(tuán)等粒子飛秒級(jí)（一千萬(wàn)億分之一秒，即10-15s）的振動(dòng)、能級(jí)躍遷，可以很方便的判斷物質(zhì)組成和含量。飛秒檢測(cè)技術(shù)可以用于未知物分析、配方分析還原、工業(yè)診斷、衛(wèi)星遙感、超級(jí)計(jì)算、痕量檢測(cè)分析等方面,咨詢羅工133+3618++5021歡迎大家咨詢。

摘要：本文研究了國(guó)內(nèi)外的不同石膏緩凝劑對(duì)石膏的作用效果。通過(guò)作用于脫硫建筑石膏、天然建筑石膏的凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度等對(duì)比，對(duì)幾種石膏緩凝劑進(jìn)行性能評(píng)估。并選擇合適的石膏緩凝劑應(yīng)用于石膏基產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：石膏緩凝劑、脫硫建筑石膏、天然建筑石膏、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度

一、前言

石膏由于其自身的水化特性和物理結(jié)構(gòu)，是一種非常好的建筑材料，常常廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外的裝飾裝修市場(chǎng)。但由于石膏凝結(jié)硬化非常迅速，工作時(shí)間通常在3~30分鐘，容易限制石膏的使用，因此，我們一般會(huì)在石膏中添加石膏緩凝劑。同時(shí)，大部分文獻(xiàn)資料表明【1~2】，緩凝劑在改變石膏緩凝時(shí)間的同時(shí)，對(duì)強(qiáng)度也產(chǎn)生了極大的破壞。因此，我們收集到一些國(guó)內(nèi)外知名品牌的石膏緩凝劑，通過(guò)緩凝時(shí)間，抗折抗壓強(qiáng)的測(cè)試，來(lái)比較石膏緩凝劑對(duì)不同種類石膏脫硫建筑石膏和天然建筑石膏的性能，研究其中的規(guī)律，并應(yīng)用到產(chǎn)品中去。

二、實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)原料

① 脫硫建筑石膏（以下簡(jiǎn)稱脫硫石膏） 湖北武漢

② 天然建筑石膏（以下簡(jiǎn)稱天然石膏） 湖北應(yīng)城

③ 緩凝劑 PE 意大利SICIT2000公司、

P粉 德國(guó)SIKA公司、

國(guó)產(chǎn)A、國(guó)產(chǎn)B、國(guó)產(chǎn)C、國(guó)產(chǎn)D

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

執(zhí)行《建筑石膏》 GB/T 9776-2008及GB/T17669.1-1999~ GB/T17669.5-1999中一系列實(shí)驗(yàn)方法。主要針對(duì)石膏凝結(jié)時(shí)間和抗折抗壓強(qiáng)度的測(cè)試。

三、結(jié)論與分析

3.1 原材料物理性能

表1 脫硫石膏和天然石膏物理性能

從表1可以看出，脫硫石膏的凝結(jié)時(shí)間比天然石膏凝結(jié)時(shí)間短，2h強(qiáng)度和絕干強(qiáng)度比天然石膏高。

3.2 緩凝劑對(duì)脫硫石膏凝結(jié)時(shí)間的影響

表2 不同摻量緩凝劑對(duì)脫硫石膏凝結(jié)時(shí)間的影響

從表2可以看出：

①PE對(duì)脫硫石膏的凝結(jié)時(shí)間影響最大，當(dāng)摻量0.2‰時(shí)，初凝時(shí)間35min，終凝時(shí)間55min，摻量0.8‰時(shí)，初凝時(shí)間134min，終凝時(shí)間149min。

②緩凝劑國(guó)產(chǎn)B對(duì)脫硫石膏的凝結(jié)時(shí)間影響最小，當(dāng)摻量1.0‰時(shí)，初凝時(shí)間14min，終凝時(shí)間45min，摻量5.0‰時(shí)，初凝時(shí)間70min，終凝時(shí)間170min。

③不同緩凝劑有相對(duì)最高摻量，超過(guò)最高摻量，則石膏終凝時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不符合施工要求，且對(duì)強(qiáng)度破壞嚴(yán)重。例如：國(guó)產(chǎn)A 3.0‰、國(guó)產(chǎn)D 3.0‰。

④從相同摻量的緩凝劑緩凝效果對(duì)比來(lái)看，PE優(yōu)于P粉，而國(guó)產(chǎn)A、D、C三者緩凝時(shí)間相差不大，可視為同等效果。

⑤從初終凝相差時(shí)間來(lái)看，呈無(wú)規(guī)律性變化。

3.3緩凝劑對(duì)天然石膏凝結(jié)時(shí)間的影響

表3 不同摻量緩凝劑對(duì)天然石膏凝結(jié)時(shí)間的影響

從表3可以看出：

①PE對(duì)天然石膏的凝結(jié)時(shí)間影響最大，當(dāng)摻量0.2‰時(shí)，初凝時(shí)間27min，終凝時(shí)間42min，摻量0.8‰時(shí)，初凝時(shí)間104min，終凝時(shí)間115min。

②緩凝劑國(guó)產(chǎn)C對(duì)天然石膏的凝結(jié)時(shí)間影響最小，當(dāng)摻量2.5‰時(shí)，初凝時(shí)間34min，終凝時(shí)間67min，摻量3.5‰時(shí)，初凝時(shí)間76min，終凝時(shí)間99min。

③從相同摻量的緩凝劑緩凝效果對(duì)比來(lái)看，PE優(yōu)于P粉，而國(guó)產(chǎn)A、B、D三者緩凝時(shí)間相差不大，可視為同等效果。

④從初終凝相差時(shí)間來(lái)看，初終凝間隔時(shí)間相差在10~37min左右。

⑤結(jié)合表2和表3的初終凝間隔時(shí)間來(lái)看，天然石膏的初終凝間隔時(shí)間整體較短，說(shuō)明緩凝劑對(duì)不同種類石膏的初終凝間隔時(shí)間影響不一致。

3.4 緩凝劑對(duì)脫硫石膏強(qiáng)度的影響

表4 不同摻量緩凝劑對(duì)脫硫石膏強(qiáng)度的影響

根據(jù)表4數(shù)據(jù)，得表5如下：

從表5中可以看出：

① 摻加PE石膏緩凝劑的絕干強(qiáng)度明顯高于其他緩凝劑的強(qiáng)度。

② 考慮到強(qiáng)度和緩凝時(shí)間呈正比的關(guān)系，在表1中找出緩凝時(shí)間相差不大的點(diǎn)，例如：初凝時(shí)間70~80min左右時(shí)，PE 0.4‰，P粉1.0‰，國(guó)產(chǎn)A 2.5‰，國(guó)產(chǎn)C 2.0‰，國(guó)產(chǎn)D 2.0‰，其強(qiáng)度從高到低，順序如下：PE＞P粉＞國(guó)產(chǎn)C,D＞國(guó)產(chǎn)A。

③ 綜上所述，PE對(duì)脫硫石膏強(qiáng)度的影響最小，其次為P粉，國(guó)產(chǎn)對(duì)脫硫石膏強(qiáng)度影響最大。

3.5 緩凝劑對(duì)天然石膏強(qiáng)度的影響

表6 不同摻量緩凝劑對(duì)天然石膏強(qiáng)度的影響

根據(jù)表6數(shù)據(jù)，得圖表7如下：

從表7中可以看出：

①摻加P粉石膏緩凝劑的絕干強(qiáng)度明顯高于其他緩凝劑的強(qiáng)度。

②考慮到強(qiáng)度和緩凝時(shí)間呈正比的關(guān)系，在表2中找出緩凝時(shí)間相差不大的點(diǎn)，例如： 初凝時(shí)間50~60min左右時(shí)，PE 0.4‰，P粉0.4‰，國(guó)產(chǎn)A 2.5‰，國(guó)產(chǎn)B 3.0‰，國(guó)產(chǎn)D 2.5‰，其強(qiáng)度從高到低，順序如下：P粉＞PE＞國(guó)產(chǎn)D＞國(guó)產(chǎn)A＞國(guó)產(chǎn)B。

③綜上所述，P粉對(duì)天然石膏強(qiáng)度的影響最小，其次為PE，國(guó)產(chǎn)B對(duì)天然石膏強(qiáng)度影響最大。

3.6 綜論

①不同緩凝劑對(duì)脫硫石膏和天然石膏的適應(yīng)性不同。例如國(guó)產(chǎn)B更適合天然石膏，而國(guó)產(chǎn)C更適合脫硫石膏。

②不同緩凝劑對(duì)脫硫石膏和天然石膏的初終凝時(shí)間間隔表現(xiàn)不同。例如：天然石膏的初終凝間隔時(shí)間普遍較短，而脫硫石膏的初終凝時(shí)間間隔有長(zhǎng)有短，呈無(wú)規(guī)則變化。

③不同緩凝劑對(duì)脫硫石膏、天然石膏強(qiáng)度的影響大小不同。例如：PE對(duì)脫硫石膏的強(qiáng)度影響最小，P粉次之，而P粉對(duì)天然石膏的強(qiáng)度影響最小，PE次之；而其他國(guó)產(chǎn)緩凝劑A、B、C、D在不同石膏，優(yōu)異性也表現(xiàn)不同。

四、緩凝劑在石膏中的應(yīng)用

由于不同緩凝劑對(duì)應(yīng)不同種類的石膏應(yīng)用有所不同，因此，我們以粘結(jié)石膏為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

表8 粘結(jié)石膏（G型）配方

執(zhí)行《粘結(jié)石膏》JC/1025-2007標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)細(xì)度，凝結(jié)時(shí)間，抗折抗壓強(qiáng)度，拉伸粘結(jié)強(qiáng)度等項(xiàng)。

表9 粘結(jié)石膏（G型）實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表7可以看出，兩組配方實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足粘結(jié)石膏(G型）指標(biāo)要求，說(shuō)明我們的配方設(shè)計(jì)是合理的，可行的。

五、總結(jié)

綜上，我們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中，由于不同石膏化學(xué)特性的不同，所使用的緩凝劑也應(yīng)經(jīng)過(guò)慎重的選擇。我們?cè)谠O(shè)計(jì)配方的時(shí)候要綜合性能、生產(chǎn)成本等多方面因素，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，找出綜合性價(jià)比優(yōu)越的配方進(jìn)行生產(chǎn)，從而提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

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