氟石膏自流平材料的制備范文

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《建筑砌塊與砌塊建筑雜志》2014年第二期

1實(shí)驗(yàn)原料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)原料氟石膏：取自山東某氟化工工廠，粉末狀，呈灰白色。試驗(yàn)時，先將氟石膏置于45℃條件下進(jìn)行預(yù)干燥處理，以除去氟石膏中含有的自由水。氟石膏的主要化學(xué)成分見表1。再生石膏：實(shí)驗(yàn)所用再生石膏為再生脫硫石膏，由實(shí)驗(yàn)室自制。活性激發(fā)劑：因氟石膏水化過程相當(dāng)緩慢，適宜的激發(fā)劑能夠激發(fā)其活性，加速其水化過程和強(qiáng)度的發(fā)揮。本實(shí)驗(yàn)所用激發(fā)劑為復(fù)合型活性激發(fā)劑，由本實(shí)驗(yàn)室自制，主要成分為硫酸鹽和碳酸鹽。減水劑：為了提高氟石膏自流平材料的密實(shí)度和強(qiáng)度，在保持自流平材料良好流動性的條件下，加適量減水劑是必要的。本試驗(yàn)采用萘系減水劑。保水劑：自流平材料在地面基層上施工，且施工厚度較薄，水分易被地面基層吸收，導(dǎo)致材料水化不充分，表面產(chǎn)生裂紋，強(qiáng)度降低。本試驗(yàn)選用纖維素類保水劑。

1.2實(shí)驗(yàn)方法將初始的氟石膏在60℃下烘至絕干，再經(jīng)過破碎、粉磨得到符合細(xì)度要求的氟石膏粉料。按配比在氟石膏中加入復(fù)合型活性激發(fā)劑、減水劑、保水劑、再生石膏等，攪拌均勻形成干混料，待用。量取適量水倒入攪拌鍋中，將干混料在30s內(nèi)均勻地撒入水中，濕潤后用料勺攪拌1min，然后用攪拌機(jī)慢速攪拌2min，得到均勻的料漿。再將料漿注入40mm×40mm×160mm三聯(lián)模內(nèi)成型，作為進(jìn)行性能測試的試件。

1.3材料性能測試氟石膏自流平材料的流動度測試，采用內(nèi)徑（30±0.1）mm、高（50±0.1)mm的金屬空心圓柱試模，要求料將流動度達(dá)到(145±5)mm。按《石膏基自流平砂漿》JC/T1023-2007對氟石膏自流平材料的力學(xué)性能進(jìn)行測試。

2試驗(yàn)結(jié)果和討論

2.1再生石膏對氟石膏性能的影響前期的試驗(yàn)研究表明：在復(fù)合型活性激發(fā)劑摻量為1.5%時，氟石膏試樣的初、終凝時間分別為7.5h、9.5h，7d抗折、抗壓強(qiáng)度分別為8.0MPa和44.0MPa。根據(jù)JC/T1023-2007《石膏基自流平砂漿》的標(biāo)準(zhǔn)要求，石膏基自流平材料的初凝時間應(yīng)≥1h，終凝時間應(yīng)≤6h，故經(jīng)改性后的氟石膏材料的凝結(jié)時間尚未達(dá)到要求。我們在實(shí)驗(yàn)室采用摻加再生石膏的方式，來促進(jìn)氟石膏的凝結(jié)硬化。再生石膏對氟石膏性能的影響如圖1所示。由圖1可以看出，再生石膏的摻加明顯縮短了氟石膏的初、終凝時間，但降低了其強(qiáng)度。隨著再生石膏摻量的增加，自流平漿料的初、終凝時間呈現(xiàn)持續(xù)縮短的趨勢，當(dāng)再生石膏摻量大于2.0%時，氟石膏的初、終凝時間基本趨于穩(wěn)定；隨著再生石膏摻量的增加，氟石膏試樣的7d抗折強(qiáng)度略微降低，而7d抗壓強(qiáng)度降低比較明顯。綜合考慮材料的初、終凝時間及力學(xué)強(qiáng)度，選擇再生石膏的最佳摻量為2.0%，此時氟石膏自流平漿料試樣的初、終凝時間分別為3.6h與4.9h，7d抗折、抗壓強(qiáng)度分別為7.1MPa和32.4MPa。圖2為改性前后氟石膏水化產(chǎn)物的微觀形貌圖。由圖2（a）可以看出，未摻加復(fù)合型活性激發(fā)劑與再生石膏的氟石膏空白試樣，水化晶體多為顆粒狀或不規(guī)則多面體，且晶體較細(xì)小，晶體間搭接相對疏松；摻加了復(fù)合型活性激發(fā)劑與再生石膏的氟石膏試樣后，晶體多呈現(xiàn)柱狀，這主要是因?yàn)樵偕嗟膿饺耄龠M(jìn)了氟石膏的水化凝結(jié)，同時復(fù)合型活性激發(fā)劑的存在改變了氟石膏晶體的生長習(xí)性，使得二水石膏晶體在a軸和b軸的生長速度明顯快于c軸生長速度，故氟石膏水化硬化晶體呈現(xiàn)柱狀或少量板狀。

2.2減水劑對氟石膏性能的影響自流平石膏是指石膏漿料在早期要能夠自動流平，因此流動度是關(guān)鍵。欲獲得流動度很好的氟石膏漿體，單靠加大用水量必然引起氟石膏硬化體強(qiáng)度的下降，甚至出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，使表層松軟、掉粉、無法使用。因此，必須通過摻加減水劑來提高氟石膏料漿的流動度。本實(shí)驗(yàn)以改性后的氟石膏為研究主體，研究萘系減水劑對氟石膏自流平材料流動度的影響。具體結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，摻加萘系減水劑能顯著改善氟石膏料漿的流動度。當(dāng)萘系減水劑摻量小于2.0%時，隨著萘系減水劑摻量的增加，氟石膏料漿的流動度呈現(xiàn)不斷增加趨勢；當(dāng)萘系減水劑摻量大于2.0%后，隨著萘系減水劑摻量的增加，氟石膏料漿的流動度基本趨于穩(wěn)定。這表明萘系減水劑的最佳摻量為2.0%，此時氟石膏料漿的流動度為142mm，滿足JC/T1023-2007標(biāo)準(zhǔn)要求（145±5）mm的規(guī)定。將萘系減水劑加入到氟石膏料漿中，萘系減水劑分子會定向吸附于氟石膏顆粒表面，使得氟石膏顆粒表面帶有負(fù)電荷，發(fā)生靜電排斥反應(yīng)，促使氟石膏顆粒之間相互分散，釋放出被包裹部分的自由水，從而增加氟石膏漿體的流動性。同時，萘系減水劑屬于線型離子聚合物減水劑，減水劑分子吸附在石膏顆粒表面時，分子結(jié)構(gòu)中-SO3-基團(tuán)的存在，會引起石膏顆粒固液界面能的降低，從而使得分散體系的熱力學(xué)穩(wěn)定性提高，有利于氟石膏顆粒的分散，宏觀上表現(xiàn)為氟石膏料漿流動度的進(jìn)一步增大。

3氟石膏自流平材料的最佳配比及工藝流程

在試驗(yàn)室對氟石膏改性研究的基礎(chǔ)上，確定了氟石膏自流平材料的原料配比為：氟石膏復(fù)合活性激發(fā)劑摻量1.5%（占氟石膏質(zhì)量，下同），再生石膏摻量2.0%，減水劑摻量2.0%，保水劑摻量0.2%。氟石膏自流平材料的生產(chǎn)工藝過程主要包括氟石膏原料的破碎、粉磨、稱量；各類外加劑的計(jì)量稱重；氟石膏原料與各類外加劑的預(yù)混合（預(yù)混合要求均勻，以確保氟石膏自流平材料技術(shù)性能和可操作性能的穩(wěn)定）；送樣檢測；成品包裝。其具體生產(chǎn)工藝過程如圖4所示，生產(chǎn)中所用生產(chǎn)設(shè)備如圖5所示。氟石膏原料的破碎、粉磨、計(jì)量，外加劑計(jì)量，干料預(yù)混合，成品包裝等工藝均由設(shè)備完成，并由計(jì)算機(jī)統(tǒng)一控制，整個生產(chǎn)過程機(jī)械化、自動化程度高，滿足氟石膏自流平材料規(guī)模化生產(chǎn)的要求。所生產(chǎn)氟石膏自流平材料的主要性能指標(biāo)為：流動度142mm，初、終凝時間分別為3.6h、4.9h，絕干抗折、抗壓強(qiáng)度分別為10.7MPa和35.1MPa。

4小結(jié)

以氟石膏為主要原料，通過摻加復(fù)合型活性激發(fā)劑對其進(jìn)行改性，并在減水劑、再生石膏、保水劑作用下，可以工業(yè)化生產(chǎn)氟石膏自流平材料，其產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足JC/T1023-2007《石膏基自流平砂漿》的要求。利用氟石膏生產(chǎn)自流平材料不僅能夠創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益，而且其符合國家資源綜合利用、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)政策，具有顯著的環(huán)保意義。

作者：杜傳偉李國忠朱江單位：濟(jì)南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院