建筑石膏減水劑與緩凝劑作用機理研究.pdf

1、石膏基材料是國際上推崇發(fā)展的綠色材料。我國是石膏資源大國，但石膏工業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟水平非常落后。外加劑技術(shù)是提升石膏基材料技術(shù)經(jīng)濟水平、推動石膏行業(yè)科技進步的有效途徑，也是高性能石膏基材料的核心技術(shù)。 對石膏外加劑分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系、外加劑吸附特性、吸附膜結(jié)構(gòu)與性能、外加劑對石膏水化進程與硬化體微結(jié)構(gòu)及性能影響、緩凝劑負面影響及其作用機制、流動度經(jīng)時損失及其抑制方法、減水劑助磨分散效應、外加劑作用效果的影響因素、外加劑復合效應進行

2、了系統(tǒng)、深入的研究。 減水劑吸附量、分散性與建筑石膏比表面積正相關(guān)，適當增加建筑石膏比表面積可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。FDN為物理吸附，吸附熱為14.71kJ/mol，吸附量較大，其飽和吸附量達12.67mg/g，但吸附穩(wěn)定性較差；HC為化學吸附，吸附熱為20.85kJ/mol，吸附量較小，其飽和吸附量為4.42mg/

3、g，但吸附穩(wěn)定性較好。FDN在石膏表面為平躺吸附，阻礙石膏顆粒間聚集的空間位阻較小，其分散作用主要依靠ら電位的靜電斥力，而ら電位則取決于FDN在石膏表面的首層吸附量。石膏快速水化形成的二水石膏晶體對靜電斥力的屏蔽和FDN脫附使其分散能力迅速降低，宏觀上表現(xiàn)為石膏流動度經(jīng)時損失嚴重。HC在石膏表面為梳狀吸附，吸附層支鏈的空間位阻較大，其分散作用為空間位阻與靜電斥力效應協(xié)同作用，空間位阻受石膏水化影響較小，其分散穩(wěn)定性較好，宏觀上表現(xiàn)為石膏

4、流動度經(jīng)時損失較小。 減水劑吸附改變了石膏顆粒界面結(jié)構(gòu)與電化學性質(zhì)，通過雙電層斥力效應和空間位阻效應發(fā)揮分散作用。直鏈結(jié)構(gòu)的減水劑在石膏表面為平躺吸附，其分散作用主要依靠靜電斥力。具有特殊支鏈結(jié)構(gòu)的減水劑為梳狀吸附，其分散作用為空間位阻效應與靜電斥力效應的協(xié)同作用。靜電分散作用決定于ら電位大小，而ら電位決定于減水劑分子結(jié)構(gòu)與首層吸附量。靜電分散的穩(wěn)定性較差，空間位阻分散的穩(wěn)定性較好，空間位阻與靜電分散的協(xié)同作用可顯著提高減水劑的

5、分散能力和分散穩(wěn)定性。 減水劑磨前摻入不僅具有良好的助磨作用，而且可顯著提高石膏顆粒的吸附能力，改善石膏流變性和硬化體孔結(jié)構(gòu)。這為減水劑作為功能組分制備高品質(zhì)建筑石膏和石膏基材料提供了依據(jù)和工藝路線。 減水劑對石膏水化進程、水化產(chǎn)物形貌影響甚微，但可明顯改善硬化體孔結(jié)構(gòu)，使孔隙率降低，孔徑細化，這正是減水劑增強的原因所在。 檸檬酸、多聚磷酸鈉、骨膠對建筑石膏有顯著的緩凝效果。pH值對緩凝劑作用效果有一定影響，檸檬

6、酸在弱堿性條件下緩凝效果最好，多聚磷酸鈉則適宜于堿性條件下使用，骨膠的緩凝作用對pH值不太敏感。建筑石膏細度增加，其凝結(jié)時間縮短，緩凝劑的緩凝效果變差，緩凝劑摻量應相應增加。緩凝劑對不同品種建筑石膏的緩凝效果存在顯著差異，緩凝劑對天然石膏制備的建筑石膏的緩凝效果優(yōu)于化學石膏，不同品種建筑石膏的適宜緩凝劑摻量應通過實驗確定。緩凝劑延緩石膏的水化放熱的加速階段，延長水化誘導期，使水化放熱峰值出現(xiàn)的時間推遲。緩凝劑降低建筑石膏早期水化率，但對

7、最終水化率幾乎沒有影響。 緩凝劑降低膠結(jié)材液相過飽和度，特別是早期過飽和度，使二水石膏晶體粗化，削弱晶體間的接合，大孔比例明顯增加，最可幾孔徑增大，孔結(jié)構(gòu)惡化。晶體粗化和孔結(jié)構(gòu)劣化是緩凝劑引起強度降低的根本原因。緩凝劑摻量與強度的關(guān)系并非線性，一般存在一個臨界摻量，在該摻量以內(nèi)，對強度影響較小，超過該摻量，強度損失顯著加大。檸檬酸的臨界摻量為0.05％，多聚磷酸鈉為0.1％。蛋白質(zhì)類緩凝劑對強度影響最小。提高液相過飽和度、采用復

8、合緩凝技術(shù)、與減水劑復合，緩凝劑改性是克服緩凝劑降低強度的有效措施。 檸檬酸與二水石膏晶核(111)面鈣離子絡合，在晶核表面形成化學吸附層，抑制晶核生長，減緩其水化進程。磷酸鹽類無機緩凝劑在水化初期與Ca2+形成難溶鹽，覆蓋在半水石膏和二水石膏晶核表面，阻礙半水石膏溶解和抑制二水石膏晶核生長。緩凝劑對石膏晶體(111)晶面的選擇性吸附，改變了二水石膏晶體生長習性，c軸方向的生長被強烈抑制，使二水石膏晶體由針狀變?yōu)槎讨鶢?。有機緩凝