吳亞俊 丁 益

(1.合肥市墻體材料革新和建筑節(jié)能辦公室，安徽 合肥 230022;2.先進(jìn)建筑材料安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230022;3.安徽建筑工業(yè)學(xué)院材化學(xué)院，安徽 合肥 230601)

石膏砌塊作為墻體材料(主要用于內(nèi)隔墻)，具有質(zhì)輕(每平方米只是紅磚墻體重量的1/3)，阻燃、調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣(冬暖夏涼)、抗震性能好等特點[1]。目前，建筑上使用的石膏制品有一個共同的弱點就是強(qiáng)度低，防水、防潮性能差。普通石膏制品的吸水率一般在50%以上，軟化系數(shù)僅為0.2～0.3，石膏制品吸濕受潮后易發(fā)生變形，造成建筑墻體松軟、爛根，影響其使用性能。我國南方大部分地區(qū)，常年平均相對濕度在70%以上，在這些地區(qū)使用石膏制品，常發(fā)生吸濕受潮出現(xiàn)彎曲變形等情況，即使在北方氣候干燥地區(qū)，也常會出現(xiàn)這種現(xiàn)象[2]。石膏制品這種自身缺點，極大地阻礙了它的發(fā)展和使用。濟(jì)南大學(xué)材料與工程學(xué)院張國輝等人研制了復(fù)合型石膏防水劑來改善石膏的防水性能，它是將硬脂酸乳液及硬脂酸—聚乙烯醇乳液配制，通過實驗得到了以下結(jié)論:硬脂酸乳液的加入，改變了石膏材料表面的性能，使其由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)樵魉?，對降低石膏制品的吸水率具有明顯作用[3];王堅等人經(jīng)過試驗指出在β型半水石膏漿體中摻加聚合物乳液防水劑、促進(jìn)劑、交聯(lián)劑后，在干燥強(qiáng)度保持不變的情況下，降低了吸水率，提高了軟化系數(shù)。其技術(shù)性能達(dá)到日本JBA 6912-1983防水石膏板標(biāo)準(zhǔn)的要求[4];加入憎水物質(zhì)以改變石膏材料的表面性能，加入憎水物質(zhì)的目的就是改變石膏的表面張力，從而達(dá)到憎水的目的[5]。本文著重研究石膏的防水性能，通過各種方法改善石膏的防水效果。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

半水石膏、明礬、硫酸鈉、碳酸鈉、檸檬酸鈉，以上藥品均為工業(yè)級;有機(jī)硅憎水劑為化學(xué)純。

1.2 實驗設(shè)備

DKZ-5000/6000型水泥電動抗折試驗機(jī)，JYE-2000/3000型電液式指針壓力試驗機(jī)。

1.3 實驗方法步驟

1)空白實驗。取一定量的石膏，按水灰比的不同加適量水?dāng)嚢杈鶆?，做成試塊，待終凝后放在自然條件下養(yǎng)護(hù)，然后進(jìn)行軟化系數(shù)測定和試塊抗壓強(qiáng)度實驗。

2)單摻料實驗。加入硫酸鈉的試樣。a.硫酸鈉的加入量分別為石膏質(zhì)量的1%，3%，5%;b.加入碳酸鈉的試樣，碳酸鈉的加入量分別為石膏質(zhì)量的1%，3%，5%;c.加入明礬的試樣，明礬的加入量分別為石膏質(zhì)量的1%，3%，5%。

3)雙摻料實驗。a.按一定的水灰比摻硫酸鈉與有機(jī)硅憎水劑，硫酸鈉的加入量是石膏質(zhì)量的1%，憎水劑的摻量分別為石膏質(zhì)量的0.5%，1.5%，2.5%;b.按一定的水灰比摻碳酸鈉與有機(jī)硅憎水劑，碳酸鈉的加入量是石膏質(zhì)量的1%，憎水劑的摻量分別為石膏質(zhì)量的0.5%，1.5%，2.5%;c.按一定的水灰比摻明礬與有機(jī)硅憎水劑，明礬的加入量是石膏質(zhì)量的1%，憎水劑的摻量分別為石膏質(zhì)量的 0.5%，1.5%，2.5%。

4)試件的制備。根據(jù)實驗配比稱量原料，水灰比控制在0.68，在攪拌鍋內(nèi)攪拌均勻，澆筑到尺寸為40 mm×40 mm×160 mm模具中，輕微振動后，手工刮平，即為成型所需試件。24 h后拆模放在室溫下養(yǎng)護(hù)。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 單摻實驗研究

2.1.1 改變水灰比對石膏軟化系數(shù)和強(qiáng)度的影響不同水灰比的軟化系數(shù)和強(qiáng)度見圖1，圖2。

由圖1，圖2可知改變水灰比的石膏的軟化系數(shù)總體較低，隨著水灰比的增加軟化系數(shù)呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢，在水灰比為0.68時軟化系數(shù)最高為0.543，在0.68之前軟化系數(shù)上升的幅度較小，0.68之后軟化系數(shù)下降的幅度較大?？箟簭?qiáng)度的值隨水灰比的增大逐漸減小，在水灰比為0.78時強(qiáng)度最低，28 d強(qiáng)度為5.75 MPa。

2.1.2 摻加硫酸鈉對石膏軟化系數(shù)和強(qiáng)度的影響

如圖3，圖4所示是水灰比為0.68，摻硫酸鈉對石膏軟化系數(shù)和強(qiáng)度的影響圖。

由圖3，圖4可知摻硫酸鈉的軟化系數(shù)隨著摻量的增加石膏的軟化系數(shù)呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢，在摻量為3%時軟化系數(shù)最高為0.636，在3%之前軟化系數(shù)的上升幅度較小，3%之后軟化系數(shù)的下降幅度較大。抗壓強(qiáng)度的值隨硫酸鈉摻量的增加逐漸減小，在摻量為5%時強(qiáng)度最低為3.12 MPa。

2.1.3 摻加明礬對石膏軟化系數(shù)和強(qiáng)度的影響

摻明礬的軟化系數(shù)最低，明礬的摻量在3%之前石膏在水中會慢慢的被侵蝕，隨著明礬摻量的增加，明礬的軟化系數(shù)會提高，當(dāng)摻量為5%時，軟化系數(shù)為0.521，摻明礬的抗壓強(qiáng)度的變化見圖5。由圖5可見摻明礬的抗壓強(qiáng)度值是呈現(xiàn)下降趨勢的，在摻量為3%之前下降趨勢較大，之后較平緩，抗壓強(qiáng)度值在2.89 MPa～5.23 MPa之間變化。總體的強(qiáng)度值還比較大。

2.1.4 摻加碳酸鈉對石膏軟化系數(shù)和強(qiáng)度的影響

圖6，圖7是水灰比為0.68，摻碳酸鈉對石膏軟化系數(shù)和強(qiáng)度的影響圖。

由圖6，圖7可知摻碳酸鈉的軟化系數(shù)總體較高，隨著碳酸鈉摻量的增加軟化系數(shù)呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢，在3%點軟化系數(shù)最高為0.881，在3%之前軟化系數(shù)的上升幅度較小，3%之后軟化系數(shù)的下降幅度較大?？箟簭?qiáng)度的值隨摻量的增加逐漸降低，在摻量為5%時最低為1.48 MPa。

2.2 雙摻實驗研究

2.2.1 摻硫酸鈉和有機(jī)硅憎水劑對石膏軟化系數(shù)和強(qiáng)度的影響

圖8，圖9是水灰比為0.68，硫酸鈉摻量為1%時對石膏軟化系數(shù)和強(qiáng)度的影響圖。

由圖8，圖9可知，摻硫酸鈉1%和有機(jī)硅憎水劑隨著摻量的增加先下降再上升，總體的幅度變化很大，最低點為摻1.5%時的軟化系數(shù)為0.502，最高為0.789。硫酸鈉1%和有機(jī)硅憎水劑總體的強(qiáng)度在3.40 MPa～3.90 MPa之間變化，隨著有機(jī)硅憎水劑摻量的增加，強(qiáng)度逐漸升高，但上升的趨勢不是很大，強(qiáng)度最高為3.90 MPa，雖然強(qiáng)度較之前比較不是很高，但軟化系數(shù)普遍比較高。

2.2.2 摻碳酸鈉和有機(jī)硅憎水劑對石膏軟化系數(shù)和強(qiáng)度的影響

圖10，圖11是水灰比為0.68，碳酸鈉摻量為1%時對石膏軟化系數(shù)和強(qiáng)度的影響。

由圖10，圖11可知，摻碳酸鈉1%和有機(jī)硅憎水劑隨著摻量的增加先下降再上升，總體的幅度變化很大，最低點為摻1.5%時的軟化系數(shù)為0.618，最高為0.796。碳酸鈉1%和有機(jī)硅憎水劑的總體的強(qiáng)度在1.81 MPa～2.56 MPa之間變化，隨著有機(jī)硅憎水劑的摻量的增加，強(qiáng)度逐漸下降，在摻量為1.5%之前下降趨勢較小，但在摻量為1.5%之后下降幅度較大，強(qiáng)度最高為2.56 MPa，強(qiáng)度較之前的與硫酸鈉比較較低，軟化系數(shù)還比較高。

2.2.3 摻明礬和有機(jī)硅憎水劑對石膏軟化系數(shù)和強(qiáng)度的影響

摻明礬的軟化系數(shù)最低，明礬的摻量在3%之前石膏在水中會慢慢的被侵蝕，所以它的軟化系數(shù)不太符合防水石膏要求的軟化系數(shù)，圖12是水灰比為0.68，明礬摻量為1%，有機(jī)硅憎水劑摻量變化對抗壓強(qiáng)度的影響。

由圖12可以看出石膏砌塊的抗壓強(qiáng)度是逐漸降低的，強(qiáng)度值在5.52 MPa～5.95 MPa之間變化，強(qiáng)度值總體還算比較高，但軟化系數(shù)太小，不太符合防水石膏對軟化系數(shù)的要求。

3 結(jié)語

1)從以上實驗結(jié)果中可以看出單摻1%硫酸鈉，3%硫酸鈉，1%碳酸鈉，3%碳酸鈉，5%碳酸鈉，摻1%硫酸鈉和0.5%有機(jī)硅憎水劑，摻1%硫酸鈉和2.5%有機(jī)硅憎水劑，摻1%碳酸鈉和0.5%有機(jī)硅憎水劑，摻1%碳酸鈉和1.5%有機(jī)硅憎水劑，摻1%碳酸鈉和2.5%有機(jī)硅憎水劑所做的石膏砌塊的軟化系數(shù)都在0.6以上，抗壓強(qiáng)度也較高，符合防水石膏砌塊的規(guī)范要求。

2)綜合經(jīng)濟(jì)因素和各方面的規(guī)范要求及以上各摻量的抗壓強(qiáng)度和軟化系數(shù)的相互比較，最終確定最佳防水石膏砌塊的配置方案為水灰比為0.68，硫酸鈉摻量為1%，有機(jī)硅憎水劑摻量為0.5%，它的抗壓強(qiáng)度是 3.40 MPa，軟化系數(shù)為 0.789。

[1] 向才旺.新型建筑裝飾材料手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1992.

[2] 謝若南.石膏板防水劑及其應(yīng)用技術(shù)研究[J].化學(xué)建材，1990(6):28-31.

[3] 張國輝.復(fù)合型石膏防水劑的研制[J].材料科學(xué)與工程學(xué)院，2006(2):42-49.

[4] 關(guān)淑君.耐水建筑石膏的試驗研究[J].中國建筑科學(xué)研究院，2005(4):32-37.

[5] 龔建清，方 萍，吳慧敏.普通硅酸鹽水泥對石膏基混合膠結(jié)材的改性研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報，1997，24(6):78-83.