緩凝劑對脫硫建築石膏性能的(de)影響

摘要(yào / yāo)：脫硫建築石膏已廣泛應用于(yú)建築行業，但凝結硬化時(shí)間短的(de)缺點，大(dà)大(dà)限制了(le／liǎo)石膏的(de)施工工藝，因此需要(yào / yāo)添加緩凝劑來(lái)改善其性能。研究檸檬酸、酒石酸等三種不(bù)同類型的(de)緩凝劑對脫硫建築石膏凝結時(shí)間、強度、水化溫度等性能的(de)影響，同時(shí)探讨漿體ｐＨ對緩凝效果的(de)影響。實驗結果表明，檸檬酸的(de)緩凝效果相最好，但其對脫硫建築石膏的(de)強度損耗也(yě)最大(dà)；檸檬酸的(de)緩凝效果在(zài)堿性條件下達到(dào)最佳；脫硫建築石膏中摻加緩凝劑，在(zài)一(yī / yì ／yí)定程度上(shàng)改變了(le／liǎo)石膏水化溫度峰值的(de)大(dà)小和(hé / huò)時(shí)間。脫硫建築石膏材料已廣泛應用于(yú)建築行業，是(shì)由于(yú)其可循環持續利用的(de)特性，并具有較強的(de)環保性能。但凝結硬化時(shí)間短的(de)缺點，大(dà)大(dà)限制了(le／liǎo)石膏的(de)施工工藝，因此需要(yào / yāo)添加緩凝劑來(lái)改善其性能，讓石膏漿體保持較長時(shí)間的(de)可塑性能，有助于(yú)提高脫硫建築石膏的(de)可操作性以(yǐ)及施工性，這(zhè)也(yě)是(shì)目前建築上(shàng)對石膏建材研究的(de)重點内容。雖然緩凝劑能緩解凝結時(shí)間，但是(shì)也(yě)能夠在(zài)一(yī / yì ／yí)定範圍内降低材料強度。因此選擇合适的(de)緩凝劑來(lái)提升脫硫建築石膏性能具有很大(dà)的(de)研究意義。緩凝劑的(de)作用機理是(shì)降低溶液中石膏溶出(chū)率，離子(zǐ)吸附到(dào)脫硫石膏表面，形成難溶性化合物限制了(le／liǎo)石膏離子(zǐ)結晶。緩凝劑在(zài)延長漿體凝結時(shí)間的(de)同時(shí)，會給石膏硬化體的(de)強度帶來(lái)負面影響，故在(zài)研究過程中，需綜合考慮石膏漿體的(de)泌水性能、石膏硬化體的(de)力學性能等本次實驗主要(yào / yāo)通過研究不(bù)同種類的(de)緩凝劑，檸檬酸、酒石酸和(hé / huò)三聚磷酸鈉對脫硫建築石膏性能産生的(de)影響，分析其對石膏凝結時(shí)間、水化溫度及強度等性能的(de)影響，選擇最合适的(de)緩凝劑來(lái)提升脫硫建築石膏的(de)性能，滿足工業生産的(de)操作化要(yào / yāo)求。01 原材料與實驗方法１.１ 原材料所用材料主要(yào / yāo)爲(wéi / wèi)脫硫建築石膏、生石灰、硼酸铵、液體石蠟、石蠟乳化劑、自來(lái)水等。脫硫建築石膏爲(wéi / wèi)蘇州中電生産，細度≥１４０目，經實驗測得其标準稠度水膏比爲(wéi / wèi)６６％ ，初凝、終凝時(shí)間分别爲(wéi / wèi)１０ｍｉｎ、１５ｍｉｎ；檸檬酸、酒石酸、三聚磷酸鈉，均爲(wéi / wèi)市購。１.２ 實驗方法（１）試塊養護條件：試件成形後在(zài)标養條件下養護，再放入（４０ ± ５）℃的(de)恒溫幹燥箱中烘幹至恒重。（２）脫硫建築石膏性能測試：建築石膏凝結時(shí)間、标準稠度、強度測定參照《建築石膏》ＧＢ９７７６ － ８８進行。（３）ｐＨ值調節與測定使用稀鹽酸（２ｍｏｌ ／ Ｌ）、氫氧化鈉溶液（２ｍｏｌ ／ Ｌ）來(lái)調節漿體的(de)ｐＨ，用ｐＨ計來(lái)測定漿體ｐＨ。（４）水化溫度的(de)測定将一(yī / yì ／yí)定體積攪拌均勻的(de)石膏漿倒入燒杯，然後用棉布包裹，使其達到(dào)保溫的(de)效果。用棉布覆蓋燒杯口，留洞插入溫度計，溫度計底端直接接觸石膏漿體，連續測定不(bù)同時(shí)間漿體溫度。02 實驗結果分析２.１ 不(bù)同摻量緩凝劑的(de)緩凝效果圖１、圖２分别爲(wéi / wèi)不(bù)同摻量的(de)三種緩凝劑對脫硫建築石膏初凝、終凝時(shí)間影響。由圖可知，随着緩凝劑摻量的(de)不(bù)斷增加， 石膏的(de)凝結時(shí)間也(yě)在(zài)持續的(de)延長，說(shuō)明三種緩凝劑都有一(yī / yì ／yí)定的(de)緩凝效果。其中，檸檬酸的(de)緩凝效果最爲(wéi / wèi)突出(chū)，檸檬酸摻量爲(wéi / wèi)０． １０％時(shí)漿體初、終凝時(shí)間分别爲(wéi / wèi)５１ｍｉｎ、９２ｍｉｎ；摻量爲(wéi / wèi)０． ４０％時(shí)，初、終凝時(shí)間可達１１２ｍｉｎ、１８１ｍｉｎ，幾乎是(shì)摻量爲(wéi / wèi)０． １０％時(shí)的(de)兩倍。酒石酸摻量爲(wéi / wèi)０． １０％時(shí)，漿體初、終凝時(shí)間分别爲(wéi / wèi)３３ｍｉｎ、４１ｍｉｎ；摻量爲(wéi / wèi)０． ４０％ 時(shí)漿體的(de)初、終凝時(shí)間分别爲(wéi / wèi)３７ｍｉｎ、４６ｍｉｎ，緩凝效果較差，且随着摻量的(de)增長，緩凝效果趨于(yú)平緩。對比三種緩凝劑，檸檬酸的(de)凝緩效果最佳，其次是(shì)三聚磷酸鈉，最後的(de)是(shì)酒石酸。２．２ 緩凝劑對石膏硬化體強度的(de)影響不(bù)同摻量緩凝劑對脫硫建築石膏砌塊強度的(de)影響見圖３和(hé / huò)圖４，由圖可知，緩凝劑對脫硫建築石膏的(de)強度具有嚴重的(de)負面影響。随着緩凝劑用量的(de)增多，抗壓強度、抗折強度均有所降低。由圖３、圖４可知，在(zài)添加檸檬酸、三聚磷酸鈉時(shí)，緩凝劑摻量對砌塊強度影響十分明顯。檸檬酸作用于(yú)脫硫建築石膏，對其抗折強度的(de)影響最爲(wéi / wèi)顯著。檸檬酸的(de)用量越是(shì)增多，脫硫建築石膏的(de)強度損耗越顯著。三種不(bù)同緩凝劑對石膏砌塊強度的(de)影響程度，檸檬酸＞三聚磷酸鈉＞酒石酸。２.３ ｐＨ值對緩凝劑緩凝效果的(de)影響以(yǐ)檸檬酸爲(wéi / wèi)例，研究在(zài)不(bù)同的(de)ｐＨ值下，檸檬酸對脫硫建築石膏緩凝效果的(de)影響，從而(ér)找到(dào)合适的(de)ｐＨ值。采用氫氧化鈉、 鹽酸改變漿體的(de)酸堿度，将０． １０％的(de)檸檬酸加入拌和(hé / huò)水中，監測在(zài)不(bù)同ｐＨ值下石膏漿體的(de)初、終凝時(shí)間。圖５爲(wéi / wèi)不(bù)同ｐＨ值對０． １０％摻量檸檬酸石膏漿體凝結時(shí)間的(de)影響。從圖５可以(yǐ)看出(chū)，檸檬酸緩凝效果最好的(de)是(shì)ｐＨ值在(zài)７ ～ ９之(zhī)間，而(ér)且凝結時(shí)間在(zài)ｐＨ值爲(wéi / wèi)８． ２時(shí)達到(dào)了(le／liǎo)頂點。雖然當ｐＨ值大(dà)于(yú)９時(shí)，曲線是(shì)有下降的(de)趨勢，但對比酸性條件下的(de)緩凝效果，依然十分顯著。因此檸檬酸對石膏漿體的(de)緩凝效果在(zài)堿性條件下可達到(dào)最佳。檸檬酸的(de)緩凝效果之(zhī)所以(yǐ)會受到(dào)ｐＨ的(de)影響，主要(yào / yāo)是(shì)因爲(wéi / wèi)檸檬酸在(zài)不(bù)同酸性條件下電離出(chū)Ｈ ＋ ，分别形成檸檬酸根離子(zǐ)和(hé / huò)檸檬酸氫根離子(zǐ)，酸根離子(zǐ)和(hé / huò)石膏中的(de)Ｃａ２ ＋結合形成穩定性不(bù)同的(de)檸檬酸鈣。在(zài)ｐＨ值爲(wéi / wèi)７ ～ ９時(shí)，酸根離子(zǐ)與Ｃａ２ ＋形成的(de)配合物穩定性最高，從而(ér)達到(dào)延長漿體凝結時(shí)間的(de)效果，故緩凝效果最好。２.４ 緩凝劑對水化溫升影響石膏水化過程是(shì)一(yī / yì ／yí)個(gè)放熱過程，随着時(shí)間的(de)增加，溫度曲線可以(yǐ)用石膏的(de)水化速度來(lái)表示。在(zài)水化的(de)同時(shí)會産生水化熱，石膏的(de)溫度會得到(dào)提升。脫硫建築石膏的(de)水化放出(chū)的(de)熱量十分突出(chū)，石膏放熱的(de)速度也(yě)非常快。所以(yǐ)需要(yào / yāo)在(zài)保溫環境下進行實驗，故燒杯需要(yào / yāo)棉布的(de)包裹達到(dào)保溫效果，盡量減少熱量的(de)損失。選擇緩凝效果适中的(de)三組配比，将脫硫石膏分别和(hé / huò)０． ２０％檸檬酸、０． １０％的(de)三聚磷酸鈉和(hé / huò)０． １０％酒石酸混合制成石膏淨漿，測定凝結時(shí)間同時(shí)記錄溫度變化。表１爲(wéi / wèi)不(bù)同緩凝劑對脫硫建築石膏凝結時(shí)間的(de)影響。圖６爲(wéi / wèi)不(bù)同緩凝劑條件下脫硫建築石膏的(de)水化溫升曲線圖。石膏漿體的(de)水化溫度曲線直接反應了(le／liǎo)石膏的(de)水化過程。脫硫建築石膏的(de)水化過程實際上(shàng)是(shì)一(yī / yì ／yí)個(gè)放熱過程，共分爲(wéi / wèi)五大(dà)階段。首先，石膏與水結合，石膏水合物達到(dào)固定的(de)溫度（初始階段）；然後水化溫度生長緩慢（誘導期）；之(zhī)後水化溫度快速增加，在(zài)一(yī / yì ／yí)定時(shí)間内迅速增長（加速期）；達到(dào)固定的(de)溫度，增長的(de)速率降低（減速期）；最後溫度表現爲(wéi / wèi)下降趨勢（結束期）。由表１和(hé / huò)圖６可以(yǐ)發現，随着時(shí)間的(de)增加，水化過程放出(chū)的(de)熱量快速增加，０． ２０％摻量檸檬酸條件下，脫硫建築石膏漿液的(de)初凝時(shí)間最長，峰值溫度出(chū)現的(de)最遲。０． １０％摻量酒石酸條件下，石膏緩凝時(shí)間短，峰值溫度出(chū)現的(de)比較早。而(ér)沒有添加緩凝劑的(de)空白樣本身初凝時(shí)間最短，它的(de)峰值溫度出(chū)現的(de)最早。凝結時(shí)間越短，石膏漿體的(de)峰值溫度出(chū)現的(de)越早且溫度越高，反之(zhī)亦然。所以(yǐ)初凝時(shí)間和(hé / huò)峰值溫度呈對應的(de)關系。03 結論（１）通過對比實驗結果，三種緩凝劑均有一(yī / yì ／yí)定的(de)緩凝效果， 其中檸檬酸緩凝效果最好，硬化體也(yě)強度損失最大(dà)，其次是(shì)三聚磷酸鈉，最後是(shì)酒石酸。同時(shí)，酒石酸對石膏硬化體的(de)強度影響最小。在(zài)工程應用中，可根據實際情況選擇不(bù)同的(de)緩凝劑配合施工。（２）漿體ｐＨ值的(de)會直接影響檸檬酸的(de)緩凝效果，在(zài)ｐＨ值爲(wéi / wèi)７ ～ ９時(shí)檸檬酸的(de)緩凝效果最好，故檸檬酸在(zài)堿性環境下的(de)緩凝效果最好。（３）脫硫建築石膏的(de)水化過程中是(shì)的(de)一(yī / yì ／yí)個(gè)放熱過程，在(zài)其中添加檸檬酸等緩凝劑會導緻脫硫建築石膏水化放熱的(de)誘導階段産生了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)定程度的(de)延遲，從而(ér)導緻峰值的(de)出(chū)現時(shí)間推遲。故凝結時(shí)間越短，峰值溫度出(chū)現越早，同時(shí)峰值溫度越高。