减水剂与磷建筑石膏适应性研究

减水剂与磷建筑石膏适应性研究

1张俊 2周元圣

1苏州市兴邦化学建材有限公司 江苏苏州 215000

2苏州市产品质量监督检验院 江苏苏州 215000

摘要：本研究聚焦减水剂与磷建筑石膏的适应性问题。通过分析减水剂作用机理，探讨影响适应性的因素，如减水剂种类、石膏性质等。运用净浆流动度、凝结时间测定等方法进行研究，提出改善措施，包括选择合适减水剂、优化石膏预处理工艺等，为磷建筑石膏的高效应用提供理论与实践支持。

关键词：减水剂；磷建筑石膏；适应性

引言：在建筑材料领域，磷建筑石膏应用广泛，但其工作性能有待优化。减水剂作为改善材料性能的关键外加剂，其与磷建筑石膏的适应性研究至关重要。深入了解二者的适应性，能够有效提升磷建筑石膏制品的质量和施工效率，降低成本，拓展其应用范围。本研究旨在系统探究影响减水剂与磷建筑石膏适应性的因素及内在机制，通过科学的实验方法与分析手段，为建筑材料的合理使用与创新发展提供理论依据和实践指导。

1减水剂的作用机理

减水剂是一种表面活性剂，在磷建筑石膏体系中发挥着关键作用。其分子由亲水基团和疏水基团构成。在拌合时，减水剂分子吸附于石膏颗粒表面，亲水基团朝向水相，使颗粒表面 ζ 电位升高，产生静电斥力，令石膏颗粒相互分散，从而增加流动性。同时，减水剂降低了水的表面张力，使水更易浸润石膏颗粒，改善了拌合性能。此外，它还能调节石膏的结晶过程，使晶体生长更均匀，优化微观结构，在提高工作性的同时，也有助于增强石膏制品的强度与耐久性。

2影响减水剂与磷建筑石膏适应性的因素

2.1减水剂种类

不同类型的减水剂，其化学结构和性能特点存在差异，与磷建筑石膏的适应性也有所不同。常见的减水剂包括萘系减水剂、聚羧酸系减水剂、木质素磺酸盐减水剂等。萘系减水剂具有减水率较高、价格相对较低等优点，但与磷建筑石膏的适应性可能会受到其分子结构中磺酸基含量和分布的影响。聚羧酸系减水剂具有高减水率、低掺量、良好的保坍性和适应性等优势，其分子结构中的羧基和聚氧乙烯侧链能够与石膏颗粒表面形成较强的吸附作用，但对原材料的质量和使用环境要求相对较高。木质素磺酸盐减水剂具有一定的缓凝作用，但其减水效果相对较弱，且可能会引入较多的杂质，对石膏制品的性能产生一定的影响。

2.2磷建筑石膏的性质

2.2.1颗粒特性

磷建筑石膏的颗粒形状、粒径分布和比表面积等会影响其与减水剂的相互作用。颗粒形状不规则、粒径分布不均匀或比表面积较大的石膏，其需水量相对较高，对减水剂的吸附能力也较强，可能会导致减水剂的掺量增加，甚至出现适应性不良的情况。

2.2.2杂质含量

磷建筑石膏中常含有一些杂质，如磷、氟、有机物等。这些杂质会影响石膏的结晶过程和表面性质，进而影响其与减水剂的适应性。例如，磷杂质可能会与减水剂分子发生化学反应，降低减水剂的有效性；有机物杂质可能会吸附在石膏颗粒表面，阻碍减水剂的吸附，导致工作性能下降。

2.2.3结晶水含量

磷建筑石膏的结晶水含量对其水化反应和工作性能具有重要影响。结晶水含量过高或过低都可能导致石膏的凝结时间异常，与减水剂的适应性变差。

2.3减水剂掺量

减水剂的掺量是影响其与磷建筑石膏适应性的关键因素之一。掺量过低时，可能无法达到预期的减水效果和工作性能改善效果；而掺量过高时，可能会导致石膏的凝结时间延长、强度降低，甚至出现泌水、离析等现象。因此，需要通过试验确定合适的减水剂掺量，以实现最佳的适应性和性能优化。

2.4环境条件

2.4.1温度

环境温度对减水剂与磷建筑石膏的适应性有显著影响。在高温环境下，石膏的水化反应速度加快，减水剂的分散效果可能会受到影响，导致工作性能下降；在低温环境下，石膏的水化反应减缓，可能需要调整减水剂的掺量或种类，以保证拌合料的工作性能和凝结时间符合要求。

2.4.2湿度

湿度对磷建筑石膏的干燥硬化过程有一定影响，进而影响其与减水剂的适应性。在高湿度环境下，石膏制品的干燥速度变慢，可能会导致强度发展缓慢，此时需要考虑选择具有良好保水性能的减水剂，以保证石膏在潮湿环境下的性能稳定。

3减水剂与磷建筑石膏适应性的方法

3.1净浆流动度测试

净浆流动度是衡量减水剂对磷建筑石膏分散效果的重要指标之一。通过测定不同减水剂掺量下磷建筑石膏净浆的流动度，可以直观地反映减水剂与石膏的适应性。具体操作方法为：将一定量的磷建筑石膏与适量的水混合，加入规定掺量的减水剂，搅拌均匀后，倒入截锥圆模中，提起圆模，测量水泥净浆在平板玻璃上的扩散直径，以毫米表示净浆流动度。通常，净浆流动度越大，说明减水剂对石膏的分散效果越好，适应性越强。

3.2凝结时间测定

凝结时间是磷建筑石膏的重要性能指标之一，减水剂的加入可能会对其产生影响。采用维卡仪测定磷建筑石膏在加入减水剂前后的初凝时间和终凝时间，观察凝结时间的变化情况，以评估减水剂与石膏的适应性。如果减水剂导致石膏的凝结时间过长或过短，都可能影响其施工性能和制品质量，说明适应性存在问题。

3.3强度测试

通过制作磷建筑石膏试件，分别测试未掺减水剂和掺有不同减水剂的试件在不同龄期的抗压强度和抗折强度，分析减水剂对石膏强度的影响。合适的减水剂应能在提高石膏工作性能的同时，不降低或能适当提高其强度。若减水剂导致石膏强度明显降低，可能因其与石膏的适应性不佳，影响了石膏的水化过程和晶体结构形成。

3.4微观结构分析

利用扫描电子显微镜（SEM）、X 射线衍射（XRD）等现代微观测试技术，对磷建筑石膏在掺入减水剂前后的微观结构进行分析。观察石膏晶体的形态、大小、分布以及晶体间的结合情况，从微观角度揭示减水剂对石膏水化过程和结构形成的影响机制，进一步深入了解减水剂与磷建筑石膏的适应性。例如，SEM 图像可以直观地显示石膏晶体的生长情况和团聚状态，XRD 图谱可以分析石膏的物相组成和结晶度变化，为适应性研究提供微观层面的依据。

4改善减水剂与磷建筑石膏适应性的措施

4.1选择合适的减水剂

根据磷建筑石膏的特性、使用环境和工程要求，综合考虑减水剂的减水率、保坍性、适应性、价格等因素，选择性能优良、与磷建筑石膏适应性好的减水剂。对于杂质含量较低、颗粒分布较均匀的磷建筑石膏，聚羧酸系减水剂可能是较好的选择；而对一些对成本控制较严格且对工作性能要求不太高的情况，萘系减水剂经过适当的调整和优化也可使用。选择减水剂时，还应进行充分的试验验证，确保其在实际应用中的效果。

4.2优化磷建筑石膏的预处理工艺

对磷建筑石膏进行预处理，如通过水洗、浮选、筛分等方法去除其中的杂质，改善颗粒特性，提高其纯度和均匀性。这样可减少杂质对减水剂作用效果的干扰，增强减水剂与石膏的适应性。如，采用水洗工艺可有效降低磷建筑石膏中的磷、氟等杂质含量，使石膏的表面性质更加稳定，有利于减水剂的吸附和分散作用，从而提高石膏制品的质量和性能。

4.3调整外加剂掺量

通过试验确定减水剂的最佳掺量，并根据实际情况进行适当调整。在保证磷建筑石膏工作性能和强度满足要求的前提下，尽量降低减水剂的掺量，以避免因掺量过高而导致的凝结时间异常、强度降低等问题。同时，还可考虑复配其他外加剂，如缓凝剂、保水剂等，协同改善磷建筑石膏的性能和与减水剂的适应性。如，高温环境下，可适当增加缓凝剂的掺量，以延长石膏的凝结时间，保证施工操作的顺利进行；干燥环境下，增加保水剂的掺量，提高石膏的保水性，防止干燥收缩裂缝的产生。

结语：

据上文分析可知，随着建筑行业的蓬勃发展，减水剂与磷建筑石膏适应性的研究意义愈发凸显。本研究深入剖析了二者适应性的影响因素及应对策略，期望能为建筑材料领域的科研工作者和从业者提供有益参考。未来，随着技术的持续进步，我们应进一步探索优化方案，致力于开发出更具适应性的减水剂产品和磷建筑石膏预处理工艺，从而推动绿色建筑材料的广泛应用，助力建筑行业迈向可持续发展的新征程。

参考文献：

[1]李龙,李北星,陈鹏博等.外加剂对磷建筑石膏的改性及其机理研究[J].硅酸盐通报,2022,41（7）：2400-2410.

[2]张彪,郑光亚,刘家宁等.减水剂对磷石膏基建筑石膏性能的影响[J].硅酸盐通报，2020,39（5）：1540-1546.