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本课题主要研究石膏抹面材料的各种外加剂及其作用,外加剂对石膏抹面材料的性能和成本影响很大,外加剂的性能及掺量,在很大程度上决定了石膏抹面材料的施工性能和使用性能。掺加缓凝剂使石膏的凝结时间延长,保证了石膏抹面材料在施工过程中有足够的可操作时间;掺加减水剂可以同时保证石膏抹面材料良好的浆体流变性和较高的硬化体强度;掺加保水剂可以保证石膏抹面材料上墙后的性能与强度的发展。如同混凝土外加剂给混凝土带来高强高性能一样,石膏外加剂的开发应用必将对高性能石膏基材料和制品产生积极而深刻的影响。
由于缺乏石膏外加剂理论的指导,应用中往往盲目使用混凝土外加剂,造成高效外加剂适应性差,使用效率低,极大地制约了外加剂在石膏基材料中的广泛应用,也阻碍了石膏建材的发展。针对以上问题,本课题立足于基础研究,对缓凝剂、减水剂和保水剂在石膏抹面材料中应用的一些基本理论和关键技术问题展开了系统的研究。对石膏外加剂分子结构与性能的关系、外加剂吸附特性、吸附膜结构与性能、外加剂对水化速率与硬化体微结构的影响进行了深入、系统的研究,揭示了石膏外加剂的作用本质及其内在规律。明确了外加剂的使用范围和使用方法,对石膏外加剂的生产和应用具有一定的指导意义。
通过研究不同种类的缓凝剂、减水剂及保水剂对建筑石膏的凝结时间、硬化体强度、粘结强度、浆体流变性以及软化系数等指标的影响,找出了更适合石膏抹面材料体系的缓凝剂、减水剂及保水剂,并揭示了各外加剂对石膏凝结时间、硬化体强度、粘结强度、浆体流变性以及软化系数等指标的影响规律;分别研究了石膏细度、系统的pH值、外加剂掺加工艺等对外加剂作用效果的影响。
研究了石膏硬化体的晶体形貌和内部孔隙状况,缓凝剂的掺入使石膏晶体形貌由针状变为斜方板状或短柱状,硬化体的孔隙率增大,孔径粗化,导致硬化体强度降低;减水剂使石膏晶体的针状形貌变的更细,晶体之间搭接更密实,石膏硬化体的孔隙率大幅度降低,孔径明显细化,最终导致硬化体强度的提高;保水剂掺入后石膏晶体变的粗大,结晶更完整,孔隙率有所增大。研究表明,建筑石膏的强度与其孔隙率、孔结构有密切关系。
通过研究未掺及掺加缓凝剂的石膏浆体在不同时间的水化率和水化温度,考察了各缓凝剂对石膏水化进程的影响,研究认为缓凝剂只延缓了石膏水化的诱导期,而对其它水化阶段基本没有影响。通常的缓凝剂都与石膏发生化学反应,生成不溶或难溶物质,覆盖于石膏颗粒的表面,而延缓了石膏的水化,进而起到缓凝效果;骨胶的缓凝作用是通过其与水形成的胶体覆盖于晶粒表面表现出来。减水剂并不与石膏发生化学反应生成新的水化产物,其作用机理主要为减水剂在固-液界面的吸附,改变了固-液界面的性质,产生静电斥效应或空间位阻效应而使颗粒分散,其中空间位阻效应分散效果更佳,且具有较强的流动性保持能力。保水剂大都是靠分子中的某些亲水基团拉住水分,起到保水的作用。