黄洪财[1]2008年在《矿物掺合料与化学外加剂对建筑石膏的改性研究》文中研究说明建筑石膏是一种可以循环利用、环保、节能型建筑材料,通过外加剂对其进行改性,以提高材料性能,降低成本,是目前石膏建材的研究发展方向之一。本文研究了几种矿物掺合料(粉煤灰、矿粉、水泥,激发剂生石灰)和化学外加剂(减水剂为木质素磺酸盐MG、萘系FDN和聚羧酸系KH;缓凝剂为无机盐类NP、有机酸类CR、有机糖盐类PT和蛋白质类GJ)对建筑石膏的物理性能和工作性能的影响,并研究了矿物掺合料与不同缓凝剂在建筑石膏胶凝材料中的相容性问题,探讨了其水化过程与相应的影响机理,主要工作及成果如下:1.矿物掺合料对建筑石膏性能的影响粉煤灰、矿粉、水泥叁种矿物掺合料掺加到建筑石膏胶凝材料中,石膏对粉煤灰、矿粉的28天活性激发较弱,当水泥掺入以后,建筑石膏复合胶凝材料中粉煤灰的活性激发有显着的效果。粉煤灰和矿粉对凝结时间具有一定的延长作用,而水泥则具有缩短作用;矿粉、水泥有利于增加体系的流动度,而粉煤灰则具有减弱作用。激发剂的加入,可使矿物料-建筑石膏复合胶凝材料体系的凝结时间延长,流动度增大,但弱化了材料早期3天强度。矿物料粉煤灰、水泥的加入对建筑石膏胶凝材料的体系稳定性影响相对较小,激发剂的加入可以显着的增加体系的膨胀性,激发剂与粉煤灰、水泥复掺到建筑石膏胶凝材料中,可使材料的体积发生强烈的膨胀,且体积膨胀主要的发生在水化龄期20天以前。2.化学外加剂对建筑石膏性能的影响掺聚羧酸类减水剂KH水化体系的流动度最大,其次的为萘系FDN,最差的为木质素类MG;萘系FDN对建筑石膏水化体系初始流动度的改善性能最好,最差的为聚羧酸类KH。木质素类MG对建筑石膏凝结时间的影响最大,其次的为聚羧酸类KH,萘系FDN减水剂对建筑石膏的凝结时间几乎的没有影响,且减水剂的缓凝作用越强,流动度平稳段的保持时间越长。在减水剂的掺量为0.5%～2.0%的范围内,水固比不变的情况下,建筑石膏硬化体28天的强度随减水剂掺量的增加而降低,掺萘系FDN硬化体的强度降低的最小。在同等掺量的情况下,缓凝剂对建筑石膏缓凝效果的作用顺序是:有机酸类缓凝剂CR＞有机糖盐类缓凝剂PT＞无机盐类缓凝剂NP＞蛋白质类缓凝剂GJ。小掺量的蛋白质类缓凝剂GJ对建筑石膏具有一定的增强作用,在掺量＞0.10%的情况下,建筑石膏28天强度随着缓凝剂掺量的增加而降低,强度降低幅度的顺序是:掺有机酸类缓凝剂CR＞有机糖盐类缓凝剂PT＞无机盐类缓凝剂NP＞蛋白质类缓凝剂GJ。结合复合胶凝材料体系水化的形貌特征可以发现,外加剂对建筑石膏缓凝效果作用越强,则对水化后的晶体形貌影响越大,晶体的径长比也越大。3.矿物参合料与化学外加剂相容性的影响在不同缓凝剂掺加的有不同矿物掺合料的建筑石膏胶凝材料体系28天强度中,掺无机盐类NP和有机酸类CR两种缓凝剂的体系,其强度随着一定量激发剂和矿物料水泥的加入而增加,而掺有机糖盐类PT和蛋白质类GJ两种缓凝剂的体系,其强度随着一定量激发剂的加入而降低。激发剂的掺入均能使掺四种缓凝剂体系的凝结时间有所延长,矿物料水泥与激发剂的混合可使掺有机酸类缓凝剂CR体系的凝结时间有较大的延长。激发剂对掺有机糖盐类缓凝剂PT体系的流动度则具有减弱作用,FDN减水剂对掺蛋白质类GJ缓凝剂体系流动度的增强作用效果不佳。激发剂与缓凝剂的复掺对建筑石膏胶凝材料体系强度的影响与体系中二水石膏晶体形状以及粉煤灰的激发效果有关。
杨学腾[2]2016年在《离子对石膏结构与性能的影响研究》文中研究表明副产石膏是工业生产中由化学反应生成的以二水硫酸钙或无水硫酸钙为主要成分的废弃物。利用副产石膏生产建筑石膏粉,制备石膏基建筑材料是其有效利用途径之一。然而由于副产石膏中大量的杂质(Na~+、K~+、Mg~(2+)、Al~(3+)、F~-、Cl-及磷酸盐)对其性能与应用的不利影响,使得副产石膏资源化利用率难以提高。二水石膏是石膏基建筑材料主要的水化产物,其结构与形貌是材料性能的主要决定因素,针棒状二水石膏晶体有利于紧密搭接,对制品抗折强度有利;短柱状二水石膏晶体有利于紧密堆积,对制品抗压强度有利。石膏基建筑材料的生产中,都会加入缓凝剂来提高施工可操作性,但缓凝剂的加入使得针棒状的二水石膏晶体变为板状、片状,导致晶体之间搭接程度降低、内部孔隙率增大、制品强度降低。本文利用XRD、SEM等测试表征方法,系统研究了Na~+、K~+、Mg~(2+)、Al~(3+)、F~-、Cl-及PO_4~(3-)等离子种类与掺量,对二水石膏结晶结构、形貌的影响;研究了柠檬酸与叁聚磷酸钠两种缓凝剂对建筑石膏的缓凝机理,并制备出一种高性能复合缓凝剂。结论如下:(1)Na~+、K~+、Mg~(2+)、Al~(3+)等阳离子会选择性的吸附到石膏晶体(020)晶面,对其衍射峰强度及位置造成一定的影响,使其结晶度与晶面间距发生不同程度变化;相同掺量的K~+、Mg~(2+)、Al~(3+)对石膏晶体(020)晶面衍射峰强度及位置偏移的影响作用排序为K~+>Al~(3+)>Mg~(2+),这是由于Mg~(2+)与Ca~(2+)离子半径最为接近、价态相同,Mg~(2+)很可能代替Ca~(2+)进入石膏晶格,对石膏晶体结构影响程度最小;(2)Na~+、K~+掺量大于1.0%时,出现少量片状的二水石膏晶体,这是由于Na~+、K~+会与石膏晶体表面Ca~(2+)、SO_4~(2-)生成不稳定的复盐颗粒,附着在石膏晶体(020)晶面表面,复盐颗粒分解形成的二次硫酸钙,可以作为二水石膏晶种诱导石膏晶体在该方向的生长;而Mg~(2+)、Al~(3+)对针棒状的二水石膏晶体影响程度不大;(3)F~-、Cl-、PO_4~(3-)等阴离子会与晶体表面的Ca~(2+)化学反应,生成CaF2、Ca3(PO4)2沉淀,覆盖在(111)晶面,抑制晶体c轴方向的生长,使针棒状的石膏晶体变为板状、片状、块状等不规则的晶体外形;而(020)晶面的相对生长速率变大,结晶度提高;相同掺量下,磷酸盐对石膏结晶结构与生长抑制作用的影响排序为PO_4~(3-)>HPO_4~(2-)>H_2PO_4~-;(4)柠檬酸与叁聚磷酸钠的加入,都会使针棒状的石膏晶体变为长径比很小的厚板状、块状等疏松的晶体外形;二者的缓凝机理不同,XRD分析表明柠檬酸与石膏晶体表面的Ca~(2+)络合反应生成稳定的络合物柠檬酸钙,覆盖在二水石膏晶体表面,抑制了二水石膏晶体的长大过程;而叁聚磷酸钠与石膏晶体表面的Ca~(2+)化学反应生成难溶的磷酸钙沉淀,覆盖在半水石膏晶体与二水石膏晶核的表面,抑制了半水石膏的溶解以及二水石膏临界晶核的形成过程,完全抑制了半水石膏的水化;(5)叁种缓凝剂对建筑石膏缓凝效果排序为:柠檬酸>叁聚磷酸钠>骨胶,骨胶对石膏硬化体的强度影响较小;正交试验得出的高性能复合缓凝剂配比为:柠檬酸0.06%、叁聚磷酸钠0、骨胶0.2%,该复合缓凝剂在延长建筑石膏凝结时间的同时,石膏硬化体7d抗压强度不会降低。
张晓然[3]2016年在《机喷抹灰石膏的制备及其性能研究》文中认为机械喷涂抹灰石膏不仅迎合了当今绿色、环保的装修主题,而且改变了传统以水泥基为胶凝材料的习惯,克服了传统抹灰材料干缩性大、粘结力差引起的开裂、空鼓等质量通病,且可节约工程总造价、节约人工费,加快工程施工进度。机喷抹灰石膏代替石灰砂浆和水泥砂浆抹灰是建筑墙面装饰装修的一个发展趋势,对其性能影响因素的系统研究,具有重要理论意义和实用价值。试验选用降解聚酰胺经钙盐化而成的缓凝剂A、韩国生产的蛋白质类缓凝剂B、国内生产的蛋白质类碱性缓凝剂C,研究其对建筑石膏标准稠度用水量、凝结时间、抗折强度、抗压强度等指标的影响,并结合过饱和度分析、SEM形貌分析、压汞法孔结构分析、水化速率、水化放热等对其作用机理进行研究;针对不同粘度等级的缓溶型、速溶型保水剂HPMC对建筑石膏标准稠度用水量、保水率、抗折强度、抗压强度、拉伸粘结强度等性能的影响;用最少的原材料种类制备出了性能良好的机喷抹灰石膏,研究了水膏比、缓凝剂掺量、HPMC掺量、浆体搅拌速率、膏砂比对机喷抹灰石膏流变性能的影响。研究表明:(1)叁种缓凝剂对建筑石膏标准稠度用水量影响程度由高到低的顺序为:B﹥C﹥A;叁种缓凝剂缓凝效果由高到低的顺序为A﹥C﹥B;叁种缓凝剂对建筑石膏强度破坏程度由高到低的顺序为B﹥C﹥A。低掺量0.02%~0.03%的缓凝剂A既可满足凝结时间要求又可最大限度的降低建筑石膏强度损失。(2)缓溶型HPMC较大程度的增大了建筑石膏标准稠度用水量,速溶型HPMC较大程度的提升了建筑石膏拉伸粘结强度,且对建筑石膏抗折强度和抗压强度破坏性较低,但保水效果不明显。100000Pa?s缓溶型HPMC综合性能较好,建议掺量为0.15%~0.2%。(3)将机喷抹灰石膏将凝结时间控制在1h左右,稠度控制在90mm~95mm,其工作性最佳。用浆体屈服应力、塑性黏度、触变性表征浆体流变性能,各影响因素对机喷抹灰石膏流变性能影响的顺序为水膏比>HPMC掺量>膏砂比>浆体搅拌速率>缓凝剂A掺量。(4)缓凝剂作用机理研究表明,缓凝剂降低了石膏浆体的过饱和度,过饱和度的降低带来石膏水化速率的减慢,使得结晶接触点少,晶体有充分的时间和空间生长,进而带来晶体结构的粗化、孔结构的恶化,最终导致石膏强度的降低。
吴莉[4]2002年在《缓凝剂对建筑石膏性能的影响和作用机理研究》文中进行了进一步梳理半水石膏凝结硬化很快，其初终凝时间为6～30分钟，可操作时间只有5～10分钟，往往不能满足石膏基材料的成型与施工的需要。选择适宜的缓凝剂及其掺量，可实现对石膏基材料凝结时间的大范围任意调节，满足不同施工工艺的要求。尽管石膏缓凝剂的用途广泛，但是对于它的影响因素、缓凝剂强度降低的内在原因和缓凝剂阻碍石膏水化形成缓凝作用的机理的研究粗浅，认识模糊。 本文对多种缓凝剂进行凝结时间测试，选择效果良好的羟基羧酸、无机盐和蛋白质类型的叁种缓凝剂：柠檬酸、多聚磷酸钠和骨胶，测定它们对石膏凝结时间、强度等宏观性能的影响，并分别研究pH值、石膏细度和石膏种类等因素对它们的缓凝效果的影响。通过对掺加缓凝剂后对石膏水化过程中的液相过饱和度、水化率和水化温度的测试，了解缓凝剂对石膏水化进程的影响。继而通过对孔结构和石膏硬化体晶体扫描电镜照片的观测，获得缓凝剂对石膏硬化体晶体形貌的影响和对孔结构的改变的信息，分析缓凝剂的带来石膏的微结构的变化，以及掺加缓凝剂带来石膏强度下降的原因所在。最后，光电子能谱的图谱的测试结果从微观的角度对缓凝剂的缓凝机理问题提供了支持条件，并综合各方面的测试结果和数据，对于缓凝剂的缓凝机理进行了一定的阐述。 实验结果分析表明：在掺加缓凝剂后石膏硬化体强度下降的原因在于缓凝剂降低了石膏的液相过饱和度，使结晶颗粒变大，使石膏的孔结构恶化，最终导致了宏观强度大幅度下降。 通过宏观到微观的分析，笔者认为，柠檬酸的缓凝作用的原因主要在于柠檬酸与钙形成络合离子，影响了二水石膏晶体的晶核长大过程；多聚磷酸钠与钙形成某种复盐，对于石膏晶体的溶解、成核和长大过程均有强烈的阻碍影响；骨胶则在于胶体对半水石膏的包裹和活性基团的化学吸附，使二水石膏晶体的成核和长大困难。然而缓凝机理问题是一个复杂而值得探讨的问题，深入到分子结构和化学反应的原理仍需设计多种微观实验来进行进一步的研究。
齐艳涛[5]2016年在《磷建筑石膏及抹灰石膏制备技术及性能研究》文中进行了进一步梳理磷石膏(Phosphogypsum)是湿法磷酸生产过程中的产生工业废渣,其主要成分二水硫酸钙(CaSO4·2H2O),另外也含有少量氟化合物、酸不溶物、铁铝化合物等杂质,与天然石膏和脱硫石膏性质相似。近年来随着高浓度磷复合肥产量提高,磷石膏的年排放量6800多万吨,有效利用率不足20%。磷石膏的大量排放与堆积给环境和耕地带来的巨大的压力,严重影响磷肥行业的可持续发展。为了提高磷石膏的综合利用率,确保磷肥工业的可持续发展和,提出将磷石膏用于建筑材料的综合应用,不仅解决了国家基础建设对建筑材料的需求,而且也为磷肥工业可持续发展的提供可能。但磷石膏含有害杂质较多,导致磷石膏品质波动不定,对其建材资源化发展极为不利。本论文研究希望通过合理的生产工艺和外加剂,提高磷石膏建材资源化综合利用率。(1)将磷石膏炒制成建筑石膏,研究煅烧制度对磷建筑石膏宏观性能的影响,通过建筑石膏凝结时间、力学性能和热分析等试验和经济性考虑,优化出最佳的煅烧温度、恒温时间和陈化时间,为工业生产提供参考依据。(2)调节磷建筑石膏凝结时间研究,通过硫酸钾、硫酸钠、天然石膏和磷石膏四种促凝剂;柠檬酸、骨胶、D-50和PE四种缓凝剂,为生产磷石膏制品和不同的施工要求,提供最佳的调凝剂及其掺量。(3)改善磷石膏耐水性研究,通过掺加有机硅直接改善磷石膏制品耐水性,然后用白水泥和碳酸钾,中和磷石膏中杂质和激发有机硅,对磷石膏制品耐水进一步提高。(4)制备抹灰石膏,通过各种外加剂,优化抹灰石膏配比。结果表明:(1)煅烧制度对磷石膏基本宏观性能的影响,陈化时间9d左右磷石膏标稠逐渐趋于稳定,使强度得到提高,陈化作用的效果明显;煅烧温度在180℃~190℃、恒温时间在2h~2.5h,炒制的磷石膏性能较好。(2)促凝剂硫酸盐比二水硫酸钙在缩短磷石膏凝结时间,更有明显效果,但硫酸盐对磷石膏强度损失较大,且硫酸钠使磷石膏泛碱现象十分严重。(3)缓凝剂D-50在60min内有较好的可控性,对磷石膏强度损失相比柠檬酸、骨胶等小;PE缓凝剂对磷石膏凝结时间在60min~200min内,呈有一定线性变化,但对磷石膏强度损失较大。(4)有机硅憎水剂可以显着的在24h内改善磷石膏制品耐水性,有机硅掺量1.0%的磷石膏2h时吸水率为0.75%,24h时吸水率为8.2%;激发剂白水泥掺量0.15%、碳酸钾掺量0.15%与1.0%有机硅复合比单掺有机硅的磷石膏吸水速率在24h~72h大大延缓,软化系数0.60,72h时吸水率为11.11%;磷石膏SEM显示,白水泥掺量0.15%、碳酸钾掺量0.15%与有机硅掺量1.0%复合时磷石膏水化产物比基准磷石膏和单掺加1.0%硅油的磷石膏结晶程度高,晶体排列更为紧密。(5)底层磷石膏基粉刷石膏的配方,缓凝剂为D-50掺量0.3%,YT8020型可再分散乳胶粉掺量为1.0%,甲基纤维素醚掺量1.0%,水膏比40%,磷建筑石膏:机制砂=40:60,配制的底层抹灰石膏的保水率很好,粘结强度高,强度值也高于标准值的要求。
邵东桥[6]2013年在《香妃墓琉璃砖破坏机理及防治方法研究》文中研究指明香妃墓是新疆最大的一处伊斯兰教陵墓建筑群,集大小、高低清真寺和教经堂、墓室为一体,始建于十七世纪中叶,为全国重点文物保护单位。整座建筑外墙用绿色琉璃砖饰面,具有浓郁的地方名族特色。香妃墓主墓室穹项北部琉璃面砖大多脱落,特别是穹窿顶半圆壳体大约1/2以下部分的琉璃面砖脱落非常严重。香妃墓主墓室穹顶结构上的琉璃砖区别于一般建筑墙体的瓷砖,由于琉璃砖自重大,并且粘结材料为未加任何外加剂的纯石膏,结构特殊等各种因素的作用引起的石膏粘结材料的破坏,导致琉璃砖脱落,因此必须研发新的石膏复合粘结剂,对防止琉璃面砖脱落,保护历史文物有着重要的意义。基于此,笔者在探究琉璃砖脱落破坏机理的基础上,通过室内试验研发了一种粘结强度高,柔性变形性能好的复合外加剂石膏粘结材料。本论文的主要研究内容和取得的研究成果有：(1)应用ANSYS有限元分析软件分别对砖砌墙体、石膏粘结剂、琉璃砖以及它们之间的相互作用进行热一结构耦合模拟分析,得出香妃墓主墓室穹顶墙体温度变化产生的位移、剪切力和应力。在高温、温差比较大、低温叁种情况下,石膏层及其石膏层与基层和琉璃砖粘结界面位置较易产生最大的应力,是最不利位置。(2)石膏层、石膏层与基层粘结界面和石膏层与琉璃砖粘结界面处的应力随石膏的弹性模量的增大而增大。因此增加建筑石膏的柔性变形性能,可以降低石膏粘结剂的弹性模量,增加柔性变形性能是减小温度应力的有效措施之一。(3)通过室内试验研究得到的复合外加剂石膏粘结材料能有效延长凝结时间,方便现场施工；粘结强度高,用于琉璃砖粘结能够保证粘结质量；吸水率低,具有更好的耐水性；更为重要的是其具有更好的柔性变形能力,可以减小由于温度及其变化引起的温度应力和变形,从而防止琉璃砖的脱落。(4)通过现场琉璃砖拉拔试验,验证了本文所选用的复合外加剂配比石膏粘结材料的拉拔强度最高,为最优配比。并且本文所采用的薄层技术和厚层技术相结合琉璃砖粘贴施工工艺要优于传统的厚层粘贴技术。
李青[7]2004年在《模型石膏的制备、性能及应用研究》文中研究指明我国陶瓷工业大多还在沿用大量的石膏模具，但是石膏材料的强度较低，耐水性差，吸水性不好，耐溶蚀性差(主要是泥浆的腐蚀)，表面硬度低，耐磨性差，所以这种石膏模的使用次数不高，有时还不能满足成形工艺的要求。对卫生洁具来说，一般只有60-80次，最长也只有100次。 针对以上模型石膏存在的问题，本课题首先采用天然建筑石膏作为模用石膏粉，分析了外加剂对模型石膏的改性作用；然后协同研究了不同种类的石膏、石膏不同相混合以及石膏细度变化对模型石膏性能的影响。考虑到陶瓷工业对石膏模具的特殊要求，本文选用多种外加剂如缓凝剂、减水剂、增强剂、防水剂、耐蚀剂、增强剂、消泡剂及一些耐磨填料进行一系列实验，通过比较其对模型石膏重要指标如流动性、膨胀率、耐蚀性、防水性、强度等的影响，分别找出对模型石膏改性效果较好的外加剂及其掺量；通过不同种类、石膏的不同相混合对模型石膏的影响，得出模型石膏性能较好的不同种类石膏、石膏不同相之间的配比；通过石膏细度变化对模型石膏性能的影响作用，找出模型石膏性能最好的细度范围；并推测它们工作原理，最后，通过对石膏硬化体晶体扫描电镜照片的观测，从微观的角度解释上述各因素对模型石膏的影响作用。然而，上述各种因素对模型石膏影响机理是个复杂而值得探讨的问题，深入到分子结构和化学反应的原理仍需多种微观实验来进行进一步的研究。 国外现在普遍采用α-半水石膏与β-半水石膏混合制成石膏模型，而我国都还普遍采用β-半水石膏为原材料，且各项性能指标都较低。我们对价格较低的β-半水石膏粉进行各项改性研究，希望以此为基础，再探讨α-半水石膏与天然建筑石膏、α-半水石膏与脱硫石膏混合以及生石膏与天然建筑石膏、无水石膏与天然建筑石膏混合对模型石膏的影响，还讨论了石膏细度对模型石膏的影响，所有的研究结果对我国陶瓷产业的发展有一定的借鉴意义。
瞿金东[8]2002年在《减水剂对建筑石膏性能的影响与作用机理研究》文中研究说明建筑石膏强度普遍较低，一个重要原因就是其实际拌和用水量远远大于其理论水化需水量，导致硬化体孔隙率增加，强度下降。掺加减水剂可以同时保证石膏良好的浆体流变性和较高的硬化体强度，是建筑石膏改性切实有效的途径。如同混凝土减水剂给混凝土带来高强高性能一样，石膏减水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。然而由于缺乏石膏减水剂理论的指导，应用中往往盲目使用混凝土减水剂，普遍存在“高效”减水剂低性能，造成高效减水剂的减水率低、流动度经时性损失大、增强效果不明显等缺陷。减水剂适应性差，使用效率低，极大地制约了它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，对减水剂在石膏应用中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深入、系统的研究，揭示石膏外加剂的作用本质及其内在规律。深入研究外加剂复合的互补、增强行为，揭示复合外加剂超迭效应的本质，建立石膏外加剂复配原理，为石膏高效多功能复合外加剂的研究与开发指明方向。明确外加剂的使用范围和使用方法，指导人们更加科学合理地使用外加剂。通过研究不同种类的减水剂对建筑石膏的浆体流变性和硬化体强度的影响，找到了适合石膏体系的减水剂，并揭示了减水剂对石膏强度的影响规律；通过研究石膏流动度经时变化，找到了石膏流动度损失的原因及抑制措施；通过研究影响减水剂作用效果的因素（石膏细度、PH值、减水剂掺法等），为减水剂的合理应用提供了理论指导。通过UV紫外-可见光谱对减水剂在石膏颗粒表面的吸附量及吸附等温曲线的测定，发现减水剂在石膏颗粒表面的吸附基本符合Langmuir吸附规律，存在一个饱和吸附量。通过对不同减水剂的吸附量、吸附层厚度比较，并结合Zeta-电位测试结果，揭示了不同减水剂与石膏的作用机理，认为FDN、SM等是静电斥力起作用，而AN3000等新型减水剂则使空间位阻和静电斥力共同作用。在对微观机理充分认识的基础上，论文作者提出了合成石膏减水剂的初步构想，具有一定的可行性。石膏硬化体的SEM晶体形貌和孔结构研究结果表明，减水剂对石膏晶体形貌<WP=5>基本没有影响，其影响主要是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。研究还表明，建筑石膏的强度与其孔隙率有密切的关系，而降低孔隙率的最佳途径就是掺加减水剂，降低石膏浆体拌合用水量。研究表明，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。
彭家惠[9]2004年在《建筑石膏减水剂与缓凝剂作用机理研究》文中提出石膏基材料是国际上推崇发展的绿色材料。我国是石膏资源大国，但石膏工业的技术经济水平非常落后。外加剂技术是提升石膏基材料技术经济水平、推动石膏行业科技进步的有效途径，也是高性能石膏基材料的核心技术。 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、外加剂对石膏水化进程与硬化体微结构及性能影响、缓凝剂负面影响及其作用机制、流动度经时损失及其抑制方法、减水剂助磨分散效应、外加剂作用效果的影响因素、外加剂复合效应进行了系统、深入的研究。 减水剂吸附量、分散性与建筑石膏比表面积正相关，适当增加建筑石膏比表面积可提高减水剂的使用效率。减水剂先掺法效果最好，滞后掺次之，同掺法最差。pH值对减水剂分散效果有一定影响，在弱碱性条件下减水剂分散效果最好。 FDN为物理吸附，吸附热为14.71 kJ/mol，吸附量较大，其饱和吸附量达12.67 mg/g，但吸附稳定性较差；HC为化学吸附，吸附热为20.85 kJ/mol，吸附量较小，其饱和吸附量为4.42 mg/g，但吸附稳定性较好。FDN在石膏表面为平躺吸附，阻碍石膏颗粒间聚集的空间位阻较小，其分散作用主要依靠ζ电位的静电斥力，而ζ电位则取决于FDN在石膏表面的首层吸附量。石膏快速水化形成的二水石膏晶体对静电斥力的屏蔽和FDN脱附使其分散能力迅速降低，宏观上表现为石膏流动度经时损失严重。HC在石膏表面为梳状吸附，吸附层支链的空间位阻较大，其分散作用为空间位阻与静电斥力效应协同作用，空间位阻受石膏水化影响较小，其分散稳定性较好，宏观上表现为石膏流动度经时损失较小。 减水剂吸附改变了石膏颗粒界面结构与电化学性质，通过双电层斥力效应和空间位阻效应发挥分散作用。直链结构的减水剂在石膏表面为平躺吸附，其分散作用主要依靠静电斥力。具有特殊支链结构的减水剂为梳状吸附，其分散作用为空间位阻效应与静电斥力效应的协同作用。静电分散作用决定于ζ电位大小，而ζ电位决定于减水剂分子结构与首层吸附量。静电分散的稳定性较差，空间位阻分散的稳定性较好，空间位阻与静电分散的协同作用可显著提高减水剂的分散能力和分散稳定性。 减水剂磨前掺入不仅具有良好的助磨作用，而且可显著提高石膏颗粒的吸附能力，改善石膏流变性和硬化体孔结构。这为减水剂作为功能组分制备高品质建筑石膏和石膏基材料提供了依据和工艺路线。 减水剂对石膏水化进程、水化产物形貌影响甚微，但可明显改善硬化体孔结构，使孔隙率降低，孔径细化，这正是减水剂增强的原因所在。 柠檬酸、多聚磷酸钠、骨胶对建筑石膏有显着的缓凝效果。pH值对缓凝剂作<WP=6>用效果有一定影响，柠檬酸在弱碱性条件下缓凝效果最好，多聚磷酸钠则适宜于碱性条件下使用，骨胶的缓凝作用对pH值不太敏感。建筑石膏细度增加，其凝结时间缩短，缓凝剂的缓凝效果变差，缓凝剂掺量应相应增加。缓凝剂对不同品种建筑石膏的缓凝效果存在显着差异，缓凝剂对天然石膏制备的建筑石膏的缓凝效果优于化学石膏，不同品种建筑石膏的适宜缓凝剂掺量应通过实验确定。缓凝剂延缓石膏的水化放热的加速阶段，延长水化诱导期，使水化放热峰值出现的时间推迟。缓凝剂降低建筑石膏早期水化率，但对最终水化率几乎没有影响。 缓凝剂降低胶结材液相过饱和度，特别是早期过饱和度，使二水石膏晶体粗化，削弱晶体间的接合，大孔比例明显增加，最可几孔径增大，孔结构恶化。晶体粗化和孔结构劣化是缓凝剂引起强度降低的根本原因。缓凝剂掺量与强度的关系并非线性，一般存在一个临界掺量，在该掺量以内，对强度影响较小，超过该掺量，强度损失显着加大。柠檬酸的临界掺量为0.05%，多聚磷酸钠为0.1%。蛋白质类缓凝剂对强度影响最小。提高液相过饱和度、采用复合缓凝技术、与减水剂复合，缓凝剂改性是克服缓凝剂降低强度的有效措施。 柠檬酸与二水石膏晶核(111)面钙离子络合，在晶核表面形成化学吸附层，抑制晶核生长，减缓其水化进程。磷酸盐类无机缓凝剂在水化初期与Ca2+形成难溶盐，覆盖在半水石膏和二水石膏晶核表面，阻碍半水石膏溶解和抑制二水石膏晶核生长。缓凝剂对石膏晶体(111)晶面的选择性吸附，改变了二水石膏晶体生长习性，c轴方向的生长被强烈抑制，使二水石膏晶体由针状变为短柱状。有机缓凝剂的缓凝作用取决于络合物的结构、稳定性，而无机缓凝剂的缓凝效果取决于难溶盐形成速率、比表面大小、覆盖层厚度等因素。蛋白质类缓凝剂作用机理与上述络合、沉淀覆盖机理有所不同。它在石膏体系中形成胶体，覆盖在二水石膏晶体表面，阻碍晶核长大，由此延迟水化进程，由于对各个晶面生长的抑制没有选择性，晶面有充分的时间发育生长，使二水石膏晶体出现明显粗化，但晶体形貌并未发生变化。
黄伟[10]2010年在《工业副产品石膏在建筑材料中的应用》文中研究指明工业副产品石膏的资源化利用越来越引起人们关注,本文以柠檬酸渣、钛石膏、烟气脱硫石膏(FGDG)叁种工业副产品石膏作为研究对象,通过化学成分分析、热分析和XRD测定等分析了它们的组成及结构,研究了它们在水泥和墙体材料中的应用。以柠檬酸渣、钛石膏、烟气脱硫石膏分别代替天然石膏作水泥缓凝剂,所配制的水泥SO_3含量为1.25%-2.75%,与掺天然石膏的SO_3含量相同的水泥物理性能进行了对比。结果表明,掺工业副产品石膏的水泥各项性能均符合相应国家标准;柠檬酸渣代替天然石膏作水泥缓凝剂时,其各龄期强度更高,柠檬酸渣的最佳掺量为4.9%;钛石膏代替天然膏作水泥缓凝剂时,其早期强度较高,但28d强度略低于掺天然石膏的试样强度,钛石膏的最佳掺量为6.7%;烟气脱硫石膏代替天然膏作水泥缓凝剂时,其强度性能略低于掺天然石膏的试样,烟气脱硫石膏的最佳掺量为4.78%。以工业副产品石膏掺入量、矿渣、矿渣的比表面积为因素,每个因素选取叁个水平,选用L_9(3~4)正交试验表。工业副产品石膏叁水平为3%,4%,5%;矿渣比表面积叁水平为353.8m~2/kg,367.9m~2/kg,392.3m~2/kg;矿渣叁水平为15%,20%,25%。探索工业副产品石膏代替天然石膏做水泥缓凝剂的可行性,实验结果表明,柠檬酸渣掺入量为4%、矿渣掺入量为25%、矿渣比表面积为353.8m~2/kg时,钛石膏掺入量为4%、矿渣含量为25%、矿渣比表面积为371.9m~2/kg时,烟气脱硫石膏掺入量为5%、矿渣掺入量为20%、矿渣比表面积为371.9m~2/kg时,各水泥性能最佳。以工业副产品石膏为主要原料进行了墙体材料制备及性能的试验研究,分别对所得建筑石膏的细度、凝结时间、2h力学强度等性能进行了试验测定,并与市售建筑石膏的性能进行了对比。柠檬酸渣去除自由水后,分别于130℃、140℃、150℃、155℃、160℃下炒制2h以获得建筑石膏,结果表明,在140℃～160℃下炒制2h,均能得到合格的建筑石膏;在150℃～160℃下炒制2h,柠檬酸渣试样强度优于建筑石膏试样;在155℃炒制2h后,其强度达到优等品要求;用柠檬酸渣所炒制得到的建筑石膏的最佳用水量为60%。再以155℃的条件下炒制2h的柠檬酸渣为主要原料,掺入适量的水泥、粉煤灰、矿渣、膨胀珍珠岩制备复合砌块。结果表明,复合砌块的表观密度和强度随珍珠岩掺入量的增加而降低;钛石膏在130℃、140℃、150℃下炒制3h所获得建筑石膏的性能试验,结果表明,所炒制的钛石膏均不合格。以145℃温度下炒制3h获得的建筑石膏为主要原料,加入适量的柠檬酸、水泥、石灰、木钙以改善钛石膏砌块的性能,结果表明,由于钛石膏试样需水量较大,其强度性能无法大幅度提高。烟气脱硫石膏在135℃、145℃、155℃、165℃分别炒制2.5h、3.5h所获得建筑石膏的性能试验,结果表明,其细度均达到优等品要求;标准稠度用水量为70%-74%;135℃-165℃炒制3.5h均能得到优质建筑石膏,其中165℃炒制3.5h所得的建筑石膏性能最佳。再以165℃的条件下炒制3.5h的烟气脱硫石膏为主要原料,以水泥、矿渣、粉煤灰、龄期为因素制备复合砌块。结果表明,复合砌块的最佳配料为水泥10%、矿渣16%、粉煤灰10%、养护时间3d。
参考文献：
[1]. 矿物掺合料与化学外加剂对建筑石膏的改性研究[D]. 黄洪财. 武汉理工大学. 2008
[2]. 离子对石膏结构与性能的影响研究[D]. 杨学腾. 中北大学. 2016
[3]. 机喷抹灰石膏的制备及其性能研究[D]. 张晓然. 北京工业大学. 2016
[4]. 缓凝剂对建筑石膏性能的影响和作用机理研究[D]. 吴莉. 重庆大学. 2002
[5]. 磷建筑石膏及抹灰石膏制备技术及性能研究[D]. 齐艳涛. 重庆大学. 2016
[6]. 香妃墓琉璃砖破坏机理及防治方法研究[D]. 邵东桥. 兰州大学. 2013
[7]. 模型石膏的制备、性能及应用研究[D]. 李青. 重庆大学. 2004
[8]. 减水剂对建筑石膏性能的影响与作用机理研究[D]. 瞿金东. 重庆大学. 2002
[9]. 建筑石膏减水剂与缓凝剂作用机理研究[D]. 彭家惠. 重庆大学. 2004
[10]. 工业副产品石膏在建筑材料中的应用[D]. 黄伟. 济南大学. 2010
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