磷石膏基建筑腻子的配制

唐刚,李美,王腾飞

（1重庆桥梁工程有限责任公司 重庆 400060 2重庆大学 重庆 400045）

磷石膏基建筑腻子的配制

唐刚1,李美2,王腾飞1

（1重庆桥梁工程有限责任公司 重庆 400060 2重庆大学 重庆 400045）

本文主要研究缓凝剂、纤维素醚、胶粉、憎水剂、木质纤维对磷石膏基建筑腻子性能的影响，磷石膏基建筑腻子施工性的改善，磷石膏基建筑腻子的基本配方与性能。其试验途径是先研究一种外加剂（缓凝剂）的不同品种、不同掺量对石膏腻子性能的影响，主要测试内容有：标准稠度需水量和凝结时间、表干时间、涂刮性、打磨性、粘结强度、耐水性和耐碱性，然后根据试验结果反映的综合性能选出最佳的品种与掺量，再将其加入腻子中选择下一种外加剂的最优品种与掺量，如此重复，最终通过正交试验得出磷石膏基建筑腻子的基本配方和性能。

磷石膏；建筑腻子；外加剂；配制；基本配方

引言

由于磷石膏自身特性（成分复杂、颜色较差、制品空洞率高等）的影响，磷石膏产品很难使用于建筑行业外的其它行业，但建筑腻子是建筑工程的必备材料，其产品质量和技术性能对施工与工程质量有较大影响。传统建筑腻子(107胶、滑石粉配制)粘结强度低、干燥慢、施工周期长、效率低，为双组分现场配制，其质量不易控制且在施工期间和使用过程中释放甲醛等致癌有毒物质，发达国家早已禁止使用,在我国也属淘汰类建材。通过对磷石膏预处理清除杂质影响的方法制备β-半水石膏，以此为基材，配制附加值较高的磷石膏基建筑腻子是磷石膏资源化的新途径。

1 实验原材料

实验所用磷石膏为涪陵某化工厂生产。

2 兴邦SG-10缓凝剂对磷石膏基建筑腻子性能的影响

通常在石膏胶结料中广泛使用的缓凝剂主要有三类：碱性磷酸盐类、有机酸及其可溶盐类、蛋白质类等。实践证明，大多数缓凝剂在发生缓凝作用的同时，都会不同程度地损伤建筑石膏的结构与强度,大大制约了缓凝剂在石膏基材料中的广泛应用[1]-[2]。柠檬酸及其碱盐掺量较小时就能产生较强的缓凝作用[3]，这些是常用的石膏高效缓凝剂，但在掺量较大时将导致建筑石膏强度剧烈下降。如柠檬酸使β-半水石膏初凝时间延长至1h时，其强度损失超过50%。磷酸盐类缓凝剂同样存在强度损失过大的缺陷，兴邦SG-10是一种新型蛋白类石膏缓凝剂，强度损失较小。

表1 兴邦SG-10对磷石膏性能的影响

通过表1可以看出，在不调整PH值情况下，兴邦SG-10缓凝剂在较小掺量下对磷石膏缓凝效果不佳，直到掺量达0.4%以上时，初凝时间才突破2小时；随着SG-10掺量增大，强度也呈下降趋势，且不太经济。因此，必须对磷石膏PH值进行调节，以测其对缓凝剂缓凝效应的影响。

表2 PH值对掺0.05%缓凝剂SG-10磷石膏性能的影响

从表2可以得出，磷石膏PH值在5.1～8.2之间时，微掺量的SG-10对其初凝时间的延长较为明显；但随着PH值的增大，当PH值＞6.0时，其强度下降较大。因而，PH值应选择在5.1～6.0范围内。考虑到水胶比较小对磷石膏后期强度发展有利，而PH值5.1时的水胶比0.75为最小，故初步定PH值为5.1。

表3 PH值为5.1时不同掺量SG-10对磷石膏性能的影响

通过表3可以看出，PH值为5.1情况下，当缓凝剂SG-10掺量大于0.2%时，其缓凝效果明显加强。考虑到初凝时间大于3h要求，初步确定SG-10掺量在0.30%～0.40%。随着缓凝剂的增加，建筑石膏初凝时间显著延长，但强度损失加剧，强度损失与其缓凝效果基本成正比；缓凝时间越长，强度损失越大[4]。因此，还需掺加其它外加剂以确保磷石膏基腻子强度要求。

3 纤维素醚对磷石膏基建筑腻子性能的影响

本实验所用纤维素醚为10万粘度羟丙基甲基纤维素。

表4 羟丙基甲基纤维素对磷石膏性能的影响

从表4可看出，掺加羟丙基甲基纤维素后，磷石膏保水性得到很大改善,随掺量加大保水率提高；但使用羟丙基甲基纤维素的黏度较高时，由于腻子需要加入更多的拌和水才能够调制成适宜于批涂的黏度，从而引起腻子膜在干燥过程中开裂的可能性增大。表4中所示羟丙基甲基纤维素掺量为0～0.5%时，水胶比 （w/g）从0.85增大到1.13，抗压强度在掺量为0～0.15%时，有明显的下降趋势。因此，综合考虑宜选择羟丙基甲基纤维素掺量在0.05%～0.10%范围内。

4 胶粉对磷石膏基建筑腻子性能的影响

本实验所用胶粉为可再分散乳胶粉DA1220和聚乙烯醇（PVA）。聚乙烯醇（PVA）是目前发现的唯一具有水溶性的高分子聚合物，由醋酸乙烯经醇解聚合而制成。

表5 PVA对磷石膏性能的影响

从表5可以看出，PVA能很好地改善磷建筑石膏的保水性，但水胶比较高，不利强度发展。

表6 DA1220胶粉对磷石膏性能的影响

使用乳胶粉对石膏进行改性，能够增加石膏基材料的柔性、黏结性以及增加石膏基拌合物的保水性等[8]。比较而言，表6所示掺加了DA1220胶粉的石膏，其剪切粘结强度和抗压强度在小掺量（0.2%～1.5%）时都高于掺加了PVA的石膏，而本实验掺加胶粉目的主要是为改善磷建筑石膏的粘结强度，且考虑到经济性原则，宜选择掺量小但有利于强度发展的DA1220胶粉，初步确定其掺量为0.2%～1.0%。

5 缓凝剂、保水剂、胶粉及颗粒级配对磷石膏基建筑腻子性能的综合影响

表7 不同级配对磷石膏性能的影响

由表7，得出序号为1、4、5组级配的磷石膏保水率较高，且强度也较高。选择它们3组作为本实验级配水平。

通过前面的试验，初步确定了配制磷石膏基建筑腻子所需缓凝剂、保水剂、胶粉的种类、最佳掺量及磷石膏颗粒级配水平。下面通过复合几种外加剂做正交试验，以研究它们对磷石膏基建筑腻子性能的综合影响，得出结论如表8。

本实验采用功效系数法评定多个指标的综合选择。通过表8可看出，第3号试验的总功效系数最大为0.87，缓凝剂SG-10掺0.35，胶粉DA1220掺1.0%，甲基纤维素醚掺0.1%，级配第5号水平。但此组初凝时间150m in仍没达到3h要求，且胶粉掺量为1.0%，不符合经济性原则。反观总功效系数第二的第7组，初凝时间195m in达到要求，粘结强度0.32MPa、保水率96.7%也都在试验中处于较高水平且达到要求，故选第7组水平，各外加剂掺量初步确定：缓凝剂SG-10掺0.4%，胶粉1220掺0.2%，保水剂0.07%～0.1%，级配选第4号水平。

表8 L9(34)试验结果分析表

续上

表9 有机硅憎水剂对磷石膏腻子性能的影响

6 憎水剂对磷石膏基建筑腻子性能的影响

本实验所用憎水剂为有机硅憎水剂，是有机硅乳液，此次试验是在已掺加这几种外加剂后研究有机硅憎水剂对磷石膏基建筑腻子性能的影响。

从表9可以看出，随着有机硅憎水剂掺量增大，磷石膏基腻子的耐水性得到很大改善；水胶比w/g在逐步下降，粘接强度有所提高；初凝时间比之空白样有所延长，但在掺量加大情况下，凝结时间成下降趋势；保水率除微掺量（0.02%）下比空白样低外，其余与空白样大致相等。综合初凝时间、强度、耐水性指标要求分析，初步选择有机硅憎水剂掺量为0.05%。

7 填料对磷石膏基建筑腻子性能的影响

填料为腻子膜提供骨架材料，本实验所选填料为滑石粉，在已掺加前面所有外加剂条件下研究滑石粉对磷石膏基建筑腻子性能的影响。

表10 滑石粉对磷石膏基建筑腻子性能的影响

掺加一定比例滑石粉等填料，能够减少缓凝剂掺量，改善腻子施工性能。随着滑石粉掺量增加，腻子凝结时间延长，涂刮性和打磨性趋好，但强度及黏结性降低。从表10可以看出，随着滑石粉掺量增大，磷石膏基建筑腻子初凝时间由空白样品的170m in延长至498m in，终凝时间也逐步增大，涂刮性得到很好改善，但粘接强度成下降趋势，由空白的0.39MPa下降到0.09MPa，耐水性也随滑石粉掺量增大而变差，保水率比空白样品整体都有所降低。因此，还需增加DA1220胶粉掺量以提高其强度，并且掺加木质纤维改善腻子保水率。

8 磷石膏基建筑腻子的基本配方与性能

通过前面所有试验，选出各种外加剂的适当的品种和掺量范围，选3组试验配比进行试验，根据综合性能最终得出磷石膏基建筑腻子的基本配方。

从表11可看出最优配方为第6组，总功系数最大为0.91，各方面性能：粘接强度0.52MPa，初凝时间195m in，保水率97.0%，表干时间130min，打磨性50%都达到标准要求，且耐水性、耐碱性都很好。故磷石膏基建筑腻子的基本配方选择第6组水平，滑石粉掺20%，缓凝剂SG-10掺0.35%，PH值调节剂Ca(OH)2掺0.1%，木质纤维掺0.50%，胶粉DA1220掺1.5%，有机硅憎水剂掺0.05%，甲基纤维素醚掺0.10%，石膏颗粒级配选择第4组水平。

表11 磷石膏基建筑腻子基本配方的调配

续上

9 结论

（1）缓凝剂（SG-10）必须在一定的PH值（5.1～7.5）下才能发挥正常缓凝效应,但当PH值大于6.0后，强度下降明显。

（2）纤维素醚（HPMC）能有效地提高腻子保水性，凝结时间也得到延长，但当它的掺量大于0.1%时，粘接强度会有所下降，而单独掺加胶粉时，腻子强度较高，但保水率不能达到要求。当复合纤维素醚、胶粉时，保水率、强度都能达到要求；单独掺加有机硅憎水剂时，腻子粘接强度会有所提高，保水率也稍有上升，而在掺量0.05%～0.10%的腻子憎水效果最好，但在掺憎水剂后初凝时间会有所下降；掺加滑石粉能有效改善腻子施工性，凝结时间也有所延长，但粘接强度会下降，耐水性变差，保水率比不掺滑石粉时也有所减小。

（3）最终通过正交试验得到了综合性能较优的磷石膏基建筑腻子的基本配方。

[1]余红发.缓凝剂对建筑石膏物理力学性能的影响[J].新型建筑材料,1999(4):13-15.

[2]陈建中.缓凝剂对建筑石膏性能的影响[J].新型建筑材料,1993(1):20-22.

[3]HENNING O,BROCKNER O.The optimum retardingaction of citric acid on the hydration of gypsum[J].Ze-ment-Kalk-Gips,1990(9):219-220.

[4]王祁青.石膏基与建材与应用[M].北京：化学工业出版社，2008：111-112.

[5]凌晓晖,欧跃海,施存有,等.我国纸面石膏板的发展历程及现状[J].新型建筑材料,2006,（9）:1-5.

On Preparing Phosphogypsum-Based Building Putty

This papermainly studies three aspects:the influence of the phosphogypsum-based building putty properties caused by retarder,cellulose ether,plastic powder,water-repellentagentand wood-fiber.the influence of the phosphogypsum-based building putty improvements;and the influence of thebasic formulaand propertiesof thephosphogypsum-based building putty.Theexperimentalmethod is to firststudy differentspeciesofadmixtures(retarder)and the effectofgypsum putty on the properties to differentcontents.Themain contentsof the test includes:1)standard consistencywater requirementand timeof condensation;2)dry time;3)painting scratch;4)polished;5)bond strength;6)water resistance;and 7)alkali resistance.Then the bestvarietiesand componentsbased on theoverallpropertiesof the test resultsareselected,and putty isadded to select theoptimalvarietiesand content of thenextkind of adm ixtures.This repitation ismadeuntillat last the basic formulaand propertiesof phosphogypsum-based building putty through orthogonal testisachievedwith satisfaction.

phosphorusgypsum;putty;admixture;preparation;thebasic formula

TU 502

A

1671-9107（2011）05-0031-06

10.3969/j.issn.1671-9107.2011.05.031

2011-03-31

唐刚（1977-），男，大专，工程师，主要从事施工管理、检测工作。

余咏梅

能工巧匠