轻质耐水石膏墙体材料制备与性能研究

何 强

(西藏农牧学院，西藏 林芝 860000)

1 试验

1.1 原材料

选取某品牌建筑石膏粉PC32.5，β-CaSO4·1/2H2O含量为67.7%，细度为5%，初凝时间和终凝时间分别为10 min、21 min，堆积密度为950 kg/m3。EPS材料来自废弃材料破碎制成，颗粒直径为3～5 mm。混合水取自市政自来水，选择无机盐速凝剂。

1.2 正交试验方案

将水泥掺加量、水胶比、EPS掺加量作为正交试验的主要因素。将石膏试件7 d软化系数、吸水率、抗折强度、表观密度、抗压强度等作为考核指标，确定三因素三水平正交试验并研究在主要因素共同影响下的试件性能变化，确定最优化的试验方案，设计三种水平下因素。第一水平：水胶比为0.65、EPS材料掺加量1.6%、水泥掺加量12%；第二水平：水胶比为0.7、EPS材料掺加量1.7%、水泥掺加量15%；第三水平：水胶比为0.75、EPS材料掺加量1.8%、水泥掺加量18%。

1.3 试验方法

先进行EPS材料颗粒造粒处理。将速凝剂、EPS颗粒、水泥、水质量比例确定为0.35∶1∶0.35∶2.8，将材料混合并进行充分搅拌，EPS材料表面均匀被水泥裹住，在实验条件下等待终凝。把所需水量置于搅拌容器内，石膏粉、造粒EPS颗粒、水泥根据设计好的正交试验方案进行充分搅拌，将其静置处理30 s，再以慢速均匀搅拌60 s，提高速度搅拌30 s。拌和处理好的混合浆体及时装入水泥胶砂试模内，在振动设备上充分振动15次，对试模上表面进行刮平处理，12 h后拆模，在实验室条件下养护7 d。根据石膏力学性能测定规范，对软化系数、吸水率、抗折强度、表观密度、抗压强度性能进行测试。

2 试验分析

2.1 石膏吸水率极差

三个主要因素对石膏试件吸水率影响次序为C>B>A，即水泥掺加量对石膏试件吸水率有着最大的影响，而水胶比没有对其产生太大的影响，水胶比达到0.65、0.70时并没有对吸水率产生太大影响。随着EPS材料掺加量的增大，石膏试件吸水率会先升高而变小，EPS掺加量占比达到1.6%则达到最小吸水率(38.83%)，如果水泥掺加量分别为12%、18%，石膏吸水率达到39%左右，相应掺加量为15%，吸水率会提升到44.78%。良好的耐水性能石膏制品要求达到很小吸水率，合理配合比是水胶比达到0.70，EPS掺加量1.6%，水泥掺量为12%。

2.2 石膏表观密度极差

三个主要因素对石膏表观密度的影响顺序次序为B>C>A，即EPS材料对表观密度产生的影响最大，这是由于EPS为轻质地的填充材料，这对减小表观密度有着很好的效果。添加水泥可以提高石膏密实度，对表观密度也会造成很大的影响。水胶比对表观密度产生的影响并不大，EPS掺加量达到1.6%，表观密度可以达到810.38 kg/m3。如果 EPS材料掺加量分别为1.7%、1.8%，相应的表观密度在724 kg/m3左右，表明大掺加量会使EPS颗粒材料变得更为紧凑，不会对表观密度产生太大的影响。EPS材料掺加量为0条件下的表观密度达到了1 104 kg/m3，试件轻质性得到很好的改善。水泥掺加量的不断变大，表观密度呈现出先降低后增大的趋势，掺量达到15%相应的表观密度为747 kg/m3，已经达到最小值。轻质石膏要求小的表观密度，可以确定水胶比为0.75、EPS材料掺量1.7%、水泥掺量15%。

2.3 石膏抗压强度极差

从表1可知，三个主要因素对石膏试件抗压强度影响次序为A>B>C，即水胶比会对抗压强度产生最大的影响，水泥掺量因素施加的影响较小。不同水胶比条件下会对石膏流动性产生很大的影响，流动性会对试件内部孔隙产生较大的影响，会对抗压强度产生干扰。水胶比不断提升，抗压强度会呈现出先变高后减小的变化，水胶比达到0.7则相应的强度值为4.01 MPa。EPS材料不断增多，具备的抗压强度呈下降趋势，如果EPS材料掺加量达到1.6%，抗压强度达到最高值4.2 MPa。水泥掺量对抗压强度体现了线性关系，水泥掺量变大则抗压强度会随之下降，水泥掺量达到12%，石膏抗压强度可以达到3.93 MPa。良好性能的石膏材料需要达到抗压强度要求，相应的配合比要求水胶比达到0.7，EPS材料掺加量为1.6%，水泥掺量为12%。

表1 石膏试件抗压强度极差统计表

2.4 石膏抗折强度极差

从表2可知，三个主要因素对石膏试件抗折强度次序为B>C>A，即EPS材料掺加量会对抗折强度产生最大的影响，水胶比不会对抗折强度产生太大的影响。废旧EPS材料破碎处理后的颗粒可以更好地吸收缓冲能量，会对石膏试件抗折强度产生影响。EPS材料不断增加，石膏试件抗折强度会不断减小，如果掺加量达到1.6%，抗折强度达到最高值2.2 MPa。水泥掺加量对抗折强度产生的影响较大，水泥掺加量增多，其具备的抗折强度呈现出先减小后增加的趋势。水泥掺量达到12%则达到最大抗折强度1.9 MPa。良好的轻质耐水石膏材料应具备很高的抗折强度，理想的配合比是水胶比达到0.65，EPS材料掺加量1.6%，水泥掺加量为12%。

表2 石膏试件抗折强度极差统计表

3 结语

从水胶比、EPS材料掺量和水泥掺量三个方面入手，开展三因素三水平正交试验，分析了石膏制品耐水性、吸水率、抗折强度、表观密度、抗压强度等性能的改变趋势，以获得最合理的配比。根据确定好的配合比来制备石膏品，其耐水性、轻质性有着很好的改善，可以克服市面上石膏制品耐水性差的问题，进一步拓展石膏制品的应用范围，具有推广应用价值。