轻质抹灰砂浆的软化系数影响分析

王劭勃 陈泽亮 张湘昆 陈顺腾

（广东复特新型材料科技有限公司）

0 引言

石膏抹灰砂浆又称为抹灰石膏、粉刷石膏，是以半水石膏或二型无水硫酸钙单独或混合作为主要胶凝材料，掺入外加剂而制成的内墙墙体抹灰找平材料。根据找平效果不同，抹灰石膏可以粉为底层抹灰、面层抹灰，而根据集料的品种又可分为重质抹灰和轻质抹灰。[1]目前在我国大部分地区有广泛使用，但在华南地区，由于其本身强度较低、且大众观念中普遍认为其不适用于潮湿环境，且不便于贴砖等原因，并未广泛推广；同时工程中使用量较大的抹灰石膏都是传统型未经过改性的重质抹灰石膏，不符合“节能、节材、环保、绿色”的趋势。因此，有必要研发一种密度轻、节材、环保、便于施工、且适用于华南地区的轻质抹灰石膏，以响应国家政策及市场需求。

国内关于轻质抹灰石膏研究主要集中在以下几个方面：引气剂使用、轻骨料、石膏粉用量对轻质抹灰石膏性能和涂布率的影响。其中不同品种和粒径的轻骨料对轻质抹灰石膏性能影响但研究不多[2]；尤其是环境因素对石膏产品应用和软化系数对华南地区使用石膏产品的实际影响，更是较少人涉及。

本文分析了石膏轻质抹灰石膏添加碱性无机胶凝材料以及憎水剂对石膏强度的影响，并重点探讨了不同材料和不同掺量下，对软化系数的影响。研究结果表明：

⑴添加水泥后对石膏轻质抹灰砂浆的强度及软化系数提升较大；

⑵添加灰钙对石膏轻质抹灰的强度影响不大，对软化系数提升有一定作用；

⑶添加憎水剂对石膏轻质抹灰的强度无影响，对软化系数提升有一定作用，但随着掺量的提升，其影响会逐步降低。

1 试验原料及方法

1.1 原材料

⑴石膏（P）：云天化水洗磷石膏，细度200 目，性能指标如表1 所示；

表1 石膏的主要性能指标

⑵水泥（C）：广英海螺P.O 42.5，物理力学性能指标如表2 所示；

表2 水泥的物理力学性能指标

⑶灰钙（CA）：建德白雪灰钙，容重414g/L，45μm 方孔筛余1.5%；

⑷机制石粉（SF）：石灰岩石粉150 目，MB 值≤0.5；

⑸玻化微珠（BZ）：中山产70-90 目，闭孔率≥75%；

⑹羟丙基乙基纤维素醚（HEMC）：GM1003 (黏度32000mPa·s)；

⑺石膏缓凝剂（H）：西卡200P，蛋白胶类，可降低半水石膏溶解速度；

⑻水（W）：自来水；

⑼憎水剂（Z）：seal 80，阿克苏诺贝尔。

1.2 性能测试方法

标准扩散度用水量、凝结时间测试：参照GB/T 28627-2012《抹灰石膏》进行。

强度测试：抹灰石膏试件成型24h 后脱模，置于（20±2）℃、相对湿度（65±10）%条件下养护至7d，再放置于温度为（40±2）℃的电热鼓风干燥箱中干燥至衡中。抹灰石膏拉伸粘结强度参照GB/T 28627-2012《抹灰石膏》要求进行测试，其抗折、抗压强度使用抗压抗折试验机进行测试。

保水率测试：参照JGJ/T 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行测试。

软化系数测试：参考JG/T 158-2013《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统材料》中7.4.3 要求进行测试。

1.3 试验方法

试验中，按照单因素试验法进行测试，首先考虑水泥用量的变化，石膏比例保持不变；然后添加石灰代替水泥进行测试，再测试添加憎水剂进行测试，优选出最适合的碱性无机胶凝材料掺量及憎水剂添加量。

2 试验结果与讨论

2.1 石膏砂浆中水泥用量对石膏抗压抗折强度的影响

二水石膏晶体再水中具有一定的溶解性，属于气硬性材料，在湿润的环境中强度会有损失，如果在石膏中引入水硬性的组分，则会较少强度损失，因此在石膏中加入水泥等形成水硬性固家能够与石膏的气硬性固家交错共生形成致密体，无疑会同时提高复合材料的力学性能和软化系数。[3]为保证石膏砂浆的施工性能，除总胶凝材料和石粉以外其他组分保持不变，石粉用量固定为277㎏用量，水泥与灰钙等比例替换，水泥用量对石膏轻质抹灰石膏性能影响的配合比和测试结果如表3、表4 所示。

表3 水泥用量变化影响试验配合比 （㎏/t）

表4 水泥用量变化对抹灰石膏抗压抗折强度的影响

由表4 可见：

⑴水泥的添加，对抹灰石膏的凝结时间有影响，但当水泥掺量达到一定程度后，水泥对凝结时间的影响逐渐变小。

⑵抗折、抗压、粘结强度随着水泥量增加有提高，但并不明显。

⑶在软化试验中，水泥用量提高对软化系数的影响较为明显，随着水泥用量增加，水泥碱性对石膏中的硬石膏具有激发作用，因此耐水性也有所提升。

2.2 石膏砂浆中灰钙用量对石膏抗压抗折强度的影响

灰钙同样作为无机胶凝材料，同样具有耐水的特性，可测试其在石膏砂浆中对耐水型是否有提升，为保证试验的对比性，配合比中除了将水泥替换为灰钙，其他组分保持不变，配合比和测试结果如表5、表6 所示。

表5 灰钙用量变化影响试验配合比 （㎏/t）

表6 灰钙用量变化对抹灰石膏抗压抗折强度的影响

由表6 可见：

⑴灰钙的添加与水泥相比对抹灰石膏的凝结时间影响更大，且随着灰钙用量的增加，对凝结时间缩短有明显影响。

⑵抗折、抗压、粘结强度随着灰钙量增加有提高，但并不明显。

⑶在软化试验中，灰钙用量提高对软化系数的影响对比添加水泥较小，随着灰钙用量增加，其耐水性有提升，但提升不大。分析其原因，可能是因为灰钙其作为气硬性材料而非水硬性材料，其在水中的碱激发效果不如水泥明显。

2.3 石膏砂浆中憎水剂对石膏抗压抗折强度的影响

石膏实际用水量约为理论用水量的3.5～4.5 倍，硬化后在石膏内部有多余的水份，这些多余的水份会逐渐蒸发，石膏内部便会留下大量的毛细管道，当石膏与水接触时，外界的水份会顺着这些毛细管道渗透到石膏内部，最终在石膏制品内部产生局部应力，破坏硬化体结构，导致石膏强度下降[4-5]，通过尝试添加憎水剂来测试其对石膏轻质抹灰石膏的性能影响，配合比和测试结果如表7、表8 所示。

表7 憎水剂用量变化影响试验配合比 （㎏/t）

表8 憎水剂用量变化对抹灰石膏抗压抗折强度的影响

由表8 可见：

⑴憎水剂的添加，对于凝结时间的影响微乎其微，不会影响石膏的操作时间。

⑵憎水剂的添加，对抗压抗折强度几乎没有影响，并未有提升或下降。

⑶在添加憎水剂后，软化系数有着较为明显的改善，但随着添加量增加，其对软化系数的影响也开始下降，当掺量达到0.1%以上后，已无明显变化。

2.4 复合添加水泥和憎水剂对石膏抗压抗折强度的影响

通过上述试验结论，尝试同时添加水泥和憎水剂，对比单一添加某一种耐水组分，看其是否存在耐水性的复合加成，配合比和测试结果如表9、表10 所示。由表10 可见：

表9 水泥、憎水剂复合添加变化影响试验配合比（㎏/t）

表10 水泥、憎水剂复合添加对抹灰石膏抗压抗折强度的影响

⑴憎水剂和水泥的复合添加，对比单一添加某一种材料，有着明显的软化系数提升。

⑵当水泥添加量增多时，容易导致凝结时间骤减，需要结合实际需要进行添加。

⑶结合上面试验，减水剂掺量达到0.1%即可，当添加量超过0.1%时，在实际使用中会影响砂浆的拌合性。

总体上，添加水泥、灰钙等耐水胶凝材料时，对于石膏的软化系数有着明显的优化。但其添加量增加时，也会对凝结时间产生额外影响，需注意石膏类缓凝剂的掺量；而添加憎水剂，对石膏原始强度、凝结时间几乎没有影响，而对软化系数的影响会随着添加量的增加而衰减。

3 结论

⑴在石膏基轻质抹灰配方体系中添加适量水泥，可有效提高石膏轻质抹灰砂浆的抗压、抗折强度，也可以提高其软化系数。

⑵在石膏基轻质抹灰配方体系中添加适量灰钙，对于石膏轻质抹灰砂浆的强度提升并不明显，但可以提高其软化系数，不过其对于缓凝剂的影响较大，需要注意调整掺量。

⑶憎水剂添加在石膏基轻质抹灰砂浆中，不会对产品的凝结时间、抗压抗折强度产生较大影响，在低添加量的情况下就会有效的软化系数提高，但提高添加量对于软化系数的提升并不明显。

⑷复合添加水泥和憎水剂，可以有效的大幅提升软化系数，起到“1+1＞2”的作用，推荐华南地区应用的石膏基轻质抹灰砂浆在配方设计时，尝试复合添加水泥和憎水剂，会有效提高产品的耐水性能。