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如何提高石膏的耐水性

發表時間:2019-12-12

多年來,針對如何有效解決南京石膏線條模具建材制品防水耐水性能差的問題,國內外相關專家及學者進行了大量的研究工作。迄今為止,我國防水石膏建材制品已經有50多年的研究歷史,但由于石膏膠凝材料本身強度及施工條件的限制,在20世紀80年代前并未取得較大應用進展。之后隨著石膏增強劑的研制成功,石膏防水劑研究達到高潮階段,并逐漸應用到多種石膏建材產品中以滿足不同防水要求。我國早期防水石膏制品的研制主要是針對石膏砌塊、石膏隔墻板這種用于內墻墻體的材料而言,最早也是參考國外的研究成果。

  通過查閱國外有關石膏防水研究的文獻資料,并結合一些國外的相關專利,我們可以得知,雖然不同國家的防水途徑及措施不盡相同,但總體歸納起來主要有以下三個方面的防水措施:一是涂覆或浸漬可防止水分對石膏溶蝕的憎水性物質,涂覆浸漬隔絕水的方法;二是減小二水石膏晶體在水中的溶解度,增大其軟化系數,摻加無機非金屬粉料的方法;三是阻塞石膏內部孔隙或改變其親水性能,摻加有機乳液的方法;四是摻加減水劑或速成核劑,提高石膏硬化體密實度的方法。

  1、涂覆浸漬法

  涂覆或浸漬可防止水分對石膏侵蝕的憎水性物質,將具有憎水性的物質,如可成膜憎水乳液等,噴涂于石膏建材制品表面,憎水性物質可通過石膏硬化體的孔隙滲入表層以下,干燥后形成致密的膜層,可有效阻隔外界水的滲入,大大提高制品防水性能。另外,在石膏基建材表面噴涂或浸涂上H2C2O4或者草酸鹽的水溶液,使制品表面生成不溶于水的CaC2O4,進而有效阻隔水分的侵蝕也可提高材料的防水性能。

  這種防水處理措施方法操作簡便,如果操作得當,制品防水、防潮效果較為理想。然而這種防水途徑并不能從根本上克服石膏防水差的難題,只有暫時降低制品吸水率的作用,若制品表面有破損致使憎水層出現缺陷,或是噴涂操作不當,亦或是石膏制品部分表面涂覆的憎水層不均勻,則水分會從表面憎水薄弱處滲入基體內部,造成膜層脫落,使制品防水、防潮性能下降。此外該方法還存在制品再加工后形成的新界面防水能力依然差,復雜制品難以全面涂刷以及成本偏高的問題。雖然這種方法只能治標,不能治本,但在一定條件下,例如施工時,因臨時的防潮、防水需要或建筑的某一個并不受長期潮濕侵擾的部位,可采用此法。


  2、摻加無機非金屬粉料的方法

  早在20世紀50年代,我國有關研究單位就已經開始在半水石膏中摻加大量水淬礦渣,研制成功高強度的混合石膏制品(如梁、板等),將其應用于試點工程并取得了較好應用效果。近年來,伴隨著環境保護意識的增強及各種工業廢渣等再生資源的大量利用,人們研究引入各種激發劑的辦法,從根本上改變石膏硬化體的特性,將無機非金屬材料或活性工業廢渣摻入石膏材料中,在激發劑的作用下促使其與石膏材料本身進行化學反應,不僅較大幅度地改善石膏材料自身的防水性能,而且有效提高了石膏制品的強度。

  在石膏中摻加水泥或其他含有活性SiO2、Al2O3的摻合料,石膏將與上述材料共同參加水化與硬化反應,形成CSH凝膠、鈣礬石等具有水硬性的水化產物。

  這些水化產物填充于CaSO4·2H2O晶體孔隙中或覆蓋在晶體表面,起到增強結構體密實度和保護CaSO4·2H2O晶體的作用,進而降低CaSO4·2H2O在水中的溶解度,增大制品的軟化系數。這些水硬性水化產物的力學強度、穩定性及耐溶蝕性能遠遠優于CaSO4·2H2O晶體,使石膏硬化體既具有氣硬性又具有水硬性,石膏制品的耐水性能大大改善。這種防水措施兼具有效性與經濟性,可顯著提高石膏制品耐水性能,但是火山灰質材料的摻加會致使石膏制品白度降低,對于裝飾性要求高的制品不宜使用。


  3、摻加有機乳液的方法

  摻加有機乳液的方法既能保持石膏制品裝飾效果,又能達到防水的目的,是目前應用較為廣泛的一種防水措施。研究初期主要是在石膏材料中摻入硅膠等有機憎水性外加劑,后來改用瀝青、石蠟乳液或附加部分無機非金屬材料將石膏顆粒包裹,防止水分子的浸溶[8]。

  利用石蠟乳液改性石膏建材耐水性能,其改性機理是摻入的石蠟乳液形成防水膜,并均勻地分布到石膏硬化體體的連續相內,阻塞了CaSO4·2H2O晶粒間的孔隙,減少了石膏建材制品氣孔的數量或部分封閉了網狀毛細管,從而提高石膏的憎水性。有機硅防水劑能夠改善石膏耐水性能的原因并不是堵孔、提高基體內部密實度,也不是形成封閉膜層,而是浸潤孔隙端口,改變其表面能,從而提高水接觸角,使小的水分子聚集成大液滴,阻擋外界水滲入,且不影響石膏自身的透氣性,從而達到防水、防潮作用。有機硅防水劑既不會對石膏水化進程產生影響,也不改變石膏晶體的晶型,因此對石膏的強度無不利影響


  4、提高硬化體密實度的方法

  (1) 摻加高效減水劑

  在石膏料漿中加入高效減水劑,其容易包裹吸附在石膏固體粒子的表面形成擴散雙電層結構,阻礙石膏顆粒間相互團聚在一起,使石膏絮凝結構中的吸附水轉化為游離水,這樣就增大了石膏料漿的流動性,減少了石膏標準稠度用水量。拌合水的減少可以使硬化體晶體結構更加致密,減少毛細孔數量,提高石膏制品的耐水性,但是該方法對石膏的長期防水性能改善有限。


  (2) 摻加三乙醇胺速成核劑

  在石膏建材中加入三乙醇胺可以加速石膏的水化,加速晶核的形成和生長,從而減少了石膏漿中的游離水量,增加了制品的密實度,減少了毛細孔量,從而起到防水作用。但三乙醇胺的上述作用使漿體更稠,這使得其使用范圍受限,尤其是對于澆注成型的石膏制品不宜采用,但若允許適當振動則可以使用。在利用三乙醇胺對石膏建材進行防水改性時,通常將其與NaCl或亞硝酸鹽復合使用,其防水性能優于前者。

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