聚羧酸减水剂在磷石膏和脱硫石膏中的应用性能优势

   日期:2024-04-18     浏览:136    评论:0    
核心提示:石膏作为传统无机胶凝材料之一,应用非常广泛,石膏制品具有质轻、隔声、防火等优良的特点,是全世界大力发展的绿色建筑材料",

石膏作为传统无机胶凝材料之一,应用非常广泛,石膏制品具有质轻、隔声、防火等优良的特点,是全世界大力发展的绿色建筑材料",而工业副产品一磷石膏/脱硫石膏也已经广泛应用于石膏板、石膏砌块及内墙涂料等领域。半水石膏的理论水膏比18.61%,但实际使用中,用水量往往达到65%~80%,这样不仅降低了石膏制品的强度,而且大大增加了制品在干燥过程中的能耗。针对这一问题,通常采用的方法就是向石膏中掺入一定量的减水剂,一方面能在保持流动度相同的情况下有效降低石膏拌合时的用水量,另一方面水膏比的降低又能减少干燥过程中的能耗。



聚羧酸减水剂在磷石膏中的应用性能优势
磷石膏是湿法生产磷酸时硫酸与磷矿石作用所得的副产品。国内外研究证明,磷石膏建材资源化是实现其有效利用的最主要途径,不仅能有效利用废弃物,还能带来可观的经济效益,有效减少对不可再生资源天然石膏的使用。化学外加剂是现代建筑材料向高科技领域发展的关键材料和技术,所以探索减水剂与磷石膏的作用特性,对磷石膏的广泛应用有着重要意义。

不同类型减水剂对石膏基材料的作用机理


减水剂对石膏基材料的作用机理目前并不明了,一般认为:萘系减水剂分子中的磺酸根易与水分子以氢键形式缔合起来,进而影响减水剂在水化物表面的吸附平衡浓度,当石膏中掺入萘系减水剂后,其在石膏表面平躺吸附,依靠静电斥力对石膏产生分散作用。在保持水膏比不变的情况下,减水剂的加入能有效拆散二水磷石膏形成的双层结构层,使磷石膏颗粒间相互分散,释放出包裹在颗粒间的游离水,达到减水目的。加入减水剂后石膏硬化体晶体结构中针状晶体间搭接紧密,结点增多且接触点发育良好,从而改善石膏硬化体,使其强度得以提高;而聚羧酸减水剂具有很多支链,主链与钙离子发生作用,属于化学吸附,支链则在颗粒表面形成立体吸附结构,产生空间位阻效应,并协同静电斥力共同分散颗粒,达到减水效果,加入自制减水剂后,能使较多的针状晶体转变为粗大的棒状或片状的致密结构,并且大的晶体间由原本细小的针状晶体填充,使得晶体间搭接更为紧密,宏观表现出硬化体强度的提高。

从上述特征来看,不同类型减水剂对磷石膏的适应性不同,其中聚羧酸减水剂效果较好,萘系减水剂、三聚氰胺效果次之。聚羧酸减水剂对磷石膏具有缓凝效果好、流动性经时损失小和强度提升效果高的特点。而萘系减水剂对半水磷石膏具有促凝、流动性经时损失大和有一定强度提升的特点。要注意的是,当使用聚羧酸系减水剂作用于石膏基材料前,一定要先测试其适应性,因为适用于水泥的减水剂不一定适用于石膏基材料。

聚羧酸减水剂在脱硫石膏中的应用性能优势

(1)分散性
在脱硫石膏中,达到同一减水率时不同类型减水剂掺量差异较大。其中磺化三聚氰胺SM所需的掺量最高,其对脱硫石膏的分散性最差;萘系减水剂NSF所需的掺量略低于木质素磺酸钙M,萘系减水剂NSF的分散性要略好于木质素磺酸钙M;而聚羧酸减水剂PCE所需的掺量最低。在脱硫石膏分散性上,PCE具有较高的减水率和优异的分散性能。

(2)凝结时间
而从脱硫石膏的凝结时间来看,萘系减水剂的掺入不会对石膏的初凝时间产生影响,但能有效缩短石膏的终凝时间;三聚氰胺的加入对石膏凝结时间的影响较小,基本不会影响凝结时间;聚羧酸减水剂仅会略微延长石膏浆体的终凝时间,表现出较弱的缓凝作用;而木质素磺酸钙则对石膏的初凝和终凝时间都有明显的延长,表现出较强的缓凝作用。

(3)石膏强度
水膏比是影响石膏孔结构和强度的主要参数,在一定范围内随着减水剂的掺入,水膏比(减水率的提高)的降低,一方面能降低水膏比,降低孔隙率,另一方面能够改善石膏硬化体的微观结构及晶体形貌,进而提高石膏硬化体的的抗压、抗折强度;其中聚羧酸减水剂PCE的掺入对强度的增加最为明显,但当减水率提高到一定程度后,对石膏制品强度的增长并无较大变化。所以聚羧酸减水剂在脱硫石膏应用中,需要控制合适的使用掺量。

(4)经济效益分析
在脱硫石膏制品生产过程中,若减水率越高,用水量越少,则石膏制品烘干到恒重所需要去除的水分越少,且需要的时间也越短,这必定会大幅降低石膏制品在烘干过程中所产生的能耗。提高聚羧酸减水剂PCE的用量,能有效降低脱硫石膏粉的用水量,进而能大幅度提高生产效率并降低生产能耗,具有显著的经济效益。

结语:


不同减水剂由于种类及结构等的不同,其分散作用机理也不尽相同,进而宏观上表现为流动度大小有差异。其中,聚羧酸减水剂具有优异的分散性能,对凝结时间及试块强度的影响较小。通过提高聚羧酸减水剂的掺量,可以获得高的减水率,从而降低了水膏比,提高了石膏制品的强度。掺聚羧酸减水剂的石膏晶体结晶性好且分布均匀;提高减水率可以缩短石膏制品达到绝干的干燥时间,起到节能降耗的作用,具有显著的经济效益。


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