建筑石膏对碱式硫酸镁水泥性能影响

建筑石膏对碱式硫酸镁水泥性能影响

摘要：氯氧镁水泥制品机械强度高，耐高温，但其氯离子含量高，腐蚀钢筋，

且易吸潮返卤、耐水性差，受潮时体积稳定性不好。目前已有针对改善氯氧镁水

泥锈蚀钢筋、抗水性差、体积稳定性差等弱点的相关研究，并均取得了一定效果。碱式硫酸镁水泥制品机械强度高、韧性好、耐高温和抗腐蚀性较好。相比氯氧镁

水泥，碱式硫酸镁水泥具有较好的抗水性、不含氯离子、不返卤和护筋性。

关键词：建筑石膏；碱式硫酸镁；水泥性能；影响

一、实验原材料

1）轻烧氧化镁：海城东展生产的矿产品85轻烧镁粉，细度230目（0。

0530mm）筛余率1.4%，用水合法测得其活性氧化镁（a-MgO）含量为65%。轻

烧氧化镁的化学组成如表1所示，其配置出的碱式硫酸镁水泥相关性能如表2所示。

2）建筑石膏粉：市售建筑石膏厂，执行标准GB9776-88。其相关性能见表3。 3）七水硫酸镁：西陇化工股份有限公司，分析纯。

4）改性剂：柠檬酸（AC），西陇化工股份有限公司，分析纯。

5）水：普通自来水。

6）甲基硅酸钠：市售，按照防水剂与水质量比为1∶8配制，喷淋试件外表

面两次，待第一层防水层干燥后进行第二次喷淋，然后放置于干燥环境中自然晾干，72h后即可达到防水效果。

表1轻烧氧化镁的化学组成

图1试件制备流程图

2.2试验方案

1）试验设计：在硫氧镁水泥中掺入石膏的量为轻烧氧化镁与硫酸镁总质量的0%、10%、20%、30%、40%、50%；

2）研究内容：凝结时间、流动度、强度、软化系数、物相组成以及晶体形貌；

3）实验方法：流动度测定参考GB/T8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》；凝结

时间测定参考《建筑石膏净浆物理性能的测定（GB/T17669。4-1999）》和GB/T1346-2011

《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》；根据GB/T17671-1999《水泥胶砂强

度检验方法（IOS法）》测量抗折强度（Rf）、抗压强度（Rc）；软化系数参照JG/T1169-2005《建筑隔墙用轻质条板》中的方法测定。

三、结果与讨论

1、建筑石膏掺量对碱式硫酸镁水泥凝结时间、流动度的影响

由图2可知，当建筑石膏的掺量低于30%时，随着建筑石膏掺量增加，初凝和终凝时间

均逐渐缩短，但比较平缓；当石膏掺量增加到40%时，初凝和终凝时间均开始大幅度缩短，

初凝时间由340min以上缩短至24min，且初凝至终凝的时间差也大幅缩短。由图3中可知，

随建筑石膏掺量的增加，水泥浆体的动度随建筑石膏掺量的增加而较快的下降。这是由于建

筑石膏水化生成二水硫酸钙需要消耗水分，因此，随着建筑石膏掺量的增大，浆体的流动度

较快的下降；为了保证合理的流动度和工作性能，考察了水灰对流动度的影响，结果如图4

所示。由图4可知，当建筑石膏掺量为40%时，随着水灰比的增大，浆体流动度迅速提高。

图4水灰比对流动度的影响

2、建筑石膏掺量对硫氧镁水泥强度、软化系数的影响

按照表4配制用水量不变，建筑石膏粉掺量为0～50%的试件，其力学强度曲线如图5、

图6所示。由图5可以看出，随建筑石膏粉掺量的增加，试块的抗压强度基本呈明显下降趋势，如掺量为40%时，对比不掺建筑石膏粉的空白组，其3d抗压强度下降了22.7%，14d强

度下降了30%；掺量50%时，对比不掺石膏粉的空白组，3d抗压强度下降了36.4%，14d强

度下降了42.6%。说明建筑石膏粉掺量明显降低试块的抗压强度。由图6可知，随建筑石膏

粉掺量的增加，试块的抗折强度也基本呈明显下降趋势。但3d的抗压和抗折强度在掺量为10%时较掺量为0%时均有一定幅度的提高，在掺量为10%～20%时，3d的抗压和抗折强度较

掺量为0%时降低的幅度较小或略有增加。这是因为建筑石膏掺量较低时，迅速水化为分散的二水硫酸钙晶粒，为后期碱式硫酸镁晶相的形成提供了异相晶核，即碱式硫酸镁晶相包覆在

二水硫酸钙晶粒的表面，因此，强度增强或降低幅度较小；当建筑石膏掺量较大时，碱式硫

酸镁的量相对变少，由于二水硫酸钙晶粒的量大，后期的碱式硫酸镁晶相不能全部包覆二水

硫酸钙晶粒，部分被碱式硫酸镁晶相包覆或未被包覆的二水硫酸钙晶粒增多，因此，强度明

显下降。同样的理由，也可以较好的解释建筑石膏掺量对软化系数的影响规律。用水量不变，随着建筑石膏掺量的增加，其软化系数先减后增。这因为建筑石膏粉水化所需要用水量大于

碱式硫酸镁水泥，加入建筑石膏粉替代等比例的碱式硫酸镁水泥，实质上是降低了水灰比，

因此，提高了试件的密实度和相应的强度。当建筑石膏粉掺量低于20%时，水灰比相对较大，因此，试件的密实度和强度不高，空隙率较高，容易被水浸蚀，故软化系数与建筑石膏掺量

呈负相关。当建筑石膏粉量超过20%时，水灰比相对较低，试件的密实度和强度提高，空隙

率降低，故软化系数与建筑石膏粉掺量呈正相关。

表4配料表

图6 建筑石膏的掺量对抗折强度的影响

结束语

1）碱式硫酸镁中掺入建筑石膏粉能够大幅度降低凝结时间，对净浆流动度、强度、软化

系数、有较大影响；

2）综合考虑凝结时间、流动度、力学强度以及软化系数，建议建筑石膏的合理掺量为30%～40%，水灰比为0.270～0.280，在此条件下，建筑石膏的掺量较大、凝结时间合适、流

动度较好、力学性能较好、软化系数良好；

3）在建筑石膏较高掺量时，二水硫酸钙晶体增多，耐水性降低，可在硬化体外表面喷淋

甲基硅酸钠水溶液，提高其耐水性能。

参考文献：

［1］王路明.磷酸/聚合物复合改善氯氧镁水泥耐水性能与机理的研究［J］.功能材料，2015，46（13）：13066-13069.

［2］冯扣宝，王路明，陈雪霏.氯氧镁水泥耐水性能改善研究［J］.功能材料，2015，46（17）：17038-17041，17045.