缓凝剂对建筑石膏结构与强度的负面影响

第３６卷第９期２００４年９月

哈尔滨工业大学学报

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＡＲＢＩＮＩＮＳＴ【ＴＵＴＥＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

Ｖ０１．３６Ｎｏ．９

Ｓｅｐ．，２００４

缓凝剂对建筑石膏结构与强度的负面影响

彭家惠１，彭志辉２，瞿金东１，万体智１

（１．重庆大学建筑材料工程系，重庆４０００４５，Ｅ—ｍａｉｌ：ｐｅｎ自ｈ＠ｃｔａ．ｃｑ．ｃｎ；２．重庆市建筑技术发展中心，重庆４０００４５）

摘要：利用ＳＥＭ扫描电镜、ＭＩＰ压汞测孔技术等测试手段，系统深入地研究了柠檬酸、多聚磷酸钠、骨胶３类常用典型缓凝剂对建筑石膏水化早期液相过饱和度、晶体形貌以及硬化体孔结构的影响，研究了石膏强度损失的内在原因和机制．结果表明：缓凝剂降低了胶凝材水化早期液相过饱和度，改变了二水石膏结晶习性和晶体形貌，晶体明显粗化，晶形也由针状转变为短柱状，大大削弱了晶体间的搭接，硬化体孔径增大，大孔比例明显增加，孔结构劣化，并最终导致建筑石膏强度的大幅度降低．强度损失与其缓凝效果基本成正比，掺量越高，缓凝时间越长，强度损失越大．

关键词：石膏；缓凝剂；强度；过饱和度；晶体形貌；孔结构

中图分类号：ＴＱｌ７７．３文献标识码：Ａ文章编号：０３６７—６２３４（２００４）０９一“７７一０５

ＴｈｅｎｅｇａｔｉＶｅｅｆｆｂｃｔｓｏｆｒｅｔａｒｄｅｒｓｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈ

ｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｇｙｐｓｕｍ

ＰＥＮＧＪｉａ—ｈｕｉ１，ＰＥＮＧＺｈｉ＿ｈｕｉ２，ＱＵＪｉｎ—ｄｏｎｇ１，ＷＡＮＴｉ—ｚｈｉ１

（１．Ｄｅｐｔ．ｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４５，Ｃｈｉｎａ，Ｅ—ｍａｉｌ：ｐｅｎｇｊｈ＠ｃｔａ．ｃｑ．ｃｎ；

２．ＴｈｅＣｅｎｔｅｒｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＣｏｎｓｔｎｌｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４５，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙｕｓｉｎｇｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｉｃｍｉｃｒｏｇｒａｐｈａｎｄｍｅｒｃｕｒｙｉｎｔｍｓｉｏｎ

ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｙ，ｔｈｅ

ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓ

ｏｆＩ℃ｔａｒｄｅｒｓｓｕｃｈａｓｃｉｔｒｉｃａｃｉｄ，ｓｏｄｉｕｍｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅ，ａｓｗｅＵａｓｂｏｎｅｇｌｕｅｏｎｓｕｐｅｒｓａｔｕｒａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅｉｎｌｉｑ—ｕｉｄｐｈａｓｅ，ｃｒｙｓｔａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｐｏＩ．ｅｓｔｍｃｔｕｒｅｏｆｈａｒｄｅｎｅｄｇｙｐｓｕｍｐａｓｔｅｈａＶｅｂｅｅｎｓｙｓｔｅｍｉｃａｌｌｙｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｉｎｔｅｍａｌｃａｕｓｅａｎｄｔｈｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｂｏｕｔｓｔｒｅｎｇｔｈｌｏｓｓａｒｅｐｕｔｆｂｒｗａｒｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｒｅ—ｔａｒｄｅｌ葛ｒｅｄｕｃｅｓｕｐｅｒｓａｔｕｒａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅｉｎｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅｄｕｒｉｎｇｅａｒｌｙｈｙｄｒａｔｉｏｎｏｆｂｉｎｄｉｎｇｍａｔｅ“ａｌｓ，ａｎｄｃｈａｎｇｅｔｈｅｇｍｗｔｈｈａｂｉｔａｎｄｃｒｙｓｔａｌｍｏ叩ｈｏｌｏｇｙｏｆｇｙｐｓｕｍ，ｗｈｉｃｈｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｌｙ１ｅａｄｔｏｃｏａｒｓｅｎｉｎｇｏｆｃｒｙｓｔａｌａｎｄ

ｗｅａｋｅｎｉｎｇｏｆｔｈｅｍａｔｔｉｎｇｔｏｇｅｔｈｅｒａｎｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｉｎｄｉＶｉｄｕａｌｃｒｙｓｔａｌｓ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｗｏｒｓｅｎｉｎｇｏｆ

ｐｏｒｅｓｔｍｃｔｕｒｅ

ａｎｄｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｈａｒｄｅｎｅｄｇｙｐｓｕｎｌｐａｓｔｅ．ＴｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｌｏｓｓｉｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｔｏｉｔｓＩ．ｅ—ｔａｒｄｉｎｇｅｆｋｃｔ．Ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｔｈｅｄｏｓａｇｅｉｓ，ｔｈｅｌｏｎｇｅｒｔｈｅｒｅｔａｒｄｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｔｈｅｇｒｅａｔｅｒｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｌｏｓｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇ）ｒｐｓｕｍ；ｒｅｔａｒｄｅｒ；ｓｔｒｅｎ昏ｈ；ｓｕｐｅｒｓａｔｕｒａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅ；ｃｒｙｓｔａｌｍｏ叩ｈｏｌｏｇ）ｒ；ｐｏｒｅｓｔｌｌＪｃｔｕｒｅ

国内外对石膏缓凝剂进行了广泛的研究¨ｑＪ．通常在石膏胶结料中广泛使用的缓凝剂主要有三类：碱性磷酸盐类、有机酸及其可溶盐类、以及蛋白质类等．实践证明，大多数缓凝剂在发生缓凝作用的同时，都会不同程度的损伤建筑石膏的结构与强度，大大制约了缓凝剂在石膏基材料中的广泛应用Ｈ’５Ｊ．柠檬酸及其碱盐掺量较

收稿日期：２００３一０５—２３．

基金项目：国家自然科学基金资助项目（５００７８０５５）

作者简介：彭家惠（１９６２一），男，教授．小时就能产生较强的缓凝作用∽Ｊ，是常用的石膏高效缓凝剂，但在掺量较大时将导致建筑石膏强度剧烈下降．如柠檬酸使Ｂ一半水石膏初凝时间延长至１ｈ时，其强度损失超过５０％．磷酸盐类缓凝剂同样存在强度损失过大的缺陷，而蛋白质类缓凝剂是一种新型石膏缓凝剂，有些蛋白质水解产物用于石膏中效果优异，强度损失也较小，因此具有广阔的发展前景．如上海建筑科学研究院研制的蛋白质类ｓｃ缓凝剂，掺量小、效率高、而且对产品的强度损失较小一１．

研究缓凝剂对强度负面影响的内在原因与作

及掺量。

一轴亲豢蒿撩化谇删照圉６掺不同种类缓凝刹的馅商忧“”

哈尔滨工业大学学报第３６卷

（ｃ）掺Ｏ．３％柠檬酸（ｄ）掺０．５％柠檬酸

图７柠檬酸掺量对石膏晶体形貌的影响

２．３．２缓凝剂对石膏硬化体孔结构的影响了分析，掺加不同缓凝剂与柠檬酸不同掺量下石采用压汞测孔技术对石膏硬化体孔结构进行膏硬化体的孔径数据见表１、２．

表ｌ石膏硬化体孔径数据表

表２柠檬酸不同掺量下石膏硬化体孔径数据表

以上样品均采用同一水膏比成型，因此，掺加缓凝剂前后比孑Ｌ体积和孔隙率变化不大．孔隙率不同程度的降低，可能是由于掺缓凝剂，尤其是高掺量下产生泌水所致．从表中可以看到，掺加缓凝剂后，石膏硬化体的中值孔径、平均孔径和最可几孔径均大幅度增加，而且随着柠檬酸掺量加大，孑Ｌ径粗化的趋势加剧．孔径粗化是二水石膏晶体粗化、晶体之间空间变大的直接结果．这是缓凝