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聚羧酸减水剂在磷石膏和脱硫石膏中的应用性能优势

阅读次数：34发布时间：2024/4/23 13:52:33

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，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所需的掺量高，其对脱硫石膏的分散性差；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。

粉体聚羧酸减水剂

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