聚羧酸减水剂在磷石膏和脱硫石膏中的应用性能优势

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。

1.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。

2.聚羧酸减水剂在脱硫石膏中的应用性能优势

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。

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。

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。

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。

来源：搜狐新闻

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