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如何提高石膏的耐水性



我国早期防水石膏制品的研制主要是针对石膏砌块、石膏隔墙板这种用于内墙墙体的材料而言,最早也是参考国外的研究成果。

通过查阅国外有关石膏防水研究的文献资料,并结合一些国外的相关专利,我们可以得知,虽然不同国家的防水途径及措施不尽相同,但总体归纳起来主要有以下三个方面的防水措施:一是涂覆或浸渍可防止水分对石膏溶蚀的憎水性物质,涂覆浸渍隔绝水的方法;二是减小二水石膏晶体在水中的溶解度,增大其软化系数,掺加无机非金属粉料的方法;三是阻塞石膏内部孔隙或改变其亲水性能,掺加有机乳液的方法;四是掺加减水剂或速成核剂,提高石膏硬化体密实度的方法。

1、涂覆浸渍法

涂覆或浸渍可防止水分对石膏侵蚀的憎水性物质,将具有憎水性的物质,如可成膜憎水乳液等,喷涂于石膏建材制品表面,憎水性物质可通过石膏硬化体的孔隙渗入表层以下,干燥后形成致密的膜层,可有效阻隔外界水的渗入,大大提高制品防水性能。另外,在石膏基建材表面喷涂或浸涂上H2C2O4或者草酸盐的水溶液,使制品表面生成不溶于水的CaC2O4,进而有效阻隔水分的侵蚀也可提高材料的防水性能。

这种防水处理措施方法操作简便,如果操作得当,制品防水、防潮效果较为理想。然而这种防水途径并不能从根本上克服石膏防水差的难题,只有暂时降低制品吸水率的作用,若制品表面有破损致使憎水层出现缺陷,或是喷涂操作不当,亦或是石膏制品部分表面涂覆的憎水层不均匀,则水分会从表面憎水薄弱处渗入基体内部,造成膜层脱落,使制品防水、防潮性能下降。此外该方法还存在制品再加工后形成的新界面防水能力依然差,复杂制品难以全面涂刷以及成本偏高的问题。虽然这种方法只能治标,不能治本,但在一定条件下,例如施工时,因临时的防潮、防水需要或建筑的某一个并不受长期潮湿侵扰的部位,可采用此法。

2、掺加无机非金属粉料的方法

早在20世纪50年代,我国有关研究单位就已经开始在半水石膏中掺加大量水淬矿渣,研制成功高强度的混合石膏制品(如梁、板等),将其应用于试点工程并取得了较好应用效果。近年来,伴随着环境保护意识的增强及各种工业废渣等再生资源的大量利用,人们研究引入各种激发剂的办法,从根本上改变石膏硬化体的特性,将无机非金属材料或活性工业废渣掺入石膏材料中,在激发剂的作用下促使其与石膏材料本身进行化学反应,不仅较大幅度地改善石膏材料自身的防水性能,而且有效提高了石膏制品的强度。

在石膏中掺加水泥或其他含有活性SiO2、Al2O3的掺合料,石膏将与上述材料共同参加水化与硬化反应,形成CSH凝胶、钙矾石等具有水硬性的水化产物。

这些水化产物填充于CaSO4·2H2O晶体孔隙中或覆盖在晶体表面,起到增强结构体密实度和保护CaSO4·2H2O晶体的作用,进而降低CaSO4·2H2O在水中的溶解度,增大制品的软化系数。这些水硬性水化产物的力学强度、稳定性及耐溶蚀性能远远优于CaSO4·2H2O晶体,使石膏硬化体既具有气硬性又具有水硬性,石膏制品的耐水性能大大改善。这种防水措施兼具有效性与经济性,可显著提高石膏制品耐水性能,但是火山灰质材料的掺加会致使石膏制品白度降低,对于装饰性要求高的制品不宜使用。

3、掺加有机乳液的方法

掺加有机乳液的方法既能保持石膏制品装饰效果,又能达到防水的目的,是目前应用较为广泛的一种防水措施。研究初期主要是在石膏材料中掺入硅胶等有机憎水性外加剂,后来改用沥青、石蜡乳液或附加部分无机非金属材料将石膏颗粒包裹,防止水分子的浸溶[8]。

利用石蜡乳液改性石膏建材耐水性能,其改性机理是掺入的石蜡乳液形成防水膜,并均匀地分布到石膏硬化体体的连续相内,阻塞了CaSO4·2H2O晶粒间的孔隙,减少了石膏建材制品气孔的数量或部分封闭了网状毛细管,从而提高石膏的憎水性。有机硅防水剂能够改善石膏耐水性能的原因并不是堵孔、提高基体内部密实度,也不是形成封闭膜层,而是浸润孔隙端口,改变其表面能,从而提高水接触角,使小的水分子聚集成大液滴,阻挡外界水渗入,且不影响石膏自身的透气性,从而达到防水、防潮作用。有机硅防水剂既不会对石膏水化进程产生影响,也不改变石膏晶体的晶型,因此对石膏的强度无不利影响

4、提高硬化体密实度的方法

(1) 掺加高效减水剂

在石膏料浆中加入高效减水剂,其容易包裹吸附在石膏固体粒子的表面形成扩散双电层结构,阻碍石膏颗粒间相互团聚在一起,使石膏絮凝结构中的吸附水转化为游离水,这样就增大了石膏料浆的流动性,减少了石膏标准稠度用水量。拌合水的减少可以使硬化体晶体结构更加致密,减少毛细孔数量,提高石膏制品的耐水性,但是该方法对石膏的长期防水性能改善有限。

(2) 掺加三乙醇胺速成核剂

在石膏建材中加入三乙醇胺可以加速石膏的水化,加速晶核的形成和生长,从而减少了石膏浆中的游离水量,增加了制品的密实度,减少了毛细孔量,从而起到防水作用。但三乙醇胺的上述作用使浆体更稠,这使得其使用范围受限,尤其是对于浇注成型的石膏制品不宜采用,但若允许适当振动则可以使用。在利用三乙醇胺对石膏建材进行防水改性时,通常将其与NaCl或亚硝酸盐复合使用,其防水性能优于前者。


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