石蜡乳液用于石膏砌块防水剂的研究

data-full-width-responsive="true"> 石蜡乳液用于石膏砌块防水剂的研究陈莹1 张志国1 刘洪杰1 宋志学1 魏卫东2(1河北科技大学， 石家庄050018；2鹿泉东方鼎鑫水泥有限公司， 石家庄050000)石膏材料轻质、保温性好，是优良的建筑、装饰材料，但防水性差，使其应用受到一些限制。本试验以脱硫石膏为主要原料，用乳化石蜡做防水剂，制成防水石膏砌块，并对其性能进行讨论。1 试验材料试验主要材料包括：电厂烟气脱硫石膏（CaSO42H2O 含量9562%）、固体石蜡（熔点58℃）、乳化剂（Span 80 和Tween 80）、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、消泡剂（磷酸三丁脂）、玻璃纤维（长度4mm～8mm）等。2 试验方法21 石蜡乳液制备试验调整乳化剂HLB 值为10[1、2]，采用转相乳化法制石蜡乳液：先将20 份石蜡加热熔化，升温至85℃～90℃， 在搅拌的情况下加入57 份乳化剂、025 份十二烷基苯磺酸钠，混合均匀；然后将15 份硬脂酸加入到100 份热水中，热水温度控制在85℃～90℃，分三次加入到石蜡中；滴加几滴消泡剂，降至室温即得到水包油型乳白色石蜡乳液。22 石膏砌块防水改性试验（1）将脱硫石膏干燥后，在150℃脱水15h～20h，制成脱硫建筑石膏（主要成分为CaSO41/2H2O）；脱硫建筑石膏自然冷却后摊开，放置3d～4d 后使用。石膏砌块性能测试按GBT176691－1999《建筑石膏一般试验条件》、GBT176692－1999 《建筑石膏结晶水含量的测定》、GBT176693－1999 《建筑石膏力学性能的测定》、GBT176694－1999 《建筑石膏净浆物理性能的测定》、GBT176695－1999 《建筑石膏粉料物理性能的测定》等进行。（2）将石蜡乳液掺加到脱硫建筑石膏中，制成石膏试块，测试石膏试块强度、软化系数等，研究防水剂等对石膏砌块性能的影响，确定最佳工艺，使石膏砌块的软化系数达到06 以上。3 试验及结果讨论31 乳化条件对石蜡乳液的影响石蜡乳液制备，对乳化条件要求较高。影响石蜡乳液稳定性的主要因素包括搅拌速度、乳化时间和乳化温度[3]。试验就这三个影响因素进行了探讨：（1）搅拌速度1200r/min～1400r/min。搅拌速度慢，石蜡难以均匀分散在水相中， 得到的石蜡乳液不稳定，会出现破乳分层现象；速度过快，会产生泡沫并造成能量损耗。（2）乳化时间40min。乳化时间短，乳化剂没有完全分散，形成的乳液不稳定，乳液会很快分层；乳化时间长，乳液放置后会凝固成膏状，失去流动性，这可能是乳液微粒相互接触机会增多形成大微粒的结果。（3）乳化温度85℃～90℃。乳化温度低于85℃，得到的石蜡乳液不稳定，容易分层。32 脱硫建筑石膏性能试验所用的脱硫建筑石膏， 标准稠度需水比为064，主要性能见表1。试验表明，脱硫建筑石膏基本性能满足GB9776－2008《建筑石膏》的要求，可以用于生产石膏砌块；其抗折软化系数为038，防水性差，这与天然建筑石膏性能类似。33 石蜡乳液对石膏砌块性能的影响在脱硫建筑石膏中掺入不同量的石蜡乳液（以固含量计），水料比为064，研究石蜡乳液掺量对石膏砌块性能的影响，试验结果见表2。石膏砌块中加入一定量的石蜡乳液， 防水性提高。石蜡乳液掺量加大，石膏砌块的软化系数增大，掺加5%时，抗折软化系数最高为065。但砌块的绝对强度下降很大，石蜡乳液加入5%时，抗压和抗折强度分别降低了568%和52%，这可能是石蜡薄膜减少了石膏晶体接触点的原因[4]。另外，石膏砌块的表观密度和吸水率也有所降低。34 玻璃纤维对石膏砌块性能的影响在石膏砌块中加入长度为4mm～8mm 玻璃纤维，以提高砌块的强度。水料比为064，石蜡乳液以固含量计，玻璃纤维外掺，试验结果见表3。由表3 可知，随着玻璃纤维掺量的增加，石膏砌块的抗压、抗折强度均呈现先升高后降低的趋势。纤维的加入量并不是越多越好，有一个最佳量，在本试验中，玻璃纤维最佳掺量为1%。35 石蜡乳液防水剂的特点石蜡乳液用作石膏砌块防水剂， 具有用量少、易操作、工艺简单等特点，且生产效率高，与普通石膏砌块生产效率相当。而用水泥、矿渣、粉煤灰、石灰等无机材料改性生产的防水石膏砌块，表观密度大，一般在1300kg/m3～1400kg/m3，需要加入轻质材料以降低砌块的表观密度。其次，无机防水材料用量较大（一般在30%左右），砌块的养护时间和生产周期都较长。4 防水机理分析半水石膏水化生成二水石膏，晶体间相互交叉搭接，形成空间网络结构，是石膏材料的强度来源。二水石膏溶解度较大， 与水接触造成晶体接触点减少，呈现出较差的耐水性[5]。石蜡乳液微粒在表面活性剂的作用下，在石膏颗粒表面呈定向排列，其亲水基团与石膏颗粒表面连接，憎水基团则一致朝外，失水后形成致密的保护层[6、7]。图1 为脱硫建筑石膏水化后的形貌特征，从图中可见其水化产物是尺寸不同的柱状和板状二水石膏晶体。图2 为脱硫建筑石膏掺加石蜡乳液的水化产物形貌特征，晶体也为柱状和板状，外面包裹了一层石蜡薄膜， 这层膜有效地阻碍了水进入石膏材料的内部，降低了对CaSO42H2O 晶体的溶蚀，从而提高了石膏材料的防水性。5 结语（1） 乳化条件对石蜡乳液的稳定性影响很大，搅拌速度1200r/min～1400r/min、乳化时间40min、乳化温度85℃～90℃时，制备的石蜡乳液性能稳定。（2）石膏砌块中掺加石蜡乳液，防水性提高，力学强度降低；掺加玻璃纤维后强度提高，玻璃纤维最佳掺量为1%。石蜡乳液掺加5%、玻璃纤维掺加1%时，石膏砌块的抗压、抗折软化系数为064 和065。（3）石蜡乳液用作石膏砌块防水剂，具有用量少、易操作、生产效率高等特点，在石膏晶体外形成一层石蜡薄膜，阻碍了水对石膏晶体的侵蚀，提高了石膏砌块的防水性。