轻质抹灰石膏的研制及应用问题分析
赵守佳高级工程师
石膏基砂浆的发展及趋势
1、我国特种砂浆行业发展趋势
2、石膏基砂浆的优势
3、石膏基干混砂浆的种类
1）抹灰石膏GB/T-
2）机械喷涂抹灰石膏JC/T-
3）石膏基自流平砂浆JC/T-
4）嵌缝石膏JC/T-
5）粘结石膏JC/T-
6）石膏基腻子JC/T-
7）防霉耐水抹灰石膏砂浆JC/T-
4、建筑石膏的快速陈化技术成熟
自然陈化时间周期长，而且质量不可预期，因此德国ClaudiusPeter开发了均化处理装置对煅烧石膏进行加快陈化处理。
带有一定潮气的热空气由底部通过收尘布进入，煅烧石膏粉在空气作用下形成悬浮，可以充分与空气中的水汽反应；此外在均化器中内还有一个竖管，可以将热气导到均化器上部，实现物料从下到上的混合均化，进一步强化均化的效果。
5、建筑石膏均化的条件
分析建筑石膏的三相，计算β-半水石膏含量的波动值：
式中：
S-标准偏差；
-所有取样的平均值；
若R＜5%，表示该批建筑石膏的均匀性好；若R=5~10%，表示该批建筑石膏的均匀性一般，可以选择使用；若R＞10%，表示该批建筑石膏的均匀性差，需要将本批建筑石膏组批或均化后使用；
6、建筑石膏的仓混均化技术
料仓内建筑石膏的性质是不均匀的，图示黑白层代表性能相异的建筑石膏，通过仓混器，建筑石膏穿插混合，达到均化。
7、抹灰石膏助剂的发展
8、抹灰石膏的发展方向
9、石膏基干混砂浆的构成
1、必需的成分：
----建筑石膏或高强石膏
----纤维素醚
----缓凝剂：酒石酸、苹果酸、多聚磷酸盐、蛋白质类
2.其他成分：
----促凝剂：二水硫酸钙、水泥、
----骨料：水洗砂、机制砂、珍珠岩、玻化微珠
----填料：重钙、滑石粉
----胶粘剂：可再分散胶粉、聚乙烯醇粉末
----水泥：普硅水泥、高铝水泥、硫铝水泥、白水泥
----触变剂：膨润土、淀粉醚
----减水剂：密胺类，聚羧酸盐类
----纤维：木质纤维、PP纤维、芳纶、玻璃纤
----密度调节剂：引气剂、消泡剂
轻质抹灰石膏的重要原材料—建筑石膏
轻质抹灰石膏的重要原材料—纤维素醚
1、纤维素----纤维素醚的前身
地球上各种能源都与太阳能密切相关，人类所使用的能量绝大部分来源于太阳能。捕获太阳能的生物主要为绿色植物，通过光合作用把太阳能转化为化学能。光合作用的总反应式是：
每年通过光合作用合成的纤维素可达亿t。
纤维素是当今世界上最丰富的多糖物质。
天然纤维素的主要来源是棉花、树木、水生植物、草等。棉花含纤维素92~95%；亚麻含纤维素约80%；木材含纤维素约50%。
2、纤维素的结构
纤维素是一种复杂的多糖，分子中含有成千上万个葡萄糖单元,化学式为（C6H10O5）n。
D-葡萄糖基以β—1,4苷键联结起来。
3、纤维素醚的原材料
建筑用纤维素醚是一种非离子水溶性聚合物，其来源为：
纤维素（木浆或棉绒）、卤代烃（氯甲烷、氯乙烷或其他长链卤化物）、环氧化合物（环氧乙烷、环氧丙烷等）
HPMC-羟丙基甲基纤维素醚
HEC-羟乙基纤维素醚
HEMC-羟乙基甲基纤维素醚
EHEC-乙基羟乙基纤维素醚
MC-甲基纤维素醚
4、纤维素醚的制备反应
5、纤维素醚的技术要求
JC/T-建筑干混砂浆用纤维素醚
6、纤维素醚的性能
纤维素醚的性能取决于：
聚合度DP葡萄糖单元的个数----粘度
取代基及其取代度、取代均匀程度----决定应用领域
粒径大小----溶解性能
表面处理（即延时溶解）----起粘时间与体系的pH值有关
改性程度----改进纤维素醚的抗流挂性、施工性等。
7、纤维素醚的作用—保水作用
纤维素醚是由β-D-葡萄糖单元组成的高分子链状化合物，分子中的羟基和醚键上的氧原子与水分子形成氢键，将水分子吸附在高分子链表面及缠绕的分子链中，延缓水分挥发和被基层吸附。
纤维素醚的保水性提供的益处：
--不需对基层进行润湿，节省工序
--良好的施工性
--足够的强度
HPMC与HEMC热稳定性比较
保水性的测定方法
保水性与纤维素醚用量的关系
8、纤维素醚的作用—增稠作用
纤维素醚能够增加石膏基砂浆成分之间的凝聚力，表现在砂浆的稠度增加上。
纤维素醚的增稠主要提供的益处：
--减少落地灰
--增加与基层的粘结力
--减少砂浆的流挂性
--保持砂浆均匀
9、纤维素醚的作用—表面活性
纤维素醚中含有亲水基团（羟基、醚键）和憎水基团（甲基、乙基、葡萄糖环）是一种表面活性剂。
(水的表面张力是72mN/m,表面活性剂是30mN/m，而纤维素醚是HPC42,HPMC50,MC56,HEC69,CMC71mN/m)
纤维素醚的表面活性主要提供的益处：
--引气效应（批刮顺滑、湿密度低，弹性模量低，抗冻融）
--润湿作用（增加与基层的粘结力）
10、轻质抹灰石膏对纤维素醚的要求
1.保水性好
2.和易性好，没有结块
3.批刮顺滑
4.抗下垂性强
5.凝胶温度高于75℃
6.溶解速度快
7.有引气能力，能稳定砂浆中的气泡为最好
11、如何确定纤维素醚的用量
对于抹灰石膏来说，要具有好的施工性能并且避免表面产生裂纹，在很长一段时间内保证砂浆内保留充足的水是必要的。同时纤维素醚长时间保留适量的水份可以使砂浆有一个稳定的凝结过程。
纤维素醚的用量决定于：
纤维素醚的粘度
纤维素醚的生产工艺
纤维素醚的取代基含量及分布
纤维素醚的粒径分布
石膏基砂浆的种类和组成
基层的吸水能力
石膏基砂浆的标准扩散度的用水量
石膏基砂浆的凝结时间
施工厚度及施工性能
施工条件（如温度、风速等）
施工方法（手工刮抹、机械喷涂）
轻质抹灰石膏的研制
1、轻质抹灰石膏的基本要求
符合国家标准GB/T-《抹灰石膏》轻质底层抹灰石膏的要求。
强度—抗压强度能够为刮抹腻子提供良好牢固的基层
稳定—塑性阶段不开裂，收缩率在0.05%以下
粘结—湿粘结力强，不掉灰，拉伸粘结强度高，不脱落，不空鼓
快捷—凝结时间短，初凝和终凝的间隔小于30分钟
顺滑—手工施工时容易摊铺，刮抹省力（尤其是用1.2m长的刮杠）
适应—各种基层（混凝土、砂浆、发泡混凝土砌块等），施工环境（风速、温度等），与后序的建筑材料相容
环保—符合国家现行标准关于VOC、重金属、放射性的要求
2、轻质抹灰石膏性能测试项目
1）检测项目（可量化）
----细度、凝结时间、保水率、强度、体积密度、涂布率（湿密度）、抗下垂性能
2）用户体验项目（非量化）
----施工手感、表面光滑性、可使用时间、压光时间、抗开裂性能。
除了细度外，纤维素醚能够影响轻质抹灰石膏几乎所有的性能
3、轻质抹灰石膏的推荐配方
4、纤维素醚用量的作用
5、轻质抹灰石膏的特点
该配方生产的机喷抹灰石膏经工地实际应用
6、轻质抹灰石膏的性能
水泥对轻质抹灰石膏的作用
1、水泥对抹灰石膏性能的影响
2、抹灰石膏凝结时间的测定方法
3、水泥对抹灰石膏性能的影响
灰钙粉对轻质抹灰石膏的作用
1、轻质抹灰石膏的试验配方
2、灰钙粉对轻质抹灰石膏抗裂性的作用
3、石膏基厚层找平砂浆的推荐配方
4、石膏基找平砂浆对纤维素醚的要求
1）在增稠和流动有好的平衡
2）易分散、没有结块。
3）均质能力、悬浮性好
石膏砂浆的应用问题分析
（一）抹灰石膏层开裂原因分析
1、抹灰石膏原材料原因分析
a）建筑石膏不合格
建筑石膏中含有含量较高的二水石膏，导致抹灰石膏粘结较快，为使抹灰石膏有适当的开放时间，要加入更多的缓凝剂雪上加霜；建筑石膏中可溶性无水石膏AIII含量高，AIII后期膨胀比β-半水石膏厉害，抹灰石膏在固化过程中体积变化不均匀，引起膨胀性开裂；建筑石膏中可固化β-半水石膏含量低，甚至硫酸钙总量低；建筑石膏来源于化学石膏，细度小，目以上的粉体多；建筑石膏粒径单一，没有级配。
b)添加剂不合格
不在缓凝剂最活性的pH范围内；缓凝剂凝胶效率低，使用量大，对抹灰石膏的强度的降低幅度大，初凝时间和终凝时间间隔长；纤维素醚保水率低，水分流失快；纤维素醚溶解速度慢，不适用于机械喷涂施工。
解决办法：
a）选用合格稳定的建筑石膏，初凝时间3min以上，抗折强度3MPa以上。
b）选用粒径小，保水能力优异纤维素醚。
c)选用对抹灰石膏凝固影响小的缓凝剂。
2、施工人员原因分析
a）工程承包单位招收没有施工经验的操作工人，且不进行系统的上岗培训，施工工人没有掌握抹灰石膏的基本特性和施工要领，不能按照施工规程进行操作。
b)工程承包单位技术管理、质量管理薄弱，在施工现场没有管理人员，对工人不合规的操作不能及时纠正；
c）现抹灰石膏抹灰工程大多采用包清工的形式，重数量，轻质量。
解决办法：
a）抹灰工程承包单位加强上岗培训，在施工前进行技术交底。
b）加强施工现场管理。
3、抹灰石膏原因分析
a）抹灰石膏最终强度低，不能抵抗由于水分流失而产生的收缩应力；抹灰石膏强度低是由于原材料不合格或配方不合理。
b)抹灰石膏抗下垂性不合格，抹灰石膏在底部堆积，厚度大而造成横向裂纹。
c）抹灰石膏砂浆搅拌时间短，造成砂浆拌和不均匀，强度不高，抹灰石膏层收缩、膨胀不均匀
d）已经初凝的抹灰石膏砂浆，加水后再次使用。
解决办法：
a）使用合格的抹灰石膏，符合GB/T-的要求。
b）使用配套的搅拌设备，保证抹灰石膏与水拌和均匀。
c)已经初凝的砂浆，禁止加水后再次使用
4、基层材料原因分析
a）目前装配式建筑砌筑使用了新型墙体材料，其干燥收缩系数较大。当砌块的龄期不足，或砌块含水率过大等，经过一段时间的干燥，墙体出现失水干缩的裂缝，抹灰层也随之开裂。
b)框架结构混凝土构件和墙体材料结合处，是两种不同的材质相接，其线性膨胀系数不同，在温度变化时引起两种材料变形不同步，会出现分离式的裂缝，常见墙柱间竖向裂缝和梁底的水平裂缝。
c）使用铝质模板现场浇筑混凝土，混凝土表面光滑，与抹灰石膏层结合差，抹灰石膏层易从基层脱开，产生裂纹。
d）基层材料与抹灰石膏强度等级相差大，在干缩、温度变化的共同作用下，伸缩不一致，特别是基层的轻质墙体材料密度小，强度低时，往往抹灰石膏层产生冰纹状开裂，甚至大面积空鼓。e）基层吸水率大，吸水速度快。
解决办法：
a）新抹的混凝土基层在通风状况良好的情况下，夏季应干燥10天、冬季20天以上，表面光滑，基层吸水快。应涂刷界面剂；
b）不同材质的墙体交接处使用网格布等加强材料
c)轻质墙体材料应养护充分。
5、施工工艺原因分析
a）基层过于干燥，没有恰当润湿或涂刷界面剂。抹灰石膏与基层接触，抹灰石膏中的水分很快被吸干，水分流失，抹灰石膏层体积缩小，造成开裂，同时影响强度增长，粘结力也降低。
b)基层施工质量差，局部抹灰石膏层过厚。如一次施工抹灰石膏，砂浆会下坠，形成水平方向的裂缝。
c）水电开槽未处理好。水电开槽没有使用嵌缝石膏或加膨胀剂的细石混凝土嵌填，产生收缩开裂，从而抹灰石膏层开裂。
d）没有对冲筋部位特殊处理，大面积施工的抹灰石膏层在冲筋处开裂。
解决办法：
a）使用优质的界面剂，处理强度低、吸水快的基层。
b）抹灰石膏层厚度较大，超过50mm，必须分次刮抹。
c)执行施工工艺，加强施工现场质量管理。
6、施工环境原因分析
a）天气干燥炎热。
b)风速大
c）春夏之交，温度高而湿度小。
解决办法：
a）有五级及五级以上大风不得施工，环境温度高于40℃不能施工。
b）春夏之交，调整抹灰石膏生产配方。
（二）建筑石膏的硬化过程
溶解-沉淀理论认为：建立较高的过饱和度并维持足够的时间是建筑石膏硬化的必要条件。
从热力学的观点而言，过饱和度可以用化学势的差值
△u来表示：
△u=RTln（C/C0）
式中：
C—过饱和溶液中硫酸钙的浓度
C0—硫酸钙水溶液的饱和浓度
R—气体常数
T—绝对温度
Β-半水石膏过饱和度与温度的关系
（三）抹灰石膏慢增稠原因：
1）喷涂施工的抹灰石膏纤维素醚粘度小，用量不足或粒径大
2）手工抹灰石膏搅拌时间短，没有放置，或未二次搅拌
3）机喷抹灰石膏中的引气剂的种类和用量问题、与其他组分未充分搅拌均匀。
解决办法：
a）改进产品质量（选用粒径小、粘度适宜的纤维素醚）；
b）优化施工工艺。
（四）抹灰石膏层空鼓原因：
1）基层疏松、强度低；光滑的基层没有涂刷界面处理剂
2）基层吸水性强，施工前没有洒透水
3）产品质量问题：纤维素醚用量小，保水能力差，抹灰石膏内聚力小，抹灰石膏与基层的湿粘结力差；建筑石膏用量小；机喷石膏中可再分散胶粉用量少
解决办法：
a）对空鼓部分进行铲除，涂刷界面处理剂，增加基层的强度和粘结力，减少基层的吸水率。
b）提高抹灰石膏的性能
（五）抹灰石膏层起粉原因：
1）建筑石膏未能充分水化：基层吸水性强，施工前没有洒透水；施工现场气温高，风力大；施工厚度薄；
2）产品质量问题：纤维素醚用量小，保水能力差；抹灰石膏强度低（建筑石膏用量小、初凝时间长）
3）已经固化的抹灰石膏、落地灰及搓抹下的抹灰石膏加水搅拌后，重新使用
解决办法：
a）对于未充分水化的抹灰石膏层，喷水提高其固化程度
b）改进抹灰石膏的质量
c）不能使用已经固化的抹灰石膏浆料
（六）抹灰石膏层泛黄、发霉原因：
1）脱硫石膏水溶性杂质多。
2）采用磷石膏，含有杂质。
3）无水石膏的激活剂多为可溶性盐，加量大。
4）石英砂中含泥量大。机制砂中铁含量高。
5）采用钢丝网，减少开裂，而金属锈蚀。
解决办法：
a）采用2.0级以上的建筑石膏，忌讳采用磷石膏。
b）优选原材料；
c）在抹灰石膏中加入2%～3%的普硅水泥调节抹灰石膏的pH值，使之成碱性。