吴亚俊 丁 益

(1.合肥市墙体材料革新和建筑节能办公室，安徽 合肥 230022;2.先进建筑材料安徽省重点实验室，安徽 合肥 230022;3.安徽建筑工业学院材化学院，安徽 合肥 230601)

石膏砌块作为墙体材料(主要用于内隔墙)，具有质轻(每平方米只是红砖墙体重量的1/3)，阻燃、调节室内空气(冬暖夏凉)、抗震性能好等特点[1]。目前，建筑上使用的石膏制品有一个共同的弱点就是强度低，防水、防潮性能差。普通石膏制品的吸水率一般在50%以上，软化系数仅为0.2～0.3，石膏制品吸湿受潮后易发生变形，造成建筑墙体松软、烂根，影响其使用性能。我国南方大部分地区，常年平均相对湿度在70%以上，在这些地区使用石膏制品，常发生吸湿受潮出现弯曲变形等情况，即使在北方气候干燥地区，也常会出现这种现象[2]。石膏制品这种自身缺点，极大地阻碍了它的发展和使用。济南大学材料与工程学院张国辉等人研制了复合型石膏防水剂来改善石膏的防水性能，它是将硬脂酸乳液及硬脂酸—聚乙烯醇乳液配制，通过实验得到了以下结论:硬脂酸乳液的加入，改变了石膏材料表面的性能，使其由亲水性转变为憎水性，对降低石膏制品的吸水率具有明显作用[3];王坚等人经过试验指出在β型半水石膏浆体中掺加聚合物乳液防水剂、促进剂、交联剂后，在干燥强度保持不变的情况下，降低了吸水率，提高了软化系数。其技术性能达到日本JBA 6912-1983防水石膏板标准的要求[4];加入憎水物质以改变石膏材料的表面性能，加入憎水物质的目的就是改变石膏的表面张力，从而达到憎水的目的[5]。本文着重研究石膏的防水性能，通过各种方法改善石膏的防水效果。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

半水石膏、明矾、硫酸钠、碳酸钠、柠檬酸钠，以上药品均为工业级;有机硅憎水剂为化学纯。

1.2 实验设备

DKZ-5000/6000型水泥电动抗折试验机，JYE-2000/3000型电液式指针压力试验机。

1.3 实验方法步骤

1)空白实验。取一定量的石膏，按水灰比的不同加适量水搅拌均匀，做成试块，待终凝后放在自然条件下养护，然后进行软化系数测定和试块抗压强度实验。

2)单掺料实验。加入硫酸钠的试样。a.硫酸钠的加入量分别为石膏质量的1%，3%，5%;b.加入碳酸钠的试样，碳酸钠的加入量分别为石膏质量的1%，3%，5%;c.加入明矾的试样，明矾的加入量分别为石膏质量的1%，3%，5%。

3)双掺料实验。a.按一定的水灰比掺硫酸钠与有机硅憎水剂，硫酸钠的加入量是石膏质量的1%，憎水剂的掺量分别为石膏质量的0.5%，1.5%，2.5%;b.按一定的水灰比掺碳酸钠与有机硅憎水剂，碳酸钠的加入量是石膏质量的1%，憎水剂的掺量分别为石膏质量的0.5%，1.5%，2.5%;c.按一定的水灰比掺明矾与有机硅憎水剂，明矾的加入量是石膏质量的1%，憎水剂的掺量分别为石膏质量的 0.5%，1.5%，2.5%。

4)试件的制备。根据实验配比称量原料，水灰比控制在0.68，在搅拌锅内搅拌均匀，浇筑到尺寸为40 mm×40 mm×160 mm模具中，轻微振动后，手工刮平，即为成型所需试件。24 h后拆模放在室温下养护。

2 实验结果与分析

2.1 单掺实验研究

2.1.1 改变水灰比对石膏软化系数和强度的影响不同水灰比的软化系数和强度见图1，图2。

由图1，图2可知改变水灰比的石膏的软化系数总体较低，随着水灰比的增加软化系数呈现先上升再下降的趋势，在水灰比为0.68时软化系数最高为0.543，在0.68之前软化系数上升的幅度较小，0.68之后软化系数下降的幅度较大。抗压强度的值随水灰比的增大逐渐减小，在水灰比为0.78时强度最低，28 d强度为5.75 MPa。

2.1.2 掺加硫酸钠对石膏软化系数和强度的影响

如图3，图4所示是水灰比为0.68，掺硫酸钠对石膏软化系数和强度的影响图。

由图3，图4可知掺硫酸钠的软化系数随着掺量的增加石膏的软化系数呈现先上升再下降的趋势，在掺量为3%时软化系数最高为0.636，在3%之前软化系数的上升幅度较小，3%之后软化系数的下降幅度较大。抗压强度的值随硫酸钠掺量的增加逐渐减小，在掺量为5%时强度最低为3.12 MPa。

2.1.3 掺加明矾对石膏软化系数和强度的影响

掺明矾的软化系数最低，明矾的掺量在3%之前石膏在水中会慢慢的被侵蚀，随着明矾掺量的增加，明矾的软化系数会提高，当掺量为5%时，软化系数为0.521，掺明矾的抗压强度的变化见图5。由图5可见掺明矾的抗压强度值是呈现下降趋势的，在掺量为3%之前下降趋势较大，之后较平缓，抗压强度值在2.89 MPa～5.23 MPa之间变化。总体的强度值还比较大。

2.1.4 掺加碳酸钠对石膏软化系数和强度的影响

图6，图7是水灰比为0.68，掺碳酸钠对石膏软化系数和强度的影响图。

由图6，图7可知掺碳酸钠的软化系数总体较高，随着碳酸钠掺量的增加软化系数呈现先上升再下降的趋势，在3%点软化系数最高为0.881，在3%之前软化系数的上升幅度较小，3%之后软化系数的下降幅度较大。抗压强度的值随掺量的增加逐渐降低，在掺量为5%时最低为1.48 MPa。

2.2 双掺实验研究

2.2.1 掺硫酸钠和有机硅憎水剂对石膏软化系数和强度的影响

图8，图9是水灰比为0.68，硫酸钠掺量为1%时对石膏软化系数和强度的影响图。

由图8，图9可知，掺硫酸钠1%和有机硅憎水剂随着掺量的增加先下降再上升，总体的幅度变化很大，最低点为掺1.5%时的软化系数为0.502，最高为0.789。硫酸钠1%和有机硅憎水剂总体的强度在3.40 MPa～3.90 MPa之间变化，随着有机硅憎水剂掺量的增加，强度逐渐升高，但上升的趋势不是很大，强度最高为3.90 MPa，虽然强度较之前比较不是很高，但软化系数普遍比较高。

2.2.2 掺碳酸钠和有机硅憎水剂对石膏软化系数和强度的影响

图10，图11是水灰比为0.68，碳酸钠掺量为1%时对石膏软化系数和强度的影响。

由图10，图11可知，掺碳酸钠1%和有机硅憎水剂随着掺量的增加先下降再上升，总体的幅度变化很大，最低点为掺1.5%时的软化系数为0.618，最高为0.796。碳酸钠1%和有机硅憎水剂的总体的强度在1.81 MPa～2.56 MPa之间变化，随着有机硅憎水剂的掺量的增加，强度逐渐下降，在掺量为1.5%之前下降趋势较小，但在掺量为1.5%之后下降幅度较大，强度最高为2.56 MPa，强度较之前的与硫酸钠比较较低，软化系数还比较高。

2.2.3 掺明矾和有机硅憎水剂对石膏软化系数和强度的影响

掺明矾的软化系数最低，明矾的掺量在3%之前石膏在水中会慢慢的被侵蚀，所以它的软化系数不太符合防水石膏要求的软化系数，图12是水灰比为0.68，明矾掺量为1%，有机硅憎水剂掺量变化对抗压强度的影响。

由图12可以看出石膏砌块的抗压强度是逐渐降低的，强度值在5.52 MPa～5.95 MPa之间变化，强度值总体还算比较高，但软化系数太小，不太符合防水石膏对软化系数的要求。

3 结语

1)从以上实验结果中可以看出单掺1%硫酸钠，3%硫酸钠，1%碳酸钠，3%碳酸钠，5%碳酸钠，掺1%硫酸钠和0.5%有机硅憎水剂，掺1%硫酸钠和2.5%有机硅憎水剂，掺1%碳酸钠和0.5%有机硅憎水剂，掺1%碳酸钠和1.5%有机硅憎水剂，掺1%碳酸钠和2.5%有机硅憎水剂所做的石膏砌块的软化系数都在0.6以上，抗压强度也较高，符合防水石膏砌块的规范要求。

2)综合经济因素和各方面的规范要求及以上各掺量的抗压强度和软化系数的相互比较，最终确定最佳防水石膏砌块的配置方案为水灰比为0.68，硫酸钠掺量为1%，有机硅憎水剂掺量为0.5%，它的抗压强度是 3.40 MPa，软化系数为 0.789。

[1] 向才旺.新型建筑装饰材料手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1992.

[2] 谢若南.石膏板防水剂及其应用技术研究[J].化学建材，1990(6):28-31.

[3] 张国辉.复合型石膏防水剂的研制[J].材料科学与工程学院，2006(2):42-49.

[4] 关淑君.耐水建筑石膏的试验研究[J].中国建筑科学研究院，2005(4):32-37.

[5] 龚建清，方 萍，吴慧敏.普通硅酸盐水泥对石膏基混合胶结材的改性研究[J].湖南大学学报，1997，24(6):78-83.