关于柠檬酸钠对脱硫建筑石膏的影响的研究分析论文
建筑石膏由于其具有轻质、防火、易加工等特点，已获得越来越广泛的关注。但由于建筑石膏凝结硬化快，不能满足部分石膏基材料的成型与施工的需要。因此，选择适宜的缓凝剂及掺量，可实现对石膏基胶凝材料凝结时间的大范围调节，来满足不同施工工艺的要求。本文研究了柠檬酸钠不同掺量对脱硫建筑石膏的凝结时间和强度的影响。
1 试验方法
1. 1 原材料
榆次双旺新型建材有限公司生产的脱硫建筑石膏。
柠檬酸钠，分析纯，天津南开化工厂生产。
1. 2 试验方案
建筑石膏物理性能测试: 建筑石膏凝结时间、标准稠度用水量、力学性能测定参照GB9776 - 2008《建筑石膏》进行。( 试验设备: 采用DKZ - 5000 型电动抗折试验机测定试件的抗折强度; 采用WA - 100 型电子液压式万能试验机测定试件的抗压强度; 并且抗折、抗压强度平均值精确至0. 05MPa; 三联试模尺寸为: 40mm× 40mm × 160mm) 。
建筑石膏绝干强度的养护条件为: 试件成型后在室温下24h 后脱模，再放入( 48 ± 2) ℃的恒温鼓风干燥箱中72h 烘至恒重。
2 试验结果与讨论
2. 1 不同柠檬酸钠掺量对脱硫建筑石膏的缓凝作用
随着柠檬酸钠掺量的增加，建筑石膏的凝结时间显著增加。当掺量小于0. 15% 时，建筑石膏的初凝时间的增加几乎呈直线上升状态，当掺量超过0. 15%时，建筑石膏初凝时间的延长变得平缓。而终凝时间则随着缓凝剂掺量的增加一直呈现增长状态。
没有掺柠檬酸钠时，建筑石膏的初、终凝时间分别为4min 和8. 5min; 当掺量为0. 10%时，建筑石膏的初凝时间为18min，终凝时间为27min; 掺量增加至0. 15%时，初终凝时间相对于空白建筑石膏的凝结时间分别延长了5. 5 倍和3. 9 倍，时间增幅最为显著，故柠檬酸钠掺量为0. 10% ～ 0. 15% 时对建筑石膏的缓凝效果最为突出。其后凝结时间增速开始变缓，缓凝效果增加不太显著; 掺量为0. 35% 时，建筑石膏的初终凝时间分别成为33min 和60min，相对于掺量为0.15%时的建筑石膏分别延长了27%和43%，时间增幅不大，故柠檬酸钠掺量为0. 15% ～ 0. 35% 时对建筑石膏的'缓凝效果不显著。
2. 2 不同柠檬酸钠掺量对建筑石膏的强度影响
柠檬酸钠对建筑石膏的抗折、抗压强度的影响关系见图2，由图2 可以看出，随着柠檬酸钠掺量的增加，建筑石膏的干抗折、干抗压强度均呈现逐渐降低的趋势。以柠檬酸钠掺量为0 的建筑石膏强度为基准强度: 在柠檬酸钠掺量分别为0. 05%、0. 10%、0. 15%、0. 20%、0. 25%、0. 30% 时抗折强度损失率分别为17%、25%、36%、39%、44%、50%; 抗压强度损失率分别为12%、43%、47%、51%、64%、72%。由此可见柠檬酸钠对建筑石膏抗压强度降低程度明显大于对其抗折强度的降低幅度。并且当柠檬酸钠的掺量大于0.15%时，其抗折抗压强度的损失率降低幅度明显减缓。
柠檬酸钠缓凝剂的掺入都不同程度地降低了石膏硬化体的强度，并且随着掺量的增加，强度不断降低。如图2 所示，缓凝时间越长，强度损失越大。因此，柠檬酸钠掺量的选择要综合考虑脱硫建筑石膏的凝结时间和强度，使用量建议不超过0.10%。
2. 3 柠檬酸钠的缓凝机理
柠檬酸钠在化学上是优良的螯合剂/络合剂，柠檬酸钠的加入对半水石膏的溶解影响不大，但延缓了石膏晶体的动力学过程。柠檬酸钠中基团可与石膏表面的钙离子发生络合反应生成稳定的柠檬酸钙络合物，吸附在过饱和溶液中形成的晶核表面，阻碍了晶核的长大，使得建筑石膏晶体结晶缓慢，水化过程得到延缓，而正是这种缓凝过程是形成的石膏晶体粗大，结晶接触点少，孔结构恶化，强度也随之降低。
3 结论
( 1) 柠檬酸钠掺量为0. 10% ～ 0. 15%时对脱硫建筑石膏的缓凝效果最为突出;
( 2) 柠檬酸钠掺量从0. 05% 增加至0. 10% 时，强度损失率较为突出;
( 3) 用柠檬酸钠作脱硫建筑石膏的缓凝剂时，使用量建议不超过0. 10%。
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