1、引言

石膏制品具有体积稳定、轻质、调湿和防火的特点，但是耐水性一般较差，在潮湿环境下强度有较大损失，这使得石膏制品只能在干燥环境当中使用，极大限制了石膏制品推广应用[1.2]。因此，许多学者侧重于研究轻质石膏，对石膏进行轻质化处理可以在降低体积密度的同时增强隔热效果提高保温性能[3]。目前，石膏轻质化的方法主要有掺加轻质材料和发泡两种方式，轻质材料掺入石膏当中虽然可以降低体积密度，但是吸水率较大。另外，由于石膏的凝结时间对用水量较敏感，当水胶比较低时如果轻骨料吸水量较大，可能造成凝结时间缩短，对石膏的凝结性能造成不良影响。所以在对石膏进行轻质化处理中以后者居多。

发泡石膏制品具有轻质、保温隔热和防火的特点，是一种良好的环保、节能材料6。发泡剂是发泡石膏生产过程中的主要添加剂之一，对发泡石膏的物理和力学性能等有着重要的影响。本文通过研究发泡剂的种类及用量的变化对发泡石膏的力学性能、吸水率、软化系数和导热系数的影响，探索其相应的影响规律。  窑炉

*基金项目：天津市科委优秀科技特派员奖励项目(17JCTPC51700

2、原材料及试验方法

2.1 原材料

磷建筑石膏：购买于济南鸿图化工有限公司，外观为淡黄色粉末，性能符合GBT9776-2008《建筑石膏》标准。

柠檬酸：购于天津市风船化学试剂科技有限公司，无色柱状结晶或白色结晶颗粒，有刺激性。

外加剂：选用聚羧酸高效减水剂，减水率26%。

动物蛋白发泡剂和植物发泡剂：起泡性好、气泡稳定、密度大。

十二烷基硫酸钠及十二烷基苯磺酸钠：购买于厦门土立方工贸有限公司，白色粉末。

憎水剂：选用甲基硅酸钠，固含量45%。

水：采用自来水。

2试验方法

防水脱硫石膏的制备工艺如图1所示。

图1  防水脱硫石膏的制备工艺流程图

3、实验结果与分析

3.1 发泡剂对防水发泡石膏力学性能的影响

由图2(a)、(b)可知，较空白试样相比，加入发泡剂后，防水发泡石膏抗折、抗压强度的基本趋势是减小的，符合实验的预期。植物发泡剂和动物发泡剂对防水发泡石膏的性能影响波动最大，动物发泡剂在掺量为0.3%时，力学强度有回升，回升后也是呈现下降趋势。其中抗折性能最好和最差的分别是是掺量为0.1%和0.2%的植物发泡剂，对应的抗折强度损失率分别为20%、77%。抗压性能最好的是掺量为0.1%的植物复合发泡剂，其抗压强度损失率为3%；最差的是掺量为0.2%的动物发泡剂，强度损失率高达96%。这是因为石膏的表观密度越大，力学性能也就越好，密度越大，意味着石膏内部的缺陷越少。

图2   发泡剂对防水发泡石膏力学性能的影响

3.2 发泡剂对防水发泡石膏软化系数的影响

软化系数是试样浸泡24h之后的抗压强度与对应试样的绝干抗压强度之比。所以，软化系数越大，说明防水发泡石膏的力学性能越好。发泡剂掺量对防水发泡石膏软化系数的影响如图3所示。可以看到，随着发泡剂掺量的增加，数据均在空白试样软化系数附近波动。同样，植物发泡剂的影响变化幅度最大。且在发泡剂掺量一样的情况下，植物复合发泡剂及动物发泡剂的软化系数较高。总体来说，软化系数在0.30-050之间变化。防水发泡石膏自身含有的较高的孔隙率及不规则的连通孔导致试样在水中浸泡期间，吸水较多，从而导致软化系数的降低。    隧道窑

图3  发泡剂掺量对软化系数的影响

3.3 发泡剂对防水发泡石膏导热系数的影响

通常固体的传热速度要大于气体的传热速度，而防水发泡石膏内部有大量的孔隙。基于这一点，可知发泡剂的掺量对防水发泡石膏的导热系数影响较大。从图4中可以看出，植物发泡剂在掺量为0.2%时，导热系数最低。这是由于植物发泡剂发泡效率高、泡沫稳定性好，制备的试样表观密度小，因此在发泡剂掺量相同时，其导热系数相对较低。而化学发泡剂的发泡效果依靠于化学反应的进行程度，所以起泡能力及气泡稳定性均较差，导致其导热系数相对较高。

图4  发泡剂掺量对导热系数的影响

从图5可以衡明显的看出，加入发泡剂后，石膏试样的泡孔明显增加，植物发泡剂的泡孔小而密集，分布均匀，因此，其导热系数低，表观密度小。但由于其泡孔过于密集，导致其力学性能一般。十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠的泡孔大小及分布情况基本致，这也就解释了为何他们的测试数据极为接近。动物发泡剂的泡孔大小均匀，且独立性好，因而，其力学性能、导热性能较好。植物复合发泡剂的泡孔大小差异较大，且分布不均，通孔大多集中在中部，是本实验所有发泡剂中，发泡效果最差的。综上所述植物发泡剂的发泡效果最好，植物复合发泡剂的发泡效果最差，化学发泡剂发泡效果基本相同且介于这两者之间。

图5  发泡剂发泡效果最佳的孔隙图

4、结论

a研究表明：植物发泡剂的最佳掺量为0.2%，动物发泡剂的最佳掺量为01%，植物复合发泡剂、十烷基苯磺酸钠及十二烷基硫酸钠的最佳掺量均为0.5%

b在5种发泡剂中，植物发泡剂的发泡效果最好与空白试样相比，导热系数从0.229W/m2K)降到0.189W/(m2·K)，表观密度从1226.56kg/m3降到781.25kgm3，力学性能损失率最大高达84%但仍符合防水发泡石膏材料的要求。植物复合发泡剂的发泡效果最差，与空白试样相比，导热系数从0.29W/mK降到0.205Wm2K)，表观密度从122.56kg/m降到1002.02kg/m3，力学性能损失率最高为77%。其他发泡剂的发泡效果介于这两种发泡剂之间，其中十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠的发泡效果区别不大。本文来源《砖瓦》

参考文献

[1] 王健。发泡磷石膏轻质材料的制备与基本性能[D]哈尔滨：哈尔滨工业大学2016

[2] 张宝安，章守陶，刘继芳从磷石膏的特性谈农业上的应用[J]土壤肥料,1997，(02):3-7

[3] 李国忠，王裕银，张卫豪，石膏发泡保温材料的制备与性能研究[C]中国建筑材料联合会石膏建材分会全国石膏技术交流大会暨展览会.2012

[4 ] Kuryatnyk T, Luz C A D, Ambroise J, et al. Valori-ation of phosphogypsum as hydraulic binderJournal of Hazardous Materials, 2008, 160(2-3)681-687

[5] Evju C, Hansen S The kinetics of ettringite formation and dilatation in a blended cement with Bhemihydrate and anhydrite as calcium sulfate JICement Concrete Research, 2005, 35(12): 2310-2321.

[6] 黄洪财.发泡剂对泡沫混凝土性能影响的试验硏究[J].福建建材,2016(9):18-20

[7]董超颖孙振平磷石膏的特性及其在新型建筑材料中的应用现状[J].粉煤灰综合利用,2014，(04):51-56