水膠比對石膏基復(fù)合調(diào)濕材料性能影響的試驗研究

文｜廈門天潤錦龍建材有限公司 廈門市建筑科學(xué)研究院集團股份有限公司 黃洪財

環(huán)境濕度同人體健康有著重要的聯(lián)系，據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)環(huán)境的相對濕度大于65%或小于38%時，病菌的繁殖、生長速度最快；而當(dāng)相對濕度處于45%～55%的范圍內(nèi)，則病菌的死亡速度較快。而人體感受的最佳濕度范圍則是40%～60%相對濕度。環(huán)境濕度的過高或過低，不但對人體健康非常不利，而且會容易損傷儀器、設(shè)備，使機械容易銹蝕、蒙塵，使精密儀器失準(zhǔn)等等。石膏基膠凝材料，因自身輕質(zhì)、多孔、微膨脹及凝結(jié)時間快等特性，是一種施工方便、快捷，具有良好的調(diào)濕、保溫隔熱、抗開裂等性能的綠色、環(huán)保型裝飾材料。水膠比是石膏基膠凝材料施工、應(yīng)用中的重要控制參數(shù)，本文通過研究水膠比的變化對石膏基復(fù)合調(diào)濕材料的抗壓強度、抗折強度及吸濕、放濕性能的影響，探索其相應(yīng)的影響規(guī)律。

1 原材料與試驗方法

1.1 原材料

(1) 石膏：建筑石膏，福州和順達貿(mào)易有限公司生產(chǎn)，其物理性能指標(biāo)見表1。

(2) 硅藻泥：灰白色，篩余量嵊州市浙東硅藻土精細(xì)制品廠生產(chǎn)，市售。

(3) 緩凝劑：葡萄糖酸鈉，新鄉(xiāng)市中信化工有限公司生產(chǎn)，市售。

(4) 水：普通自來水，符合JGJ63-2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

1.2 試驗方法

在固定膠材用量不變、緩凝劑用量不變的情況下，通過變化用水量來研究水膠比的變化對石膏基復(fù)合調(diào)濕材料物理力學(xué)性能的影響及吸濕、放濕性能的影響，具體配比見表2?？箟簭姸?、抗折強度試件的成型、養(yǎng)護及測試按GB/T 9776-2008《建筑石膏》中規(guī)定方法進行。

復(fù)合調(diào)濕材料吸濕、放濕性能的測試方法按GB/T 20312-2006《建筑材料及制品的濕熱性能 吸濕性能的測定》中的干燥器法進行。先將養(yǎng)護好的試樣去除表皮、敲碎成小塊，放置在125ml的帶塞廣口瓶中，每份試樣的重量約為20g左右，將裝試樣的廣口瓶放在（40±4）℃溫度的烘箱中烘干至恒重、稱量初始重量，后將裝試樣的廣口瓶放置在溫度（20±2）℃、濕度95%的干燥器中進行吸濕試驗，試樣吸濕飽和后則移到溫度（20±2）℃、濕度33%的干燥器中進行放濕試驗。干燥器中濕度的維持采用飽和鹽溶液，95%的濕度采用20℃的KNO3飽和溶液維持，33%的濕度采用20℃的MgCl2飽和溶液維持。

2 結(jié)果和討論

2.1 不同水膠比對石膏基復(fù)合調(diào)濕材料物理力學(xué)性能的影響研究

由圖1中1#、2#配比組分可以看出，大摻量硅藻泥的加入對石膏基復(fù)合調(diào)濕材料的抗壓、抗折強度影響非常大，會極大的降低復(fù)合調(diào)濕材料的抗壓、抗折強度值。在1#、2#配比中，水膠比分別為0.55、0.70時，石膏基復(fù)合調(diào)濕材料的抗壓強度值均不超過1.0MPa，而抗折強度值均不超過0.5MPa；同時，硅藻泥、石膏復(fù)摻時，復(fù)合調(diào)濕材料的抗壓、抗折強度均隨著水膠比的增加而降低。

表1 石膏的物理性能指標(biāo)

表2 水膠比對石膏基復(fù)合調(diào)濕材料性能影響的試驗配合比及物理力學(xué)性能結(jié)果

圖1 不同水膠比對石膏基復(fù)合調(diào)濕材料物理力學(xué)性能影響圖

圖2 95%濕度下不同水膠比石膏基調(diào)濕材料的吸濕曲線圖

圖3 95%吸濕后33%濕度環(huán)境下的不同水膠比石膏基調(diào)濕膠材放濕曲線圖

由圖 1中 3#、4#、5#、6#四組配比組分可以看出，在石膏單摻的情況下，在0.50～0.65的水膠比范圍內(nèi)，石膏基復(fù)合調(diào)濕材料的抗壓、抗折強度隨著水膠比的增大會迅速的降低。當(dāng)水膠比為0.50時，復(fù)合調(diào)濕材料的抗壓、抗折強度分別為27.3MPa、5.7 MPa；而當(dāng)水膠比為0.65時，復(fù)合調(diào)濕材料的抗壓、抗折強度則分別降低為15.9MPa、4.7 MPa；且在水膠比為0.50～0.65的范圍內(nèi)、石膏單摻時，調(diào)濕材料的抗壓強度隨水膠比降低的速率要大于抗折強度的降低速率。

2.2 不同水膠比對石膏基復(fù)合調(diào)濕材料的吸濕-放濕性能研究

由圖2中可以看出，在石膏單摻的情況下，在0.50～0.65的水膠比范圍內(nèi)，在經(jīng)過120h的吸濕后，水膠比較大的5#、6#配比組分的吸濕性能要明顯的強于水膠比較小的3#、4#配比組分。四組配比組分中，吸濕性最好的為水膠比0.60的5#配比組分，120h吸濕率達到了0.61%，最小的為水膠比0.50的5#配比組分，120h吸濕率為0.45%。所有配比組分的吸濕率增加速率均為先快后慢，前12h內(nèi)的吸濕率增長速度最快，而經(jīng)過96h的吸濕后，四組配比組分吸濕量均達到了飽和。

由圖3中可以看出，在石膏單摻的情況下，在0.50～0.65的水膠比范圍內(nèi)，在95%的濕度環(huán)境下吸濕恒定后，33%濕度環(huán)境下進行放濕，經(jīng)過144h的放濕后，總體放濕規(guī)律同吸濕過程基本相同，吸濕性能好的配比組分最終的放濕率同樣的會相對較高，向空氣中釋放出的水分會相對較多；同樣，水膠比較大的5#、6#配比組分放濕性能要優(yōu)于水膠比較小的3#、4#配比組分。水膠比為0.60的5#配比組分石膏基調(diào)濕材料的放濕性能最好，最終放濕率達到了0.43%；而最小的3#、4#配比組分144h的放濕率則為均為0.30%以下。

2.3 機理分析

在一定的水膠比范圍內(nèi)，隨著水膠比的增大、用水量的增加，石膏基膠凝材料的孔隙率會隨之增加，相應(yīng)的密度會隨之減小，石膏硬化體中晶體觸點也會相應(yīng)的減少，從而導(dǎo)致硬化后石膏材料的抗折、抗壓強度的降低。在石膏基復(fù)合調(diào)濕材料中，起膠凝作用的主要是石膏材料，隨著水膠比的增大，石膏膠材的物理力學(xué)性能會相應(yīng)的降低；而硅藻泥因自身是多孔保濕材料、水硬性差，所以硅藻泥的加入會極大的降低石膏基復(fù)合調(diào)濕材料的物理力學(xué)性能。

無機調(diào)濕材料的調(diào)濕性能同比表面積、孔隙率及孔徑有關(guān)，在中高相對濕度環(huán)境下（43%～98%），孔隙率、特別是開孔孔隙率及孔徑在調(diào)濕作用中起著主導(dǎo)作用。高濕度環(huán)境下，石膏基調(diào)濕材料中，孔隙率、特別是開孔空隙率越大，則材料的吸濕、放濕性能會越好；而同時，一定的濕度條件下，調(diào)濕材料中適宜的氣孔孔徑也會極大的提高的材料的調(diào)濕性能。所以95%的濕度環(huán)境下，水膠比較大的5#、6#配比組分的吸濕、放濕性能要明顯的強于水膠比較小的3#、4#配比組分。而因5#配比組分水膠比相對較小，用水量較少，所以其膠凝材料形成的孔徑相對較細(xì)、較為適中，所以5#配比組分的吸濕、放濕性能最好。

3 結(jié)論

（1）石膏基復(fù)合調(diào)濕材料中，硅藻泥的加入會極大的降低材料的物理力學(xué)性能。

（2）在0.50～0.65的水膠比范圍內(nèi)，隨著水膠比的增加，石膏復(fù)合調(diào)濕材料的抗壓、抗折強度會相應(yīng)的降低，且抗壓強度降低的速率要大于抗折強度。

（3）在0.50～0.65的水膠比范圍內(nèi)，在95%的吸濕及33%的放濕環(huán)境下，水膠比較大的石膏復(fù)合調(diào)濕材料配比組分的吸濕、放濕性能要明顯的強于水膠比較小的配比組分。