石蠟乳液用于石膏砌塊防水劑的研究

石蠟乳液用于石膏砌塊防水劑的研究

陳 瑩 1 張志國 1 劉洪杰 1 宋志學 1 魏衛(wèi)東 2

(1. 河北科技大學， 石家莊 050018 ； 2. 鹿泉東方鼎鑫水泥有限公司， 石家莊 050000)

[ 摘 要 ] 石蠟在 1200r/min～1400r/min 的攪拌速度、 40min 的乳化時間、 85℃～90℃ 乳化溫度時，制備出
的乳液性能穩(wěn)定。 石膏砌塊中摻入 5% 石蠟乳液（固含量）、 1% 的玻璃纖維，軟化系數(shù)達到 0.65 。 用石蠟
乳液做石膏砌塊防水劑，具有用量少、易操作、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。
[ 關鍵詞 ] 石蠟乳液；防水；石膏砌塊；軟化系數(shù)；纖維

石膏材料輕質(zhì)、保溫性好，是優(yōu)良的建筑、裝飾材料，但防水性差，使其應用受到一些限制。 本試驗以脫硫石膏為主要原料，用乳化石蠟做防水劑，制成防水石膏砌塊，并對其性能進行討論。

1 試驗材料

試驗主要材料包括：電廠煙氣脫硫石膏（ CaSO 4 ·2H 2 O 含量 95.62% ）、 固體石蠟 （熔點 58℃ ）、 乳化劑（ Span 80 和 Tween 80 ）、硬脂酸、十二烷基苯磺酸鈉、消泡劑（磷酸三丁脂）、玻璃纖維（長度 4mm～8mm ）等。

2 試驗方法

2.1 石蠟乳液制備
試驗調(diào)整乳化劑 HLB 值為 10 [1 、 2] ，采用轉(zhuǎn)相乳化法制石蠟乳液：先將 20 份石蠟加熱熔化，升溫至 85℃～90℃ ， 在攪拌的情況下加入 5.7 份乳化劑、 0.25 份十二烷基苯磺酸鈉，混合均勻；然后將 1.5 份硬脂酸加入到 100 份熱水中，熱水溫度控制在 85℃～90℃ ，分三次加入到石蠟中；滴加幾滴消泡劑，降至室溫即得到水包油型乳白色石蠟乳液。
2.2 石膏砌塊防水改性試驗
（ 1 ）將脫硫石膏干燥后，在 150℃ 脫水 1.5h～2.0h ，制成脫硫建筑石膏（主要成分為 CaSO 4 · 1/2H 2 O ）；脫硫建筑石膏自然冷卻后攤開，置 3d～4d 后使用。 石膏砌塊性能測試按 GBT17669.1－1999 《建筑石膏一般試驗條件》、 GBT17669.2－1999 《建筑石膏結晶水含量的測定》、 GBT17669.3－1999 《建筑石膏力學性能的測定》、 GBT17669.4－1999《建筑石膏凈漿物理性能的測定》、 GBT17669.5－1999《建筑石膏粉料物理性能的測定》等進行。

（ 2 ）將石蠟乳液摻加到脫硫建筑石膏中，制成石膏試塊，測試石膏試塊強度、軟化系數(shù)等，研究防水劑等對石膏砌塊性能的影響，確定較佳工藝，使石膏砌塊的軟化系數(shù)達到 0.6 以上。

3 試驗及結果討論

3.1 乳化條件對石蠟乳液的影響
石蠟乳液制備，對乳化條件要求較高。 影響石蠟乳液穩(wěn)定性的主要因素包括攪拌速度、乳化時間和乳化溫度 [3] 。 試驗就這三個影響因素進行了探討：
（ 1 ）攪拌速度 1200r/min～1400r/min 。 攪拌速度慢，石蠟難以均勻分散在水相中， 得到的石蠟乳液不穩(wěn)定，會出現(xiàn)破乳分層現(xiàn)象；速度過快，會產(chǎn)生泡沫并造成能量損耗。
（ 2 ）乳化時間 40min 。 乳化時間短，乳化劑沒有完全分散，形成的乳液不穩(wěn)定，乳液會很快分層；乳化時間長，乳液放置后會凝固成膏狀，失去流動性，這可能是乳液微粒相互接觸機會增多形成大微粒的結果。
（ 3 ）乳化溫度 85℃～90℃ 。 乳化溫度低于 85℃，得到的石蠟乳液不穩(wěn)定，容易分層。3.2 脫硫建筑石膏性能試驗所用的脫硫建筑石膏， 標準稠度需水比為0.64 ，主要性能見表 1 。

試驗表明，脫硫建筑石膏基本性能滿足 GB9776－2008 《建筑石膏》的要求，可以用于生產(chǎn)石膏砌塊；其抗折軟化系數(shù)為 0.38 ，防水性差，這與天然建筑石膏性能類似。

3.3 石蠟乳液對石膏砌塊性能的影響
在脫硫建筑石膏中摻入不同量的石蠟乳液（以固含量計），水料比為 0.64 ，研究石蠟乳液摻量對石膏砌
塊性能的影響，試驗結果見表 2 。

石膏砌塊中加入一定量的石蠟乳液， 防水性提高。 石蠟乳液摻量加大，石膏砌塊的軟化系數(shù)增大，摻加 5% 時，抗折軟化系數(shù)最高為 0.65 。 但砌塊的絕對強度下降很大，石蠟乳液加入 5% 時，抗壓和抗折強度分別降低了 56.8% 和 52% ，這可能是石蠟薄膜減少了石膏晶體接觸點的原因 [4] 。 另外，石膏砌塊的表觀密度和吸水率也有所降低。

3.4 玻璃纖維對石膏砌塊性能的影響
在石膏砌塊中加入長度為 4mm～8mm 玻璃纖維，以提高砌塊的強度。 水料比為 0.64 ，石蠟乳液以固含量計，玻璃纖維外摻，試驗結果見表 3 。

由表 3 可知，隨著玻璃纖維摻量的增加，石膏砌塊的抗壓、抗折強度均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。 纖維的加入量并不是越多越好，有一個較佳量，在本試驗中，玻璃纖維較佳摻量為 1% 。
3.5 石蠟乳液防水劑的特點
石蠟乳液用作石膏砌塊防水劑， 具有用量少、易操作、工藝簡單等特點，且生產(chǎn)效率高，與普通石膏砌塊生產(chǎn)效率相當。 而用水泥、礦渣、粉煤灰、石灰等無機材料改性生產(chǎn)的防水石膏砌塊，表觀密度大，一般在 1300kg/m 3 ～1400kg/m 3 ，需要加入輕質(zhì)材料以降低砌塊的表觀密度。 其次，無機防水材料用量較大（一般在30% 左右），砌塊的養(yǎng)護時間和生產(chǎn)周期都較長。

4 防水機理分析

半水石膏水化生成二水石膏，晶體間相互交叉搭接，形成空間網(wǎng)絡結構，是石膏材料的強度來源。 二水石膏溶解度較大， 與水接觸造成晶體接觸點減少，呈現(xiàn)出較差的耐水性 [5] 。 石蠟乳液微粒在表面活性劑的作用下，在石膏顆粒表面呈定向排列，其親水基團與石膏顆粒表面連接，憎水基團則一致朝外，失水后形成致密的保護層 [6 、 7] 。
圖 1 為脫硫建筑石膏水化后的形貌特征，從圖中可見其水化產(chǎn)物是尺寸不同的柱狀和板狀二水石膏晶體。 圖 2 為脫硫建筑石膏摻加石蠟乳液的水化產(chǎn)物形貌特征，晶體也為柱狀和板狀，外面包裹了一層石蠟薄膜， 這層膜有效地阻礙了水進入石膏材料的內(nèi)部，降低了對 CaSO 4 · 2H 2 O 晶體的溶蝕，從而提高了石膏材料的防水性。

5 結語

（ 1 ） 乳化條件對石蠟乳液的穩(wěn)定性影響很大，攪拌速度 1200r/min～1400r/min 、乳化時間 40min 、乳化溫度 85℃～90℃ 時，制備的石蠟乳液性能穩(wěn)定。
（ 2 ）石膏砌塊中摻加石蠟乳液，防水性提高，力學強度降低；摻加玻璃纖維后強度提高，玻璃纖維較佳摻量為 1% 。 石蠟乳液摻加 5% 、玻璃纖維摻加 1% 時，石膏砌塊的抗壓、抗折軟化系數(shù)為 0.64 和 0.65 。
（ 3 ）石蠟乳液用作石膏砌塊防水劑，具有用量少、易操作、生產(chǎn)效率高等特點，在石膏晶體外形成一層石蠟薄膜，阻礙了水對石膏晶體的侵蝕，提高了石膏砌塊的防水性。

參考文獻：

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