石膏緩凝劑的用途（石膏緩凝劑在使用時應注意哪些問題）

2023-04-21 06:42:59

目前常用的緩凝劑主要有三類即有機酸及其可溶鹽類、鹼性磷酸鹽類以及蛋白質類。有機酸類緩凝劑，主要有檸檬酸、檸檬酸鈉、酒石酸、酒石酸鉀、丙烯酸及丙烯酸鈉等，其中研究最多，效果最好的屬於檸檬酸及其鹽。檸檬酸及其鹽在摻量很小(0.1～0.3％)時即可達到較強的緩凝效果。磷酸鹽類緩凝劑主要有六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉等，蛋白質類緩凝劑包括骨膠、腖等。

石膏緩凝劑在緩凝的同時都會不可避免地給石膏硬化體的強度帶來負面影響。一般來說，緩凝時間越長，強度降低幅度越大。如常用的檸檬酸緩凝劑，使石膏初凝時間延長至10倍時，其強度損失超過40％。相比之下蛋白質類緩凝劑對石膏強度的損傷較小。強度降低的原因與緩凝劑的作用機理有關。緩凝劑使二水石膏晶體粗化、晶體搭接削弱、硬化體空隙變大、孔徑分布惡化，是強度降低的主要原因。

如何降低緩凝劑對建築石膏強度的負面影響是緩凝劑研究的一個重要方面。蛋白質類緩凝劑與其它緩凝劑的不同之處在於蛋白質類緩凝劑的緩凝作用來源於蛋白質膠體的吸附和膠體保護作用，其對二水石膏的晶體形貌影響相對較小，強度損失較小。緩凝劑是由蛋白質與表面活性劑及無機鹽複合而成的，其特點是摻量小(一般摻量1.5～0.3％)，效率高(凝結時間可延長15～20倍)，更重要的是對產品強度影響小。在現有緩凝劑的基礎上，利用不同緩凝機理的緩凝劑的複合產生疊加效應，提高緩凝劑的使用效率，也是一條切實可行的技術路線。

此外，溶液pH值對緩凝劑，尤其是羥基羧酸鹽類緩凝劑的作用效果有很大影響。研究表明，每一種緩凝劑都有一個最佳作用效果的pH值範圍，調節合適pH有利於發揮緩凝劑的最佳作用效果。對絕大多數來說，最佳pH值為中偏鹼性。

對於不同類型的緩凝劑，其作用機制也有所不同。有機酸類緩凝劑的作用機理則是一方面有機酸鈣沉澱於半水石膏粒子表面，另一方面是有機酸與Ca2 離子形成環狀螯和物，阻礙半水石膏顆粒的進一步溶解與水化，從而達到緩凝作用。磷酸鹽等無機鹽類緩凝劑的作用機理是在半水石膏粒子表面形成不溶性鈣鹽沉澱薄膜，阻礙半水石膏的進一步溶解，從而降低液相過飽和度，使凝結硬化受阻。對於蛋白質或蛋白質水化物之類的緩凝劑，緩凝作用在於吸附於二水石膏顆粒表面，形成了保護性膠體阻礙半水石膏的水化。

石膏緩凝劑有哪些種類？

(1)為分子量大的物質，其作用有如膠體保護劑。如：膠、酷朊、角朊、蛋白朊、阿拉伯樹膠、明膠、水解朊、澱粉渣、糖蜜渣、畜產品水解物、胺基酸與甲醛的化合反應物、單寧等。

(2)為降低石膏溶解度的物質。如：丙三醇、乙醇、丙酮、乙醚、糖、葡萄糖酸鈣，檸檬酸、酒石酸、醋酸、硼酸、乳酸以及它們的鹽類。

(3)為改變石膏結晶結構的物質。如：醋酸鈣、碳酸鈉和碳酸鎂。

(4)其他，如鍶化合物，具有代表性的有硝酸鍶、氯化鍶、碘化鍶、溴化鍶、氫氧化鍶、醋酸鍶、蟻酸鍶和水揚酸鍶等。

促凝劑：

常用有各種硫酸鹽(硫酸鐵除外)、硫酸、硝酸、含鹼和銨的氯化物、硝化物、溴化物和碳化物、二水硫酸鈣、氯化鋁、氯化鉀、水玻璃(矽酸鉀)、高濃度的酒石酸鹽和草酸鹽、皂類等。

緩凝劑對半水石膏的作用機理

半水石膏遇水後的凝結時間一般在5～20min，緩凝劑的目的是延緩石膏的水化，主要機理是放慢半水石膏相的溶解速度；或者把表面活性物質吸附於正在成長的二水石膏晶體的表面上，生成難溶的膜，降低生成結晶胚芽的速度。目前常用的緩凝劑有磷酸鹽、硼酸、硼酸鹽、有機酸以及其可溶性鹽和已破壞的蛋白質等。

當石膏要求緩凝時間在30min以內時，建議用檸檬酸鈉、酒石酸、磷酸鹽等化合物，可選用工業純或化學純的粉劑，純度較高，便於控制質量，強度損失控制在10％～20%。生產抹灰石膏或凝結時間要求1h以上的其他產品，建議使用專用的高效石膏緩凝劑。

檸檬酸對半水石膏的作用機理

關於檸檬酸及檸檬酸鈉的緩凝作用，當加入少量（0.1%以下）時，能起到緩凝作用，並使強度稍有降低；而加入量增大時（0.2%以上），則會嚴重影響二水石膏晶體的習性，使晶體之間不能互相長入、互相連接，即使完成水化，也會使石膏漿體不能凝結。

檸檬酸對建築石膏水化的影響

1、檸檬酸具有很強的緩凝效果，是建築石膏的高效緩凝劑。當摻量不超過0.1%時，石膏漿體的凝結時間延長，水化放熱變緩，早期水化率大大降低，但終期水化率不受影響，使石膏硬化體強度稍有降低。

2、檸檬酸與鈣離子形成穩定的檸檬酸鈣絡合物。絡合物的穩定性受pH值影響很大，所以在不同的pH值下，檸檬酸的緩凝效果差異顯著。一般pH值在8～10時緩凝效果最好。

3、檸檬酸通過絡合作用吸附在新生成的晶胚上，降低了它的表面能，增加了它的成核勢壘，使晶核數目相應減少，同時降低了離子在晶體上的疊合速率，使晶體有充分的時間和空間發育生長，晶體尺寸粗化。當摻量在0.1%以上時，使石膏硬化體強度明顯降低。