石膏作為傳統(tǒng)無機(jī)膠凝材料之一，應(yīng)用非常廣泛，石膏制品具有質(zhì)輕、隔聲、防火等優(yōu)良的特點，是全世界大力發(fā)展的綠色建筑材料"，而工業(yè)副產(chǎn)品一磷石膏/脫硫石膏也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石膏板、石膏砌塊及內(nèi)墻涂料等領(lǐng)域。半水石膏的理論水膏比18.61%，但實際使用中，用水量往往達(dá)到65%~80%，這樣不僅降低了石膏制品的強(qiáng)度，而且大大增加了制品在干燥過程中的能耗。針對這一問題，通常采用的方法就是向石膏中摻入一定量的減水劑，一方面能在保持流動度相同的情況下有效降低石膏拌合時的用水量，另一方面水膏比的降低又能減少干燥過程中的能耗。
聚羧酸減水劑在磷石膏中的應(yīng)用性能優(yōu)勢
磷石膏是濕法生產(chǎn)磷酸時硫酸與磷礦石作用所得的副產(chǎn)品。國內(nèi)外研究證明，磷石膏建材資源化是實現(xiàn)其有效利用的最主要途徑，不僅能有效利用廢棄物，還能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，有效減少對不可再生資源天然石膏的使用?；瘜W(xué)外加劑是現(xiàn)代建筑材料向高科技領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵材料和技術(shù)，所以探索減水劑與磷石膏的作用特性，對磷石膏的廣泛應(yīng)用有著重要意義。
不同類型減水劑對石膏基材料的作用機(jī)理
減水劑對石膏基材料的作用機(jī)理目前并不明了，一般認(rèn)為：萘系減水劑分子中的磺酸根易與水分子以氫鍵形式締合起來，進(jìn)而影響減水劑在水化物表面的吸附平衡濃度，當(dāng)石膏中摻入萘系減水劑后，其在石膏表面平躺吸附，依靠靜電斥力對石膏產(chǎn)生分散作用。在保持水膏比不變的情況下，減水劑的加入能有效拆散二水磷石膏形成的雙層結(jié)構(gòu)層，使磷石膏顆粒間相互分散，釋放出包裹在顆粒間的游離水，達(dá)到減水目的。加入減水劑后石膏硬化體晶體結(jié)構(gòu)中針狀晶體間搭接緊密，結(jié)點增多且接觸點發(fā)育良好，從而改善石膏硬化體，使其強(qiáng)度得以提高；而聚羧酸減水劑具有很多支鏈，主鏈與鈣離子發(fā)生作用，屬于化學(xué)吸附，支鏈則在顆粒表面形成立體吸附結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)，并協(xié)同靜電斥力共同分散顆粒，達(dá)到減水效果，加入自制減水劑后，能使較多的針狀晶體轉(zhuǎn)變?yōu)榇执蟮陌魻罨蚱瑺畹闹旅芙Y(jié)構(gòu)，并且大的晶體間由原本細(xì)小的針狀晶體填充，使得晶體間搭接更為緊密，宏觀表現(xiàn)出硬化體強(qiáng)度的提高。
從上述特征來看，不同類型減水劑對磷石膏的適應(yīng)性不同，其中聚羧酸減水劑效果較好，萘系減水劑、三聚氰胺效果次之。聚羧酸減水劑對磷石膏具有緩凝效果好、流動性經(jīng)時損失小和強(qiáng)度提升效果高的特點。而萘系減水劑對半水磷石膏具有促凝、流動性經(jīng)時損失大和有一定強(qiáng)度提升的特點。要注意的是，當(dāng)使用聚羧酸系減水劑作用于石膏基材料前，一定要先測試其適應(yīng)性，因為適用于水泥的減水劑不一定適用于石膏基材料。
聚羧酸減水劑在脫硫石膏中的應(yīng)用性能優(yōu)勢
（1）分散性
在脫硫石膏中，達(dá)到同一減水率時不同類型減水劑摻量差異較大。其中磺化三聚氰胺SM所需的摻量最高，其對脫硫石膏的分散性最差；萘系減水劑NSF所需的摻量略低于木質(zhì)素磺酸鈣M，萘系減水劑NSF的分散性要略好于木質(zhì)素磺酸鈣M；而聚羧酸減水劑PCE所需的摻量最低。在脫硫石膏分散性上，PCE具有較高的減水率和優(yōu)異的分散性能。
（2）凝結(jié)時間
而從脫硫石膏的凝結(jié)時間來看，萘系減水劑的摻入不會對石膏的初凝時間產(chǎn)生影響，但能有效縮短石膏的終凝時間；三聚氰胺的加入對石膏凝結(jié)時間的影響較小，基本不會影響凝結(jié)時間；聚羧酸減水劑僅會略微延長石膏漿體的終凝時間，表現(xiàn)出較弱的緩凝作用；而木質(zhì)素磺酸鈣則對石膏的初凝和終凝時間都有明顯的延長，表現(xiàn)出較強(qiáng)的緩凝作用。
（3）石膏強(qiáng)度
水膏比是影響石膏孔結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的主要參數(shù)，在一定范圍內(nèi)隨著減水劑的摻入，水膏比（減水率的提高）的降低，一方面能降低水膏比，降低孔隙率，另一方面能夠改善石膏硬化體的微觀結(jié)構(gòu)及晶體形貌，進(jìn)而提高石膏硬化體的的抗壓、抗折強(qiáng)度；其中聚羧酸減水劑PCE的摻入對強(qiáng)度的增加最為明顯，但當(dāng)減水率提高到一定程度后，對石膏制品強(qiáng)度的增長并無較大變化。所以聚羧酸減水劑在脫硫石膏應(yīng)用中，需要控制合適的使用摻量。
（4）經(jīng)濟(jì)效益分析
在脫硫石膏制品生產(chǎn)過程中，若減水率越高，用水量越少，則石膏制品烘干到恒重所需要去除的水分越少，且需要的時間也越短，這必定會大幅降低石膏制品在烘干過程中所產(chǎn)生的能耗。提高聚羧酸減水劑PCE的用量，能有效降低脫硫石膏粉的用水量，進(jìn)而能大幅度提高生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)能耗，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
結(jié)語：
不同減水劑由于種類及結(jié)構(gòu)等的不同，其分散作用機(jī)理也不盡相同，進(jìn)而宏觀上表現(xiàn)為流動度大小有差異。其中，聚羧酸減水劑具有優(yōu)異的分散性能，對凝結(jié)時間及試塊強(qiáng)度的影響較小。通過提高聚羧酸減水劑的摻量，可以獲得高的減水率，從而降低了水膏比，提高了石膏制品的強(qiáng)度。摻聚羧酸減水劑的石膏晶體結(jié)晶性好且分布均勻；提高減水率可以縮短石膏制品達(dá)到絕干的干燥時間，起到節(jié)能降耗的作用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。