外加剂对人造装饰石材性能的影响.pdf

13.e2023年4月试验与研究江西建材外加剂对人造装饰石材性能的影响李立江西省建材产品质量监督检验站有限公司，江西南昌330001摘要：文中研究了早强剂和可再分散乳胶粉对人造石材力学性能、布氏硬度、吸水率和耐污性的影响。结果表明，早强剂掺量为0.3%时，石材2 8 d龄期的抗压强度和抗折强度均达到最大值。掺入早强剂会降低石材的布氏硬度。掺入早强剂能改善石材7 d龄期的吸水率，早强剂掺量大于0.3%会对2 8 d龄期石材的吸水率有不利影响。当可再分散乳胶粉掺量为0.3%时，石材的抗压强度和抗折强度达到最大值。掺入可再分散乳胶粉会降低石材的布氏硬度。可再分散乳胶粉可以显著改善石材各龄期的吸水率，对石材的耐污性也具有一定的改善作用。关键词：早强剂；可再分散乳胶粉；人造石材；力学性能；压制成型中图分类号：TU44文献标识码：B文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 4-0 0 13-0 3Effect of Admixture on Prpertiesof Artificial DecorativeStonLiLiJiangxi Construction Materials Product Quality Supervision and Inspection Station Co.Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330001Abstract:The effects of early strength agent and redispersible emulsion powder on mechanical properties,Brinell hardness,water absorptionand stain resistance of artificial stone were studied.The results show that the compressive strength and flexural strength of stone at 28days of age reach the maximum when the dosage of early strength agent is O.3%.The Brinell hardness of stone will be reduced by addingearly strength agent.The addition of early strength agent can reduce the water absorption rate of stone at the age of 7 days,and the dosageof early strength agent greater than 0.3%will have an adverse effect on the water absorption rate of stone at the age of 28 days.When thecontent of redispersible emulsion powder is 0.3%,the compressive strength and flexural strength of stone reach the maximum.The additionof redispersible emulsion powder will reduce the Brinell hardness of stone.The redispersible emulsion powder can significantly reduce thewater absorption rate of stone at different ages,and also has a certain effect on the improvement of the stain resistance of stone.Key words:Early strength agent;Redispersible emulsion powder;Artificial stone;Mechanical properties;Press forming0引言天然石材具有良好的强度、硬度和装饰性，被广泛应用于建筑装饰。但天然石材一般需要经过开采、运输、粗加工、精加工等步骤，在加工过程中会产生噪音和粉尘等污染，对周边居民以及生产人员的身体造成伤害，严重的甚至出现尘肺等永久性疾病(1-3。人造石材是由水泥基材料加上骨料，辅以外加剂制成的具有和天然石材性能相似的一种产品，它具有施工简便、造型多样以及良好的经济性等优点，现已被广泛使用 4-51。沈贵阳等 6 研究了水灰比和尾矿种类对水泥基人造石材的影响，结果表明，水灰比为0.12 时制备出的人造石材具有良好的强度和美观效果。吴琛等 7 利用尾矿为骨料制备出了性能满足室内外装饰要求的装饰石材。吴翠平等 8 利用重钙对石材表面进行改性，有效降低了石材的吸油率。刘强等 9 研究了养护制度对人造石材的影响，结果表明，在特定的养护制度下，利用固废可以制备出性能优良的石材。可以看出人造石材的研究已有不少成果，但主要集中在尾矿或者其它填料对石材产生的影响，外加剂对于石材的影响研究较少。本文研究早强剂和可再分散乳胶粉对人造石材性能的影响，以期为人造石材的应用和性能改进提供帮助。作者简介：李立（198 9-），男，江西南昌人，本科，助理工程师，主要研究方向为水泥制品。1原材料及试验方法1.1原材料水泥：江西某公司生产的PW52.5白色硅酸盐水泥，水泥主要性能见表1。表1水泥基本性能初凝时间终凝时间抗折强度/MPa抗压强度/MPa/min/min3d28d3d28d1501907.39.842.564.5石英砂：含2 0 8 0 目和8 0 150 目两种集配，均通过市售而来。聚羧酸减水剂：瑞士西卡540 P聚羧酸减水剂。早强剂：广州某公司。可再分散可再分散乳胶粉：阿克苏易来泰FX2350。水：自来水。1.2试验方法人造石材制备工艺：将所有原材料按照配合比混合后进行搅拌，放人自制的150 mm150mm60mm模具中压制成型。将成型后的试件放入标准恒温恒湿养护箱中养护，到规定时间后取出测试各项性能。人造石材强度的测试：参照GB/T500812019混凝土物理力学性能试验方法标准。14：2023年4月试验与研究江西建材人造石材硬度的测试：参照GB/T231布氏硬度实验。人造石材吸水率的测试：参照GB/T19966.32001天然饰面石材试验方法第3部分：体积密度、吸水率规定的试验方法进行。人造石材耐污性的测试：参照JC/T9082013人造石附录E进行。2试验结果分析与讨论2.1早强剂对人造石材性能的影响结合试验室已有研究成果，确定表2 试验配合比。早强剂的掺量占胶砂的比例分别为0、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%，所对应的编号分别为Z1、Z2、Z3、Z4、Z5。表2掺早强剂的人造石材配合比石英砂/g水泥水聚羧酸早强剂编号2080目80150目1g/g减水剂/g/gZ14354351065319.51.060Z24354351065319.51.065.81Z34354351065319.51.0611.61Z44354351065319.51.0617.42Z54354351065319.51.0623.22表3早强剂对人造石材力学性能的影响MPa抗压强度抗折强度编号1d3d28d1d3d28dZ139.653.260.310.414.414.8Z240.755.163.410.514.615.0Z338.550.257.510.712.012.1Z435.637.652.011.112.112.9Z541.343.658.69.610.511.2早强剂掺量对人造石材力学性能的检测结果见表3。由表3可知，早强剂掺量为0.3%时，试件的2 8 d龄期抗压强度和抗折强度均达到最大值，但随着早强剂掺量的增加，抗压强度和抗折强度逐渐下降。早强剂掺量小于0.9%时，石材1d龄期的抗折强度随着早强剂掺量的增加而增加，在掺量为0.9%时达到最大值。水泥水化初期，早强剂能够促进AFt和AFm的形成，加速水泥水化进程，因此，对人造石的早期强度有提升作用。随着反应地逐渐进行，水泥中的石膏和C3A含量不断降低，水化产物由已不能大量生成AFt和AFm，后期试件强度的增加主要依靠前期未反应完的C,S和C,S,所以石材的后期强度增长较为缓慢 10 1。3635-8d布氏硬度14d布氏硬度3428d布氏硬度333231-30-292800.20.40.60.81.01.2早强剂掺量/%图1早强剂掺量对人造石材布氏硬度的影响早强剂掺量对人造石材布氏硬度的影响见图1。由图1可知，人造石材的布氏硬度随着早强剂掺量的增加而逐渐减小。基准试件的14d和2 8 d布氏硬度差距不大，但比8 d龄期试件的布氏硬度有小幅增长。水泥水化进程在14d龄期时就已基本完成，后续仅有小幅增长，所以14d和2 8 d的布氏硬度相差不大。当掺人早强剂后，试件的8 d和14d布氏硬度相差不大，但2 8 d龄期布氏硬度却有小幅上升。这可能是因为掺人早强剂后试件的早期强度得以激发，致使试件在8 d龄期时布氏硬度就已接近理论值，后续随着龄期增长试件的布氏硬度仅有小幅上升。14d龄期试件由于反应时间短，增加的布氏硬度值没有2 8 d龄期明显。4.017d吸水率3.8128d吸水率3.63.4%/率3.23.02.82.62.42.22.000.20.40.60.81.01.2早强剂掺量/%图2早强剂掺量对人造石材吸水率的影响早强剂掺量对人造石材吸水率的影响见图2。由图2 可知，早强剂对试件吸水率的影响波动较大，掺人早强剂后，试件的7d吸水率均比基准试件要小，但2 8 d吸水率仅在早强剂掺量为0.3%时小于基准试件。掺人早强剂可以使水泥早期水化进程加快，生成更多的水化产物，使石材更加致密，所以掺人早强剂后石材早期吸水率比基准试件要小。随着龄期增长，水泥中的可水化矿物逐渐反应完全，所有试件均变得非常致密，因此，早强剂对试件的吸水率改善作用逐渐减小甚至出现不利影响。掺人早强剂对人造石材的耐污性没有明显改善。早强剂虽然能促进水泥浆体水化进程，提高水泥浆体硬化程度，但是没有起到明显的填充作用，对试件表面平整度没有明显改善，因此早强剂对人造石材的耐污性作用不明显。2.2材性能的影响结合上述试验结果，选定早强剂掺量为0.3%，得出表4试验配合比。可再分散乳胶粉掺量占胶砂的比例为别为0、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%，所对应的编号分别为R1、R 2、R 3、R 4、R 5。表4掺可再分散乳胶粉的人造石材配合比石英砂/g聚羧酸可再分水泥水早强剂编号2080减水剂散乳胶/g/g/g80目150目/g粉/gR14354351065319.51.065.810R24354351065319.51.065.815.81R34354351065319.51.065.8111.61R44354351065319.51.065.8117.42R54354351065319.51.065.8123.2215：2023年4月江西建材试验与研究表5可再分散乳胶粉剂对人造石材力学性能的影响MPa抗压强度抗折强度编号1d3d28d1d3d28dR140.755.163.410.514.615.0R241.560.169.111.515.315.3R335.651.864.99.813.214.1R434.446.962.59.813.012.8R533.046.360.48.611.912.2可再分散乳胶粉掺量对人造石材力学性能的影响见表5。由表5可知，随着可再分散乳胶粉掺量的增加，人造石材的力学性能呈先增加后减小的趋势。当可再分散乳胶粉掺量为0.3%时，抗压强度和抗折强度达到最大值。石材试件硬化后，可再分散乳胶粉会在其内部形成连续的网状薄膜。当可再分散乳胶粉掺量较小时，形成的薄膜有类似纤维的作用，使得试件内部形成一个整体，加强了对受力薄弱区的保护，宏观上表现为试件力学性能的提升。当可再分散乳胶粉掺量较大时，在试件内部形成的网状薄膜变成面状薄膜，这会阻碍水化产物之间的搭接，在水化产物之间形成一个薄弱区，影响石材试件的整体受力，所以，其力学性能会降低 。348d布氏硬度14d布氏硬度28d布氏硬度3230-2826-00.20.40.60.81.01.2可再分散乳胶粉掺量/%图3可再分散乳胶粉掺量对人造石材布氏硬度的影响可再分散乳胶粉掺量对人造石材布氏硬度的影响如图3所示。随着可再分散乳胶粉掺量的增加，人造石材的各龄期布氏硬度逐渐下降且下降幅度较大。可再分散乳胶粉在石材中主要起增强浆体柔韧性作用，在石材内部和表面形成高分子类薄膜，故会使得人造石材布氏硬度下降。3.83.6-7d吸水率3.4-28d吸水率3.23.0%/率M2.82.62.42.2-2.01.800.20.40.60.81.01.2可再分散乳胶粉掺量/%图4可再分散乳胶粉掺量对人造石材吸水率的影响可再分散乳胶粉掺量对人造石材吸水率的影响如图4所示。随着可再分散乳胶粉掺量的增加，石材各龄期的吸水率呈下降趋势。当可再分散乳胶粉掺量为0.3%时，试件的各龄期吸水率较基准试样有明显下降，但当可再分散乳胶粉掺量大于0.3%时，试件的各龄期吸水率变化不大。掺人可再分散乳胶粉会在试件内部形成薄膜，堵塞试件内部的毛细孔，使得试件的吸水率下降 12 。试验中所用水灰比较低，石材硬化后，内部的孔隙较少，可再分散乳胶粉掺量为0.3%时，试件内部的毛细孔大部分已被封堵，所以，当可再分散乳胶粉掺量大于0.3%时，试件的吸水率变化不明显。当可再分散乳胶粉掺量为0.3%时，石材的耐污性较好，残留油污较少，几乎不可见。由于可再分散乳胶粉改善了水泥砂浆硬化体的物理组织结构，增强了聚合物水泥材料的致密性，因此，其对人造石材耐污性具有一定的改善作用。3结论（1）早强剂掺量为0.3%时，石材2 8 d龄期的抗压强度和抗折强度均达到最大值。但掺人早强剂会降低石材的布氏硬度。（2）掺人早强剂能改善石材7 d龄期的吸水率。当早强剂掺量大于0.3%时，掺人早强剂会对2 8 d龄期石材的吸水率有不利影响。早强剂对石材的耐污性作用不明显。（3）当可再分散乳胶粉掺量为0.3%时，抗压强度和抗折强度达到最大值，但掺人可再分散乳胶粉会降低石材的布氏硬度。（4）当可再分散乳胶粉掺量为0.3%时，试件的各龄期吸水率较基准试样有明显下降，但当可再分散乳胶粉掺量大于0.3%时，试件的各龄期吸水率变化不大。掺人可再分散乳胶粉对石材的耐污性具有一定的改善作用。参考文献【1喻胶峻.仿石材装饰板在室内装饰中应用分析J】.石材，2 0 2 3(1):96-98.2廖强.装饰用天然石材存在问题的处理措施分析【J.江西建材，2018(11):88-89.3董新伟，陈艳.浅谈装饰用天然石材存在问题的处理J.江西煤炭科技，2 0 0 9（2）：90-91.4徐志强.浅析近年来办公楼设计中人造石材的应用【.中国建筑装饰装修，2 0 17（10）：118-119.5雷翅，徐海军，祝雯.人造石材的研究与发展现状J.广州建筑，2014,42（1):37-40.6沈贵阳，杨全兵.利用尾矿制备磷酸盐水泥基人造石的研究【J。粉煤灰综合利用，2 0 17（6）：34-36，39.7吴琛，赵宝军，曾正祥，等.利用铜陵尾矿料制备无机人造石装饰材料的研究J】.中国建材科技，2 0 2 1，30（1）：44-47.8吴翠平，郭永昌，魏晨洁，等.人造石材用重质碳酸钙填料的表面改性研究J】.非金属矿，2 0 16，39（4）：2 1-2 3，34.9刘强，廖洪强，任国宏，等.固废基人造石材成型与养护工艺研究J.非金属矿，2 0 2 1，44（2）：1-4.【10 吴蓬，吕宪俊，梁志强，等.混凝土早强剂的作用机理及应用现状【J】.金属矿山，2 0 14（12）：2 0-2 5.【11】孟利娜，梁炯丰，陈林.再生微粉可再分散可再分散乳胶粉复合水泥砂浆力学性能研究J.混凝土，2 0 2 3（2）：12 9-130，135.【12 王培铭，赵国荣，张国防.可再分散可再分散乳胶粉在水泥砂浆中的作用机理J.硅酸盐学报，2 0 18，46（2）：2 56-2 6 2.