硫酸盐对石膏快速反应材料的影响

摘要

基于建筑3D打印成型工艺,将石膏无机非金属胶凝材料应用于建筑3D打印,控制石膏胶凝材料高流态向固态的快速转变过程是关键因素.本文通过研究不同硫酸盐对石膏快速反应材料凝结时间、水化电导率、力学强度、膨胀率的变化,分析了硫酸盐对石膏水化过程的影响规律.结果表明:加入15％的硫酸盐(0.05mol)后,石膏浆体的初凝时间显著加快,由空白样的17min43s变为5min26s(Li+),3min55s(Na+)和1min50s(K+),为石膏快速反应材料在3D建筑打印上的应用提供了前提;石膏硬化体早期强度也显著提高,5min可达到4.5MPa左右,膨胀率降低,空白二水石膏膨胀率为0.17％,15％K2SO4加入后的膨胀率仅为0.06％,可以提高石膏打印的精度和稳定性.同时,通过对石膏晶体XRD的分析揭示硫酸盐对石膏水化影响的机理,阳离子进入硫酸钙晶体内部,形成具有一定强度的硫酸钙复盐,降低了晶体在(020)面上的成核位垒,促进二水硫酸钙晶核的形成,加快了石膏水化的时间.