我国天然石膏资源丰富、分布广，但石膏质量差异很大，造成建筑石膏材料质量参差不齐，对于石膏建材的推广应用有一定影响。鉴于这种情况，我公司充分发挥企业自身的技术优势，针对低品位建筑石膏在借鉴国内外同行石膏减水增强技术的基础上，成功研制出“GLF-Ⅰ型建筑石膏减水增强剂”。该减水增强剂具有减水、增强、增韧功能，掺量2.0％左右，可提高干抗折强度20~35％，干抗压强度25～45％，而且价格低，对推广应用石膏建筑材料具有积极的意义。
2、主要原材料及试验方法
2.1主要原材料
⑴ β半水石膏，为天然二水石膏煅烧而成。试验用建筑石膏由三个石膏粉厂提供：
（A）太原市万万石膏粉厂；（B）太原市庆生石膏粉厂；（C）太原西山金三角石膏厂。按照GB/T5484—2000《石膏和硬石膏的化学分析方法》进行化学组成分析测定，结果见表一。
⑵ P.O42.5级普通硅酸盐水泥，太原狮头水泥有限公司生产，化学组成分析测结果见表1。
β半水石膏的化学组成 表1
组成
原料 SO3 CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 烧失量
β半水石膏（A） 33.32 31.47 8.28 ---- 3.65 6.47 ----
β半水石膏（B） 40.36 36.48 6.17 ---- 1.29 0.00 ----
β半水石膏（C） 33.44 30.64 4.29 ---- 3.84 2.97 ----
P.O42.5级水泥 2.08 59.64 3.24 21.47 5.81 4.04 2.44
⑶ 减水组分：选用市场上易得的高效减水剂。SM蜜胺高效减水剂，由江苏、北京、山西三个生产厂家提供；NF萘系高效减水剂,由山东、山西、北京三个生产厂家提供；NF-1萘系高浓高效减水剂，由山东、北京二个生产厂家提供；AS氨基磺酸高效减水剂，由山西、北京二个生产厂家提供；AF高效减水剂由山西生产厂家提供。
⑷ 增强组分：主要选用无机矿物材料，包括部分工业废渣，如粉煤灰、磨细矿粉、锂渣、硅灰、偏高岭土、双飞粉、沸石、膨润土、硅灰石以及化工原料等。
⑸ 增韧组分：选用无机、有机组分。
2.2 试验方法
将石膏、普硅水泥、外加剂拌和均匀，按照GB/T17669.4-1999建筑石膏净浆物理性能的测定方法和GB/T17669.3建筑石膏力学性能的测定方法、测定试样标准稠度用水量、疑结时间及抗折、抗压强度。
2.3性能测试
标稠用水量、初凝时间、终凝时间、2h抗折强度、2h抗压强度、干抗折强度、干抗压强度
3. 试验结果
3.1单一材料试验
3.1.1减水组分筛选试验结果
对不同的外加剂，不同掺量进行试验，结果见表2。
不同高效减水剂试验结果 表2
序号 外加剂 标准稠度 凝结时间（min:s） 2小时强度（MPa） 干强度（MPa）
品种 掺量
％ 水膏比 扩散度
（mm） 初凝 终凝 抗折 抗压 抗折 抗压
1 -- -- 49 180 3:30 6:00 2.30/100 7.55/100 4.07/100 12.54/100
2 SM 0.3 45 184 3:30 11:00 2.55/115.9 7.63/101.1 4.33/106.4 13.11/104.5
3 SM 0.5 45 185 4:00 9:30 2.65/115.2 7.79/103.2 4.37/107.3 13.00/103.7
4 SM 0.7 44 183 3:30 8:00 2.63/114.3 7.95/105.3 4.40/108.1 14.00/111.6
5 NF 0.3 45 185 3:00 6:00 2.46/107.0 8.48/112.3 4.59/112.8 13.64/108.8
6 NF 0.5 44 180 3:30 6:00 2.37/103.0 8.55/113.2 4.58/112.5 13.40/106.9
7 NF 0.7 43 180 3:00 6:00 2.29/99.6 8.25/109.3 4.79/117.7 12.78/101.9
8 NF-1 0.3 45 176 2:30 9:00 2.50/108.7 8.70/115.2 4.55/111.8 14.08/112.3
9 NF-1 0.5 45 185 3:00 9:00 2.53/112.6 8.45/111.9 4.33/106.4 14.19/113.2
10 NF-1 0.7 44 180 3:00 9:00 2.59/1126 8.26/109.4 4.82/118.4 13.84/110.4
11 AS 0.24 46 180 2:30 8:30 2.88/125.2 9.77/129.4 5.46/134.2 17.57/1400.0
12 AS 0.36 46 185 2:30 6:30 2.14/93.0 7.52/99.6 5.08/124.8 14.37/114.6
13 AS 0.45 45 178 3:00 8:30 1.64/71.3 6.67/88.3 5.11/125.6 18.13/144.6
14 AF 0.3 45 185 3:00 6:00 2.46/107.0 8.48/112.3 4.59/112.8 13.64/108.8
15 AF 0.5 44 180 3:30 6:00 2.57/111.7 8.65/114.6 4.80/117.9 13.40/106.9
16 AF 0.7 43 178 3:00 6:00 2.29/99.6 8.25/109.36 4.79/117.7 12.78/101.9
水膏比的降低，可以提高石膏制品的密实度，减少水分挥发造成的毛细管数量，从而提高石膏制品的强度。从表2可以看出：对于所选用的蜜胺系、氨基磺酸系、萘系、AF系高效减水剂，所表现的减水率大体相当，约10％；每种高效减水剂都有一个最佳掺量；单独使用高效减水剂对于石膏抗折、抗压强度提高不明显；在一定的水膏比范围内，降低水膏比，石膏强度提高不明显。
综合上述，选用性价比较好的AF系高效减水剂，AF高效减水剂掺量以0.3~0.7％为宜。
3.1.2增强组分的筛选试验结果
经初步试验，筛选出增强组分A、增强组分B，对于石膏增强效果较好。试验结果见表3。
增强组分筛选的试验结果 表3
序号 增强剂％ 减水
剂
％ 标准稠度 凝结时间（min:s） 2小时强度（MPa） 干强度（MPa）
A B 水膏比 扩散度
(mm) 初 凝 终 凝 抗 折 抗 压 抗 折 抗 压
1 － － － 58 184 5:00 16:00 2.04/100 7.23/100 4.05/100 13.26/100
2 － － 0.5 48 180 12:00 21:00 2.21/108.3 7.54/104.3 4.58/113.1 15.01/113.2
3 0.1 － 0.5 47 185 8:00 19:00 2.34/114.7 7.74/107.1 4.62/114.1 17.66/133.2
4 0.3 － 0.5 47 185 9:00 20:00 2.45/120.1 8.56/118.4 5.01/123.7 16.09/121.3
5 0.5 － 0.5 46 178 8:00 18:00 2.45/120.1 8.61/119.1 5.62/138.8 17.29/130.4
6 0.7 － 0.5 46 175 9:00 20:00 2.36/115.7 8.40/116.2 5.07/125.2 14.88/112.2
7 － 0.1 0.5 46 185 6:00 17:00 2.55/125.0 7.96/110.1 6.47/159.8 17.09/128.9
8 － 0.3 0.5 46 175 5:00 15:00 2.64/129.4 8.00/110.7 5.69/140.5 19.52/147.2
9 － 0.5 0.5 52 175 8:00 21:00 2.12/103.9 7.99/110.5 4.60/113.6 15.15/114.3
从表3可以看出：增强组分A、增强组分B随着掺量的提高，抗折、抗压强度增大。当增强组分A掺量大于0.5%，抗折、抗压强度减小，增强组分B大于0.3％，抗折、抗压强度减小。因此增强组分A最佳掺量0.3％～0.5％；增强组分B最佳掺量0.1％～0.3％。
增强剂的作用机理是：增强剂在碱性激发剂的作用下，形成水化结晶产物，从而提高了石膏的强度。试验表明，单一增强组分增强效果不明显，两种或两种以上增强剂，通过复合，在水化硬化过程中相互激发，相互促进，增强效果比单一增强组分好。
笔者试验中发现，在石膏净浆的pH值不同情况下，高效减水剂减水率表现不同，抗折强度、抗压强度增长率不同。通过调节石膏净浆的pH值在中性偏碱性条件下，减水、增强效果较好。
3.1.3增韧组分的筛选试验结果
试验中发现，加入减水组分和增强组分后，对于某些石膏，湿抗折强度增加不大，经过初步试验筛选出增韧组分C、增韧组分D。试验在加入高效减水剂、增强剂的条件下，结果见表4 。
增韧组分、C增韧组分D的最佳掺量分别为0.3～0.6％，0.1～0.4％。
增韧组分筛选的试验结果 表4
序号 增韧剂％ 标准稠度 凝结时间（min:s） 2小时强度（MPa） 干强度（MPa）
C D 水膏比 扩散度
(mm) 初凝 终凝 抗折 抗压 抗折 抗压
1 － － 63 185 13:00 23:00 2.64/100 8.40/100 4.85/100 14.71/100
2 3 － 54 185 9:00 16:00 2.67/124.8 9.73/122.1 6.00/135.1 19.36/142.6
3 5 － 53 175 11:00 27:00 3.09/144.4 10.33/129.6 6.47/145.7 20.31/149.6
4 6 － 51 175 7:00 18:00 2.94/111.4 11.63/138.5 6.04/124.5 20.79/141.3
5 － 2 53 180 7:00 21:00 2.62/122.4 9.83/123.3 5.48/123.4 19.45/143.2
6 － 3 54 185 8:00 21:00 2.84/133.2 10.01/125.5 6.59/148.4 20.35/149.9
7 － 5 51 185 6:00 17:00 3.04/115.2 11.39/135.6 6.40/132.0 21.7/147.5
3.2配方的确定
在各组分单独试验的基础上，综合考虑各组分的性能、成本等因素，确定GLF-Ⅰ型减水增强剂的配方为：
高效减水剂 20～30％
增强剂 25～50％
增韧剂 25～40％
3.3 GLF-Ⅰ型减水增强剂对不同厂家石膏的适应性
为验证GLF-Ⅰ型减水增强剂的性能，对来自不同厂家的石膏进行试验，石膏化学组成见表1，试验结果见表5。试验胶凝组分为石膏和普硅水泥，GLF-Ⅰ型减水增强剂掺量以胶凝材料总量为基准计。
减水增强剂对不同厂家石膏的适应性 表5
样品号 GLF-Ⅰ
％ 标准稠度 凝结时间（min:s） 2小时强度（MPa） 干强度（MPa）
水膏比 扩散度 初凝 终凝 抗折 抗压 抗折 抗压
A － 53 185 5:30 15:00 2.29/100 7.70/100 4.56/100 15.06/100
2 46 180 4:00 9:30 2.66/116.2 8.77/113.9 5.48/120.1 20.34/135.1
2.5 45 185 3:30 8:00 2.69/117.5 9.64/125.2 5.92/129.8 21.35/141.8
B － 53 185 9:00 24:00 2.35/100 7.38/100 4.37/100 14.66/100
2 48 180 3:30 13:00 2.70114.9 8.14/110.3 5.69/130.2 20.59/140.5
2.5 46 175 3:00 11:30 2.80/119.1 8.21/111.2 5.65/129.3 21.14/144.2
C － 54 185 5:00 16:00 2.61/100 7.95/100 6.04/100 19.38/100
2 50 175 3:00 8:00 3.41/130.7 9.65/121.4 7.30/120.9 25.32/130.6
2.5 49 180 3:00 8:00 3.40//130.3 9.68/121.8 7.42/122.8 25.94/133.8
4、结论
4.1 GLF-Ⅰ型减水增强剂，可提高石膏干抗折强度20~35％，干抗压强度25～45％；
4.2 GLF-Ⅰ型减水增强剂对石膏凝结时间略有缩短；
4.3 对于不同的石膏，GLF-Ⅰ型减水增强剂增强效果不同；
4.4 石膏强度的增加，与标准稠度用水量的减少不成比例；
4.5 石膏净浆的pH值，影响GLF-Ⅰ型减水增强剂的减水、增强效果；
4.6 对于低品位石膏，GLF-Ⅰ型减水增强剂减水、增强效果显著；
4.7 GLF-Ⅰ型减水增强剂价格低，从而降低石膏建材的生产成本。
2、主要原材料及试验方法
2.1主要原材料
⑴ β半水石膏，为天然二水石膏煅烧而成。试验用建筑石膏由三个石膏粉厂提供：
（A）太原市万万石膏粉厂；（B）太原市庆生石膏粉厂；（C）太原西山金三角石膏厂。按照GB/T5484—2000《石膏和硬石膏的化学分析方法》进行化学组成分析测定，结果见表一。
⑵ P.O42.5级普通硅酸盐水泥，太原狮头水泥有限公司生产，化学组成分析测结果见表1。
β半水石膏的化学组成 表1
组成
原料 SO3 CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 烧失量
β半水石膏（A） 33.32 31.47 8.28 ---- 3.65 6.47 ----
β半水石膏（B） 40.36 36.48 6.17 ---- 1.29 0.00 ----
β半水石膏（C） 33.44 30.64 4.29 ---- 3.84 2.97 ----
P.O42.5级水泥 2.08 59.64 3.24 21.47 5.81 4.04 2.44
⑶ 减水组分：选用市场上易得的高效减水剂。SM蜜胺高效减水剂，由江苏、北京、山西三个生产厂家提供；NF萘系高效减水剂,由山东、山西、北京三个生产厂家提供；NF-1萘系高浓高效减水剂，由山东、北京二个生产厂家提供；AS氨基磺酸高效减水剂，由山西、北京二个生产厂家提供；AF高效减水剂由山西生产厂家提供。
⑷ 增强组分：主要选用无机矿物材料，包括部分工业废渣，如粉煤灰、磨细矿粉、锂渣、硅灰、偏高岭土、双飞粉、沸石、膨润土、硅灰石以及化工原料等。
⑸ 增韧组分：选用无机、有机组分。
2.2 试验方法
将石膏、普硅水泥、外加剂拌和均匀，按照GB/T17669.4-1999建筑石膏净浆物理性能的测定方法和GB/T17669.3建筑石膏力学性能的测定方法、测定试样标准稠度用水量、疑结时间及抗折、抗压强度。
2.3性能测试
标稠用水量、初凝时间、终凝时间、2h抗折强度、2h抗压强度、干抗折强度、干抗压强度
3. 试验结果
3.1单一材料试验
3.1.1减水组分筛选试验结果
对不同的外加剂，不同掺量进行试验，结果见表2。
不同高效减水剂试验结果 表2
序号 外加剂 标准稠度 凝结时间（min:s） 2小时强度（MPa） 干强度（MPa）
品种 掺量
％ 水膏比 扩散度
（mm） 初凝 终凝 抗折 抗压 抗折 抗压
1 -- -- 49 180 3:30 6:00 2.30/100 7.55/100 4.07/100 12.54/100
2 SM 0.3 45 184 3:30 11:00 2.55/115.9 7.63/101.1 4.33/106.4 13.11/104.5
3 SM 0.5 45 185 4:00 9:30 2.65/115.2 7.79/103.2 4.37/107.3 13.00/103.7
4 SM 0.7 44 183 3:30 8:00 2.63/114.3 7.95/105.3 4.40/108.1 14.00/111.6
5 NF 0.3 45 185 3:00 6:00 2.46/107.0 8.48/112.3 4.59/112.8 13.64/108.8
6 NF 0.5 44 180 3:30 6:00 2.37/103.0 8.55/113.2 4.58/112.5 13.40/106.9
7 NF 0.7 43 180 3:00 6:00 2.29/99.6 8.25/109.3 4.79/117.7 12.78/101.9
8 NF-1 0.3 45 176 2:30 9:00 2.50/108.7 8.70/115.2 4.55/111.8 14.08/112.3
9 NF-1 0.5 45 185 3:00 9:00 2.53/112.6 8.45/111.9 4.33/106.4 14.19/113.2
10 NF-1 0.7 44 180 3:00 9:00 2.59/1126 8.26/109.4 4.82/118.4 13.84/110.4
11 AS 0.24 46 180 2:30 8:30 2.88/125.2 9.77/129.4 5.46/134.2 17.57/1400.0
12 AS 0.36 46 185 2:30 6:30 2.14/93.0 7.52/99.6 5.08/124.8 14.37/114.6
13 AS 0.45 45 178 3:00 8:30 1.64/71.3 6.67/88.3 5.11/125.6 18.13/144.6
14 AF 0.3 45 185 3:00 6:00 2.46/107.0 8.48/112.3 4.59/112.8 13.64/108.8
15 AF 0.5 44 180 3:30 6:00 2.57/111.7 8.65/114.6 4.80/117.9 13.40/106.9
16 AF 0.7 43 178 3:00 6:00 2.29/99.6 8.25/109.36 4.79/117.7 12.78/101.9
水膏比的降低，可以提高石膏制品的密实度，减少水分挥发造成的毛细管数量，从而提高石膏制品的强度。从表2可以看出：对于所选用的蜜胺系、氨基磺酸系、萘系、AF系高效减水剂，所表现的减水率大体相当，约10％；每种高效减水剂都有一个最佳掺量；单独使用高效减水剂对于石膏抗折、抗压强度提高不明显；在一定的水膏比范围内，降低水膏比，石膏强度提高不明显。
综合上述，选用性价比较好的AF系高效减水剂，AF高效减水剂掺量以0.3~0.7％为宜。
3.1.2增强组分的筛选试验结果
经初步试验，筛选出增强组分A、增强组分B，对于石膏增强效果较好。试验结果见表3。
增强组分筛选的试验结果 表3
序号 增强剂％ 减水
剂
％ 标准稠度 凝结时间（min:s） 2小时强度（MPa） 干强度（MPa）
A B 水膏比 扩散度
(mm) 初 凝 终 凝 抗 折 抗 压 抗 折 抗 压
1 － － － 58 184 5:00 16:00 2.04/100 7.23/100 4.05/100 13.26/100
2 － － 0.5 48 180 12:00 21:00 2.21/108.3 7.54/104.3 4.58/113.1 15.01/113.2
3 0.1 － 0.5 47 185 8:00 19:00 2.34/114.7 7.74/107.1 4.62/114.1 17.66/133.2
4 0.3 － 0.5 47 185 9:00 20:00 2.45/120.1 8.56/118.4 5.01/123.7 16.09/121.3
5 0.5 － 0.5 46 178 8:00 18:00 2.45/120.1 8.61/119.1 5.62/138.8 17.29/130.4
6 0.7 － 0.5 46 175 9:00 20:00 2.36/115.7 8.40/116.2 5.07/125.2 14.88/112.2
7 － 0.1 0.5 46 185 6:00 17:00 2.55/125.0 7.96/110.1 6.47/159.8 17.09/128.9
8 － 0.3 0.5 46 175 5:00 15:00 2.64/129.4 8.00/110.7 5.69/140.5 19.52/147.2
9 － 0.5 0.5 52 175 8:00 21:00 2.12/103.9 7.99/110.5 4.60/113.6 15.15/114.3
从表3可以看出：增强组分A、增强组分B随着掺量的提高，抗折、抗压强度增大。当增强组分A掺量大于0.5%，抗折、抗压强度减小，增强组分B大于0.3％，抗折、抗压强度减小。因此增强组分A最佳掺量0.3％～0.5％；增强组分B最佳掺量0.1％～0.3％。
增强剂的作用机理是：增强剂在碱性激发剂的作用下，形成水化结晶产物，从而提高了石膏的强度。试验表明，单一增强组分增强效果不明显，两种或两种以上增强剂，通过复合，在水化硬化过程中相互激发，相互促进，增强效果比单一增强组分好。
笔者试验中发现，在石膏净浆的pH值不同情况下，高效减水剂减水率表现不同，抗折强度、抗压强度增长率不同。通过调节石膏净浆的pH值在中性偏碱性条件下，减水、增强效果较好。
3.1.3增韧组分的筛选试验结果
试验中发现，加入减水组分和增强组分后，对于某些石膏，湿抗折强度增加不大，经过初步试验筛选出增韧组分C、增韧组分D。试验在加入高效减水剂、增强剂的条件下，结果见表4 。
增韧组分、C增韧组分D的最佳掺量分别为0.3～0.6％，0.1～0.4％。
增韧组分筛选的试验结果 表4
序号 增韧剂％ 标准稠度 凝结时间（min:s） 2小时强度（MPa） 干强度（MPa）
C D 水膏比 扩散度
(mm) 初凝 终凝 抗折 抗压 抗折 抗压
1 － － 63 185 13:00 23:00 2.64/100 8.40/100 4.85/100 14.71/100
2 3 － 54 185 9:00 16:00 2.67/124.8 9.73/122.1 6.00/135.1 19.36/142.6
3 5 － 53 175 11:00 27:00 3.09/144.4 10.33/129.6 6.47/145.7 20.31/149.6
4 6 － 51 175 7:00 18:00 2.94/111.4 11.63/138.5 6.04/124.5 20.79/141.3
5 － 2 53 180 7:00 21:00 2.62/122.4 9.83/123.3 5.48/123.4 19.45/143.2
6 － 3 54 185 8:00 21:00 2.84/133.2 10.01/125.5 6.59/148.4 20.35/149.9
7 － 5 51 185 6:00 17:00 3.04/115.2 11.39/135.6 6.40/132.0 21.7/147.5
3.2配方的确定
在各组分单独试验的基础上，综合考虑各组分的性能、成本等因素，确定GLF-Ⅰ型减水增强剂的配方为：
高效减水剂 20～30％
增强剂 25～50％
增韧剂 25～40％
3.3 GLF-Ⅰ型减水增强剂对不同厂家石膏的适应性
为验证GLF-Ⅰ型减水增强剂的性能，对来自不同厂家的石膏进行试验，石膏化学组成见表1，试验结果见表5。试验胶凝组分为石膏和普硅水泥，GLF-Ⅰ型减水增强剂掺量以胶凝材料总量为基准计。
减水增强剂对不同厂家石膏的适应性 表5
样品号 GLF-Ⅰ
％ 标准稠度 凝结时间（min:s） 2小时强度（MPa） 干强度（MPa）
水膏比 扩散度 初凝 终凝 抗折 抗压 抗折 抗压
A － 53 185 5:30 15:00 2.29/100 7.70/100 4.56/100 15.06/100
2 46 180 4:00 9:30 2.66/116.2 8.77/113.9 5.48/120.1 20.34/135.1
2.5 45 185 3:30 8:00 2.69/117.5 9.64/125.2 5.92/129.8 21.35/141.8
B － 53 185 9:00 24:00 2.35/100 7.38/100 4.37/100 14.66/100
2 48 180 3:30 13:00 2.70114.9 8.14/110.3 5.69/130.2 20.59/140.5
2.5 46 175 3:00 11:30 2.80/119.1 8.21/111.2 5.65/129.3 21.14/144.2
C － 54 185 5:00 16:00 2.61/100 7.95/100 6.04/100 19.38/100
2 50 175 3:00 8:00 3.41/130.7 9.65/121.4 7.30/120.9 25.32/130.6
2.5 49 180 3:00 8:00 3.40//130.3 9.68/121.8 7.42/122.8 25.94/133.8
4、结论
4.1 GLF-Ⅰ型减水增强剂，可提高石膏干抗折强度20~35％，干抗压强度25～45％；
4.2 GLF-Ⅰ型减水增强剂对石膏凝结时间略有缩短；
4.3 对于不同的石膏，GLF-Ⅰ型减水增强剂增强效果不同；
4.4 石膏强度的增加，与标准稠度用水量的减少不成比例；
4.5 石膏净浆的pH值，影响GLF-Ⅰ型减水增强剂的减水、增强效果；
4.6 对于低品位石膏，GLF-Ⅰ型减水增强剂减水、增强效果显著；
4.7 GLF-Ⅰ型减水增强剂价格低，从而降低石膏建材的生产成本。
