隨著我國“碳達峰 碳中和”及“十四五”節能減排目標的提出，降低建筑行業的碳排放、加快建材行業的綠色改造升級已是大勢所趨。石膏是工業減少碳排放的重要原料，具有質量輕、保溫隔熱、防火等功能，且可作為水泥緩凝劑、制備石膏自流平砂漿、抹灰石膏砂漿等產品。輕質抹灰石膏砂漿是抹灰石膏砂漿的一種，常以半水石膏為基材，摻入填料、輕質骨料、添加劑等制備得到。

與傳統水泥抹灰砂漿相比，輕質抹灰石膏砂漿具備自身重量輕，良好的吸濕性、粘結性、收縮性等優勢。測試了石膏粉摻量、輕骨料摻量、緩凝劑摻量及纖維素醚摻量對輕質抹灰脫硫石膏凝結時間及力學強度的影響，試驗結果表明，脫硫石膏粉摻量的增加有利于輕質抹灰石膏力學強度的提升，但提升幅度較小；玻化微珠的摻量不宜過高，否則不利于其抗折強度及抗壓強度；濟南輕質抹灰石膏發現：檸檬酸鈉對輕質抹灰脫硫石膏砂漿有緩凝效果；羥丙基甲基纖維素的摻入不利于輕質抹灰脫硫石膏砂漿的抗壓強度。吳開勝等利用脫硫石膏、細砂、輕集料和外加劑制備得到輕質抹灰石膏砂漿，當輕質抹灰石膏密度為990kg/m3時，其抗壓強度高于5MPa，粘接強度高于0.3MPa。葉蓓紅等采用脫硫石膏、玻化微珠、膨脹珍珠巖、纖維素醚、引氣劑、緩凝劑制得輕質石膏抹灰砂漿，研究表明，輕骨料選用玻化微珠較佳，且用量為石膏用量的20%~35%；當輕骨料選用膨脹珍珠巖時，用量為石膏用量的15%~25%。纖維素醚黏度不宜過大或過小，且用量為石膏用量的0.2%~0.4%。引氣劑摻量為輕質抹灰石膏粉料總量的0.6%~1.2%。

盡管眾多學者對輕質抹灰石膏砂漿的制備方法及性能進行了研究，但仍未詳盡地研究影響砂漿性能的因素。本文以β-半水石膏為主要膠凝材料，摻入玻化微珠、鈣粉及添加劑制備得到輕質抹灰石膏砂漿，重點研究了玻化微珠種類及摻量，觸變劑種類及摻量，HPMC種類及摻量對輕質抹灰石膏砂漿抗壓強度、表觀密度、體積密度及保水性的影響，以期為輕質抹灰石膏砂漿的物理性能和施工性能的改善提供科學有效的技術支撐。

1.1 原材料

脫硫石膏粉：脫硫石膏（CaSO4· 1/2H2O），其物理性能見表1。

表 1 脫硫石膏基本性能

鈣粉：400 目石灰石粉。

輕骨料：玻化微珠BH-1、BH-2、BH-3、BH-4，松散堆積密度分別為90kg/m3、100kg/m3、150kg/m3、200kg/m3。且玻化微珠摻量按輕質抹灰石膏砂漿質量分數計，摻入質量分數分別為6%、8%、10%。

緩凝劑：采用蛋白質類石膏緩凝劑，摻入比例為輕質抹灰石膏砂漿質量的0.05%~0.2%。

纖維素醚：采用羥丙基甲基纖維素醚（HPMC），HP-1、HP-2 黏度分別為40000mPa·s100000mPa·s。HPMC 摻量按輕質抹灰石膏砂漿質量分數計，摻入質量分數分別為0.1%、0.2%、0.3%。

觸變潤滑劑：C-1 為安吉康科技有限公司，C-2 為山東多聚化學有限公司，C-3 為自制。觸變潤滑劑摻量按輕質抹灰石膏砂漿質量分數計，摻入質量分數分別為0.03%、0.05%、0.1%。

1.2 試驗方法

脫硫半水石膏的凝結時間、標準擴展度、用水量依據GB/T17669.4-1999《建筑石膏凈漿物理性能的測定》；脫硫半水石膏的力學性能依據GB/T9776-2008《建筑石膏》；玻化微珠堆積密度依據GB/T14684-2011《建筑用砂》；輕質抹灰石膏砂漿的保水率、抗壓強度、體積密度、濕密度、拉伸粘結強度依據GB/T28627-2012《抹灰石膏》標準進行檢測。

2.1 輕骨料種類、摻量對輕質抹灰石膏砂漿性能的影響

玻化微珠為無機玻璃質礦物材料，具有質量輕、防火絕熱、吸水率小、抗老化、耐高低溫等優良特性，且理化性能穩定，屬于高性能、環保型輕質絕熱材料，可替代膨脹珍珠巖、聚苯顆粒等傳統輕質骨料，用于制備保溫隔熱砂漿、輕質砌筑砂漿等。

固定脫硫半水石膏與鈣粉用量為94%、92%、90%，對應的玻化微珠BH-1、BH-2、BH-3、BH-4 摻量分別為6%、8%、10%，且添加劑用量不變時，測得的輕質抹灰石膏砂漿的濕密度、抗壓強度結果見圖1。

（a）濕密度結果

（b）抗壓強度結果

圖 1 玻化微珠種類及摻量對輕質抹灰石膏性能的影響

由圖1（a）可知，玻化微珠堆積密度相同時，隨著玻化微珠摻量增加，輕質抹灰石膏砂漿的濕密度隨之減小，BH-1、BH-3在8% 摻量時除外，其中，BH-2、BH-4 兩種玻化微珠砂漿濕密度降低的趨勢接近。說明玻化微珠作為優良的輕質骨料，可較大幅度降低砂漿的濕密度。同一玻化微珠摻量下，隨著玻化微珠堆積密度的增加，輕質抹灰石膏砂漿的濕密度整體呈增加的趨勢，但是增加幅度隨之減小。有可能是玻化微珠堆積密度較大時，其表面玻化率反而較小，玻化微珠表面積的增加使得砂漿用水量上升，又玻化微珠中粉狀偏多，從而使得砂漿濕密度大。同時，砂漿濕密度主要受玻化微珠堆積密度和引氣劑摻量影響，當微珠堆積密度較小時，顆粒對水和添加劑的吸附作用更明顯，占用的漿體更多，所以在實際應用中堆積密度小的輕骨料用量較少，堆積密度大的輕骨料用量較多。

由圖1（b）可知，玻化微珠堆積密度相同時，輕質抹灰石膏砂漿的抗壓強度隨玻化微珠摻量的增加整體呈下降的趨勢，主要是因為玻化微珠自身強度低，摻量增大導致砂漿硬化體抗壓強度降低。同一玻化微珠摻量下，隨著玻化微珠堆積密度增加，抗壓強度呈先增后減的趨勢，整體上BH-3 對應的抗壓強度高于BH-2、BH-4 對應的抗壓強度，遠高于BH-1 對應的砂漿強度。說明玻化微珠堆積密度不宜過大。又玻化微珠價格較高，且在石膏砂漿中用量比較大，使得材料成本提高。綜合考慮，玻化微珠堆積密度為150kg/m3 時，制得的砂漿具有較好的工作性能和較高性價比。

2.2 體積密度對輕質抹灰石膏砂漿拉伸粘結強度的影響

固定脫硫半水石膏與鈣粉用量為94%，對應的玻化微珠BH-1、BH-2、BH-3、BH-4 摻量分別為6%，且添加劑用量不變時，測得的體積密度對輕質抹灰石膏砂漿拉伸粘結強度的影響結果見圖2。

圖 2 體積密度對輕質抹灰石膏砂漿拉伸粘結強度的影響

由圖2 可知，輕質抹灰石膏砂漿的拉伸粘結強度隨砂漿體積密度的增加而增加，這是因為體積密度增加，使得砂漿硬化體內空隙減小，從而提高砂漿密實度。同時，體積密度高的砂漿，其漿體與基底的粘結更充分，界面交接處薄弱點被漿體彌補，使得界面粘結更加牢固，說明輕質抹灰石膏砂漿的體積密度越高，其拉伸粘結強度越高。輕質抹灰石膏砂漿的體積密度與濕密度呈正相關，這也意味著輕質抹灰石膏砂漿的拉伸粘結強度與濕密度呈正相關。

2.3 纖維素醚種類、摻量對輕質抹灰石膏砂漿性能的影響

固定脫硫石膏、鈣粉及玻化微珠總用量為100%，且緩凝劑及觸變劑用量不變，當纖維素醚HP-1、HP-2 摻量分別為0.1%、0.2%、0.3% 時，輕質抹灰石膏砂漿的保水率、抗壓強度結果見圖3。

（a）保水率結果

（ b）抗壓強度結果

圖 3 纖維素醚種類及摻量對輕質抹灰石膏性能的影響

由圖3（a）可知，同一黏度下，輕質抹灰石膏砂漿的保水率均隨纖維素醚摻量的增加而增加。可能是HPMC 在水中形成的三維網絡結構能夠鎖住漿體中的自由水，使得料漿中自由水減少，流動度減小, 從而使得保水率提高。同一HPMC 摻量下，HP-2 保水性能優于HP-1，說明HP-2 的保水效果較佳，在摻量為0.3% 時，保水率達到85% 以上。

由圖3（b）可知，同一黏度下，隨纖維素醚摻量的增加，輕質抹灰石膏砂漿的抗壓強度隨之減小。可能是因為加入HPMC后，標準稠度用水量會隨HPMC 的增加而增加，導致漿體水灰比增大，漿體硬化后的孔隙增多，使得石膏砂漿強度降低。同時，HPMC 摻量≤ 0.2% 時，HP-2 對應的抗壓強度小于HP-1對應的抗壓強度，且HP-2 制備的砂漿抗壓強度下降幅度大于HP-1 制備的砂漿抗壓強度下降幅度。說明纖維素醚黏度過高時對強度的不利影響較大。

纖維素醚種類和摻量對石膏砂漿的施工性能影響較大，通過在內墻試用制得的輕質抹灰石膏砂漿，結果表明, 相同纖維素醚摻量下，黏度越高，拌制的砂漿粘性越好，使用時更容易上墻，但更具有“粘刀”現象。石膏砂漿常采用“打灰餅—充筋—復筋—抹灰—找平”的施工流程，工人在抹灰、找平時對黏性強的材料使用不習慣，為了追求進度，便會采取增加用水量的方式，造成砂漿質量下降的不利影響。為滿足工人的施工需求，并保證砂漿質量，采用中低粘度、保水率高的纖維素醚效果較好，綜合考慮，選用HP-1 可制得符合標準要求、施工性好的輕質抹灰石膏砂漿。

2.4 觸變劑種類、摻量對輕質抹灰石膏砂漿性能的影響

固定脫硫石膏、鈣粉與玻化微珠總用量為100%，且緩凝劑及纖維素醚用量不變，當C-1、C-2、C-3 摻量為0、0.03%、0.05%、0.1% 時，輕質抹灰石膏砂漿的保水率結果見圖4。

圖 4 觸變劑種類及摻量對輕質抹灰石膏保水率的影響

由圖4 可知，C-1 對保水率的影響較大，尤其是摻量＞0.03% 時，隨著用水量增加，保水率大幅下降，摻量增至0.1%時，保水率降低了15.5%。隨著觸變潤滑劑摻量的增加，C-2、C-3 整體保水率呈上升的趨勢，且C-3 的保水性能優于C-2。觸變潤滑劑對改善砂漿的抗流掛性、潤滑性和施工性具有重要意義，觸變潤滑劑具有明顯的增稠作用，可使砂漿在降低纖維素醚摻量的情況下抗流掛性能提高，粘度降低，改善“粘刀”現象。C-1 與C-2 類觸變潤滑劑在實際使用中還需另外添加增稠材料才能達到C-3 的施工效果，增加了砂漿成本。考慮不同的觸變潤滑劑的性能差異及砂漿的施工性能，自制觸變潤滑劑可制備出性能優良的輕質抹灰石膏砂漿。

（1）同一玻化微珠堆積密度下，當玻化微珠摻量增加時，輕質抹灰石膏砂漿的濕密度隨之減小，同時抗壓強度也整體呈下降的趨勢；同一玻化微珠摻量下，當玻化微珠堆積密度逐級增加時，輕質抹灰石膏砂漿的濕密度整體增加，而抗壓強度先增后減。綜合考慮施工性能與成本，堆積密度為150kg/m3 的玻化微珠效果較好。

（2）同一黏度下，砂漿保水率隨纖維素醚摻量的增加而增加，而抗壓強度隨之減小。不同黏度纖維素醚的保水率差異較小，但黏度過高對抗壓強度的不利影響較大，同時黏度過高影響施工性，所以應選擇中低粘度、保水性能好的纖維素醚。

（3）自制觸變潤滑劑保水性能、抗流掛性好，能夠制備出性能優良的、高性價比的輕質抹灰石膏砂漿。

（4）輕質抹灰石膏砂漿的拉伸粘結強度與體積密度呈正相關。輕質抹灰石膏砂漿的拉伸粘結強度遠高于普通抹灰砂漿，與墻面粘結力強，在抹灰砂漿空鼓風險方面具有更優異的效果。