CN101386511A - 一种石膏基水硬性建筑砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种石膏基水硬性建筑砂浆及其制备方法 Download PDF

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林宗寿
刘金军
黄赟
赵前
欧小弟
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Wuhan Yisheng Science & Technology Co Ltd
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种用于建筑物砌筑、抹灰、地面的建筑用砂浆及其制备方法。一种石膏基水硬性建筑砂浆，其特征在于它由混合物料和水搅拌混合而成，混合物料与水的重量比为1∶0.20～0.85；混合物料由石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂原料制备而成，各原料所占重量百分数为：石英砂60％～80％、石膏粉6.0％～20.0％、矿渣粉6％～20％、石灰石粉0.01％～10％、矿物掺合料0.01％～3％、化学外加剂0％～0.1％；所述的化学外加剂为：塑化剂、稠化剂中的任意一种或二种的混合，二种的混合时为任意配比。本发明具有成本低、强度高、能耗少的特点，该方法工艺简单、易操作。

Description

一种石膏基水硬性建筑砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种用于建筑物砌筑、抹灰、地面的建筑用石膏基水硬性建筑砂浆及其制备方法。
背景技术
砂浆作为一种建筑材料，已有上千年的历史，至19世纪末，砂浆的主要胶结料仍然是熟石灰。水泥的出现，取代了熟石灰，成为砂浆生产的主要胶结料。目前，建筑砂浆的水泥用量占整个建筑工程水泥用量的25％～35％，通常都是使用32.5强度等级的水泥配制建筑砂浆，为了保证砂浆的和易性，水泥的用量往往比较大，通常造成浪费，不利于节能降耗和降低成本。
石膏资源丰富，特别是工业副产石膏，如磷石膏、脱硫石膏和氟石膏等，目前还得不到有效地利用，这不仅造成资源浪费，还造成环境污染。以磷石膏为例，磷石膏是生产含磷酸基化工产品的副产品。每生产一吨磷酸基化工产品约排出3～5吨的磷石膏，其主要成分为二水硫酸钙。目前，我国每年磷石膏的排放量已达2000多万吨。这些磷石膏被大量废弃，堆放时占用大量土地并造成环境污染。因此，综合利用磷石膏，变废为宝，减少或彻底消除磷石膏对环境的威胁和危害，已成为磷化工企业急需考虑的问题。
通常认为石膏是气硬性胶凝材料，不具备水硬性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低、强度高的石膏基水硬性建筑砂浆及其制备方法，该方法工艺简单。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种石膏基水硬性建筑砂浆，其特征在于它由混合物料和水搅拌混合而成，混合物料与水的重量比为1∶0.20～0.85；
混合物料由石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂原料制备而成，各原料所占重量百分数为：石英砂60％～80％、石膏粉6.0％～20.0％、矿渣粉6％～20％、石灰石粉0.01％～10％、矿物掺合料0.01％～3％、化学外加剂0％～0.1％；所述的化学外加剂为：塑化剂、稠化剂中的任意一种或二种的混合，二种的混合时为任意配比。
所述的石英砂为天然石英砂或人工石英砂，石英砂的最大粒径通过2.5mm筛孔。
所述的石膏粉为磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、天然的硬石膏或天然的二水石膏，主要成分为硫酸钙(CaSO4)；磷石膏、脱硫石膏、氟石膏可以湿磨或烘干后再粉磨至比表面积大于280m2/kg，也可不磨直接用于混合物料的配制；天然的硬石膏、天然的二水石膏需粉磨至比表面积大于280m2/kg。
所述的矿渣粉为钢铁厂排放的高炉矿渣，主要化学成分是：二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化锰(MnO)、氧化铁(FeO)；矿渣粉的比表面积大于350m2/kg。
所述的石灰石粉为天然的石灰石，主要成分为碳酸钙(CaCO3)；石灰石粉的比表面积大于350m2/kg。
所述的矿物掺合料为：硅酸盐水泥熟料、石灰、钢渣、氢氧化钙、强碱、强碱盐中的任意一种或任意二种以上(含任意二种)的混合，任意二种以上混合时为任意配比，其比表面积大于280m2/kg。
所述的强碱为含钾离子或钠离子的碱，强碱盐为含钾离子或钠离子的碱盐。
塑化剂为木质素黄酸钙、改性松香皂、聚乙稀醇、羟甲基纤维素、聚醋酸乙烯脂或商品塑化剂。稠化剂为甲基纤维素醚或商品稠化剂。
所述的各原料所占重量百分数最佳为：石英砂65％～75％、石膏粉10.0％～15.0％、矿渣粉10％～15％、石灰石粉4％～8％、矿物掺合料0.99％～2％、化学外加剂0.01％～0.09％。
上述一种石膏基水硬性建筑砂浆的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)按混合物料的各原料所占重量百分数为：石英砂60％～80％、石膏粉6.0％～20.0％、矿渣粉6％～20％、石灰石粉0.01％～10％、矿物掺合料0.01％～3％、化学外加剂0％～0.1％，选取石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂原料，备用；所述的化学外加剂为：塑化剂、稠化剂中的任意一种或二种的混合，二种的混合时为任意配比；
2)按混合物料与水的重量比为1：0.20～0.85，选取混合物料和水，混合物料为石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂；采用下述二种方法之一制备石膏基水硬性建筑砂浆：
①将石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂原料烘干并粉磨，然后与石灰石粉混合均匀制备成混合物料；混合物料再加水搅拌，得石膏基水硬性建筑砂浆；
②将石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂混合，加水搅拌，得到石膏基水硬性建筑砂浆。
石英砂在砂浆中主要起到骨料的作用；石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料混合后具有水硬性，有一定的胶结作用，可代替水泥，形成砂浆的强度，同时可降低砂浆的分层度和提高砂浆的保水性；塑化剂的加入可改善建筑砂浆的和易性。稠化剂的加入可明显提高建筑砂浆的保水性，增加稠度和黏度。
利用石膏粉特别是磷石膏、脱硫石膏、氟石膏作为主要原料，制备石膏基水硬性建筑砂浆，可变废为宝，保护环境，节能降耗，对降低建筑砂浆的成本具有更大的经济价值。石膏粉本身没有水硬性，不会凝结硬化，但是，将石膏粉、矿渣粉、石灰石粉及矿物掺合料按一定比例混合(即本发明公开的比例)，可以让它们产生化学反应。实验表明，在石膏粉、矿渣粉、石灰石粉及矿物掺合料组成的混合物中的石膏颗粒表面和颗粒之间形成了大量针状的水化硫铝酸钙和无定型的水化硅酸钙水化产物，并使其混合物具备了水硬性，产生了较高的强度。用石膏粉、矿渣粉、石灰石粉及矿物掺合料制成的水硬性建筑砂浆，凝结时间正常，安定性合格，保水率高，既有一定的早期强度，又有相当高的后期强度。
本发明中，用石膏粉、矿渣粉、石灰石粉及矿物掺合料制成的水硬性建筑砂浆，还可以再加入一定量的化学外加剂，其主要作用是增加砂浆的和易性。
本发明的有益效果是(与现有商品砂浆相比)：
1、用石膏粉、矿渣粉、石灰石粉和矿物掺合料混合后所得到的粉体，具有水硬性，可取代水泥用于配制建筑砂浆。石膏粉可用磷石膏、脱硫石膏、氟石膏，可变废为宝，保护环境，节能降耗，可显著降低建筑砂浆的成本，有较大的经济价值。
2、用石膏粉、矿渣粉、石灰石粉和矿物掺合料混合后所得到的粉体代替水泥，成本低，可提高在砂浆的掺量，既可改善砂浆的和易性，又具有较高的强度。
3、化学外加剂均为市售产品，便于采购。
4、原料来源广，产品成本低廉，便于市场推广。
5、该方法工艺简单、易操作。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
按混合物料的各原料所占重量百分数为：石英砂(中砂，通过5mm筛孔)79.99％，磷石膏粉(比表面积532m2/kg)9.00％，矿渣粉(比表面积424m2/kg)7.20％，石灰石粉(比表面积884m2/kg)3.00％，硅酸盐水泥熟料(比表面积379m2/kg)0.80％，甲基纤维素醚0.01％；将石英砂、磷石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、硅酸盐水泥熟料粉和甲基纤维素醚搅拌均匀制成混合物料；再按混合物料与水的重量比为1：0.50，加水搅拌均匀，得石膏基水硬性建筑砂浆。
然后按JGJ70-1990《建筑砂浆基本性能试验方法》进行检验，结果如表1所示，可见各项技术指标均符合DGJ32/J13-2005预拌砂浆技术规程中的DMM7.5干拌砌筑砂浆的技术性能要求。
表1.DMM7.5干拌砌筑砂浆技术性能(标准依据：DGJ32/J13-2005)
Figure A200810197320D00061
实施例2：
按混合物料的各原料所占重量百分数为：石英砂(中砂，通过2.5mm筛孔)76.68％，磷石膏粉(比表面积532m2/kg)10.47％，矿渣粉(比表面积424m2/kg)8.37％，石灰石粉(比表面积884m2/kg)3.49％，硅酸盐水泥熟料(比表面积379m2/kg)0.93％，木质素黄酸钙0.05％，甲基纤维素醚0.01％；将石英砂、磷石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、硅酸盐水泥熟料、木质素黄酸钙和甲基纤维素醚搅拌均匀制成混合物料；再按混合物料与水的重量比为1：0.50，选取混合物料和水，将混合料加水搅拌均匀，得石膏基水硬性建筑砂浆。
然后按JGJ70-1990《建筑砂浆基本性能试验方法》和JGJ/T136-2001《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》进行检验，结果如表2所示，可见各项技术指标均符合DGJ32/J13-2005预拌砂浆技术规程中的DPM10干拌抹灰砂浆的技术性能要求。
表2.DPM10干拌抹灰砂浆的技术性能(标准依据：DGJ32/J13-2005)
Figure A200810197320D00071
实施例3：
按混合物料的各原料所占重量百分数为：石英砂(中砂，通过5mm筛孔)66.60％，磷石膏粉(比表面积532m2/kg)15.00％，矿渣粉(比表面积424m2/kg)12.00％，石灰石粉(比表面积884m2/kg)5.00％，硅酸盐水泥熟料(比表面积379m2/kg)1.33％，木质素黄酸钙0.05％，甲基纤维素醚0.02％；将石英砂、磷石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、硅酸盐水泥熟料、木质素黄酸钙和甲基纤维素醚搅拌均匀制成混合物料；再按混合物料与水的重量比为1：0.50，选取混合物料和水，将混合物料加水搅拌均匀，得石膏基水硬性建筑砂浆。
然后按JGJ70-1990《建筑砂浆基本性能试验方法》进行检验，结果如表3所示，可见各项技术指标均符合DGJ32/J13-2005预拌砂浆技术规程中的DSM20干拌地面砂浆的技术性能要求。
表3.DSM20干拌地面砂浆的技术性能(标准依据：DGJ32/J13-2005)
Figure A200810197320D00072
实施例4：
一种石膏基水硬性建筑砂浆的制备方法，它包括如下步骤：
1)按混合物料的各原料所占重量百分数为：石英砂60％、石膏粉20.0％、矿渣粉19.98％、石灰石粉0.01％、矿物掺合料0.01％，选取石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉和矿物掺合料原料，备用；
所述的石英砂为天然石英砂，石英砂的最大粒径通过2.5mm筛孔；
所述的石膏粉为磷石膏，磷石膏，粉磨至比表面积大于280m2/kg；
所述的矿渣粉为钢铁厂排放的高炉矿渣，主要化学成分是：二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化锰(MnO)、氧化铁(FeO)；矿渣粉的比表面积大于350m2/kg；
所述的石灰石粉为天然的石灰石，主要成分为碳酸钙(CaCO3)；石灰石粉的比表面积大于350m2/kg；
所述的矿物掺合料为：硅酸盐水泥熟料，其比表面积大于280m2/kg；
2)按混合物料与水的重量比为1：0.20，选取混合物料和水，混合物料为石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉和矿物掺合料；将石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂原料烘干并粉磨，然后与石灰石粉混合均匀制备成混合物料；混合物料再加水搅拌，得石膏基水硬性建筑砂浆。
实施例6：
一种石膏基水硬性建筑砂浆的制备方法，它包括如下步骤：
1)按混合物料的各原料所占重量百分数为：石英砂60％、石膏粉20.0％、矿渣粉19.97％、石灰石粉0.01％、矿物掺合料0.01％、化学外加剂0.01％，选取石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂原料，备用；所述的化学外加剂为：木质素黄酸钙；
所述的石英砂为天然石英砂，石英砂的最大粒径通过2.5mm筛孔；
所述的石膏粉为脱硫石膏，粉磨至比表面积大于280m2/kg；
所述的矿渣粉为钢铁厂排放的高炉矿渣，主要化学成分是：二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化锰(MnO)、氧化铁(FeO)；矿渣粉的比表面积大于350m2/kg；
所述的石灰石粉为天然的石灰石，主要成分为碳酸钙(CaCO3)；石灰石粉的比表面积大于350m2/kg；
所述的矿物掺合料为：石灰，其比表面积大于280m2/kg；
2)按混合物料与水的重量比为1：0.20，选取混合物料和水，混合物料为石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂；将石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂{混合物料中的含水的粉粒体原料(如石英砂、磷石膏、脱硫石膏、氟石膏)不烘干，保持潮湿状态与矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料、化学外加剂混合}混合，加水搅拌，得到石膏基水硬性建筑砂浆。
实施例7：
一种石膏基水硬性建筑砂浆的制备方法，它包括如下步骤：
1)按混合物料的各原料所占重量百分数为：石英砂65％、石膏粉15％、矿渣粉15％、石灰石粉4％、矿物掺合料0.99％、化学外加剂0.01％，选取石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂原料，备用；所述的化学外加剂为改性松香皂；
所述的石英砂为人工石英砂，石英砂的最大粒径通过2.5mm筛孔；
所述的石膏粉为氟石膏，粉磨至比表面积大于280m2/kg；
所述的矿渣粉为钢铁厂排放的高炉矿渣，矿渣粉的比表面积大于350m2/kg；
所述的石灰石粉为天然的石灰石，主要成分为碳酸钙(CaCO3)；石灰石粉的比表面积大于350m2/kg；
所述的矿物掺合料为：钢渣，其比表面积大于280m2/kg；
2)按混合物料与水的重量比为1：0.4，选取混合物料和水，混合物料为石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂；将石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂原料烘干并粉磨，然后与石灰石粉混合均匀制备成混合物料；混合物料再加水搅拌，得石膏基水硬性建筑砂浆。
实施例8：
一种石膏基水硬性建筑砂浆的制备方法，它包括如下步骤：
1)按混合物料的各原料所占重量百分数为：石英砂75％、石膏粉10.0％、矿渣粉10.0％、石灰石粉4％、矿物掺合料0.99％、化学外加剂0.01％，选取石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂原料，备用；所述的化学外加剂为：聚乙稀醇；
所述的石英砂为人工石英砂，石英砂的最大粒径通过2.5mm筛孔；
所述的石膏粉为天然的硬石膏，粉磨至比表面积大于280m2/kg；
所述的矿渣粉为钢铁厂排放的高炉矿渣，矿渣粉的比表面积大于350m2/kg；
所述的石灰石粉为天然的石灰石，主要成分为碳酸钙(CaCO3)；石灰石粉的比表面积大于350m2/kg；
所述的矿物掺合料为：氢氧化钙，其比表面积大于280m2/kg；
2)按混合物料与水的重量比为1：0.6，选取混合物料和水，混合物料为石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂；将石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂混合，加水搅拌，得到石膏基水硬性建筑砂浆。
实施例9：
一种石膏基水硬性建筑砂浆的制备方法，它包括如下步骤：
1)按混合物料的各原料所占重量百分数为：石英砂80％、石膏粉6.0％、矿渣粉6％、石灰石粉4.99％、矿物掺合料3％、化学外加剂0.1％，选取石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂原料，备用；所述的化学外加剂为：甲基纤维素醚；
所述的石英砂为天然石英砂，石英砂的最大粒径通过2.5mm筛孔；
所述的石膏粉为天然的二水石膏，比表面积大于280m2/kg；
所述的矿渣粉为钢铁厂排放的高炉矿渣，比表面积大于350m2/kg。
所述的石灰石粉为天然的石灰石，主要成分为碳酸钙(CaCO3)；石灰石粉的比表面积大于350m2/kg；
所述的矿物掺合料为：硅酸盐水泥熟料和氢氧化钾，硅酸盐水泥熟料和氢氧化钾的重量各占矿物掺合料的1/2；比表面积大于280m2/kg；
2)按混合物料与水的重量比为1：0.85，选取混合物料和水，混合物料为石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂；将石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂原料烘干并粉磨，然后与石灰石粉混合均匀制备成混合物料；混合物料再加水搅拌，得石膏基水硬性建筑砂浆。
本发明所列举的各原料都能实现本发明，以及各原料的上下限取值、区间值都能实现本发明；在此不一一列举实施例。

Claims (10)

1.一种石膏基水硬性建筑砂浆，其特征在于它由混合物料和水搅拌混合而成，混合物料与水的重量比为1:0.20～0.85；
混合物料由石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂原料制备而成，各原料所占重量百分数为：石英砂60％～80％、石膏粉6.0％～20.0％、矿渣粉6％～20％、石灰石粉0.01％～10％、矿物掺合料0.01％～3％、化学外加剂0％～0.1％；所述的化学外加剂为：塑化剂、稠化剂中的任意一种或二种的混合，二种的混合时为任意配比。
2.根据权利要求1所述的一种石膏基水硬性建筑砂浆，其特征在于：所述的石英砂为天然石英砂或人工石英砂，石英砂的最大粒径通过2.5mm筛孔。
3.根据权利要求1所述的一种石膏基水硬性建筑砂浆，其特征在于：所述的石膏粉为磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、天然的硬石膏或天然的二水石膏，比表面积大于280m2/kg。
4.根据权利要求1所述的一种石膏基水硬性建筑砂浆，其特征在于：所述的矿渣粉为钢铁厂排放的高炉矿渣，比表面积大于350m2/kg。
5.根据权利要求1所述的一种石膏基水硬性建筑砂浆，其特征在于：所述的石灰石粉为天然的石灰石，比表面积大于350m2/kg。
6.根据权利要求1所述的一种石膏基水硬性建筑砂浆，其特征在于：所述的矿物掺合料为：硅酸盐水泥熟料、石灰、钢渣、氢氧化钙、强碱、强碱盐中的任意一种或任意二种以上的混合，任意二种以上混合时为任意配比，其比表面积大于280m2/kg。
7.根据权利要求6所述的一种石膏基水硬性建筑砂浆，其特征在于：所述的强碱为含钾离子或钠离子的碱，强碱盐为含钾离子或钠离子的碱盐。
8.根据权利要求1所述的一种石膏基水硬性建筑砂浆，其特征在于：塑化剂为木质素黄酸钙、改性松香皂、聚乙稀醇、羟甲基纤维素或聚醋酸乙烯脂；稠化剂为甲基纤维素醚。
9.根据权利要求1所述的一种石膏基水硬性建筑砂浆，其特征在于：所述的各原料所占重量百分数为：石英砂65％～75％、石膏粉10.0％～15.0％、矿渣粉10％～15％、石灰石粉4％～8％、矿物掺合料0.99％～2％、化学外加剂0.01％～0.09％。
10.如权利要求1所述的一种石膏基水硬性建筑砂浆的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)按混合物料的各原料所占重量百分数为：石英砂60％～80％、石膏粉6.0％～20.0％、矿渣粉6％～20％、石灰石粉0.01％～10％、矿物掺合料0.01％～3％、化学外加剂0％～0.1％，选取石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂原料，备用；所述的化学外加剂为：塑化剂、稠化剂中的任意一种或二种的混合，二种的混合时为任意配比；
2)按混合物料与水的重量比为1：0.20～0.85，选取混合物料和水，混合物料为石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂；采用下述二种方法之一制备石膏基水硬性建筑砂浆：
①将石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂原料烘干并粉磨，然后与石灰石粉混合均匀制备成混合物料；混合物料再加水搅拌，得石膏基水硬性建筑砂浆；
②将石英砂、石膏粉、矿渣粉、石灰石粉、矿物掺合料和化学外加剂混合，加水搅拌，得到石膏基水硬性建筑砂浆。
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