CN103435302B - 一种高性能的复合石膏胶结浆料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高性能的复合石膏胶结浆料的制备方法，属建筑材料技术领域。其组份包括建筑石膏粉、粉煤灰或矿渣粉中的其中一种以及水泥所构成的混合粉料、减水剂和水，在组份中还具有由缓凝剂和硫酸盐混合而成的激发剂，并以混合粉料的总质量计，将按配比称量的水、减水剂和激发剂倒入搅拌容器内，搅拌均匀获得混合液体；在搅拌状态将混合粉料掺加到盛有混合液体的搅拌容器内，掺加完毕后高速下搅拌至浆体即获得本发明所指的复合石膏胶结浆料。具有优良的浇注性能，且凝结时间可调、抗压强度大。可用于生产不同尺寸和性能的建筑材料制品的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合石膏胶结浆料及其制造方法。属建筑材料技术领域。
背景技术
建筑石膏是指二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）经脱水处理制得的，以β半水硫酸钙（β-CaSO4·1/2H2O）为主要成分的粉状胶凝材料。天然石膏、磷石膏、脱硫石膏这三种石膏是目前应用较为广泛的建筑石膏。
粉煤灰、矿渣、磷石膏和脱硫石膏固体废物的处理和利用长期以来受到世界各国的关注，仅我国累积堆存量已超过五亿吨。目前工业生产中用的复合石膏胶结材料主要是以二水石膏、粉煤灰、矿渣、石灰、磷渣等为原材料，按一定比例混合均匀陈化后压制成型，再经过蒸压或蒸养工艺制得的，如中国期刊《砖瓦》2010年11期“关于一种新型蒸压硅酸盐砖——石膏基蒸压磷渣硅酸盐砖探讨”中介绍的以磷石膏和磷渣为主要原材料蒸压制备的石膏砖。但以这种复合石膏胶结材料制备的建材制品容易受到成型设备和蒸压、蒸养工艺的影响，不能生产大尺寸和外形复杂的建材制品，如12000mm×3000mm×120mm的复合石膏大板。这就影响了磷石膏和磷渣的利用率。我国对复合石膏胶结材料的实验室研究，也有以磷石膏或脱硫石膏为主要原材料，按比例掺入部分粉煤灰或矿渣粉、外加剂等混合均匀，再进行复合石膏性能的测试。期刊《非金属矿》2008年2期“矿物掺合料对建筑石膏的改性及机理研究”一文中介绍以建筑石膏、粉煤灰、矿粉、水泥等为主要材料配制的复合石膏胶结材料，虽具有较好的浇注性能，但凝结时间不具备可调性；抗压强度较低，因此不能满足很多场合的使用需求。此外，以往的研究认为石膏中水泥的掺量不宜过大，如中国建材工业出版社2012年出版的《石膏建筑材料》296页中介绍的“矿渣粉和水泥改性石膏胶凝材料”，认为水泥掺量大会导致碱度太高，对石膏的强度反而不利。因此，目前采用的水泥掺量大都在5%～10%。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述缺点，提供一种制备浇注性好、凝结时间可调、抗压强度大的高性能的复合石膏胶结浆料的方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种高性能的复合石膏胶结浆料的制备方法，其组份包括建筑石膏粉、粉煤灰或矿渣粉中的其中一种以及水泥所构成的混合粉料、以外掺比例的方式添加在上述混合粉料中的减水剂和水，其特征是所述的组份中还具有由缓凝剂和硫酸盐以重量百分比为1:1～150混合而成的激发剂，其中，混合粉料中各组分的重量百分比为：建筑石膏粉50～80%、粉煤灰或矿渣粉中的其中一种5～30%、水泥10～20%，按混合粉料的重量百分比添加在上述混合粉料中的减水剂0.2～2.0%、水35～55%、激发剂0.2～1.0%；并按以下方法制备：①、先将按配比称量好的建筑石膏、水泥、粉煤灰或矿渣粉在50～500转/分的转速下搅拌均匀后获得混合粉料备用；②、按所需比例将缓凝剂和硫酸盐混合均匀后一起研磨，过0.2mm筛后获得激发剂备用；③、以混合粉料的总质量计，将按配比称量的水、减水剂和激发剂倒入搅拌容器内，在50～500转/分的转速下搅拌均匀获得混合液体；④、在1～500转/分的转速的搅拌下，将混合粉料掺加到盛有混合液体的搅拌容器内，掺加完毕后在500～2000转/分的转速下搅拌至浆体即获得本发明所指的复合石膏胶结浆料。
本发明方法的工作原理如下：
在本发明方法中，增加了由缓凝剂和硫酸盐混合而成的激发剂和增大了水泥的比例。激发剂中的硫酸盐和石膏中所含有的大量SO4 2-，可以在初期促使钙矾石（AFt）的生成，同时由二水石膏的溶解度为2g/L附近，保证了体系中[SO3]的浓度，因此胶凝材料中的AFt不会转化成单硫型的钙矾石（AFm），因此阻止了延迟钙矾石的生成，避免了后期膨胀破坏的影响。水泥掺量的提高，一是其自身水化增加了浆料硬化后的强度（>15MPa），二是提高了体系中Ca(OH)2的含量，与激发剂中的硫酸盐一起促进了粉煤灰或矿渣粉的水化硬化。通过对水泥比例为20%的石膏胶结浆料成型的试块进行干缩测试，发现其长期干缩率在1.5～3.5mm/m条件下，没有出现膨胀开裂的情况。
所述的建筑石膏粉可以是天然石膏、磷石膏、脱硫石膏中的一种经过高温煅烧后得到的，并且满足GB/T9776《建筑石膏》的要求。
所述的粉煤灰或矿渣粉分别满足GB/T1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》和GB/T18046《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》中的相关要求。
所述的水泥指通用硅酸盐水泥，根据强度需要，可以选用水泥强度等级为32.5、42.5、52.5中的一种。
所述的减水剂可以是聚羧酸、萘系、磺酸盐、脂肪族、密胺型中的一种。
所述的硫酸盐可以是硫酸钾、硫酸钠、硫酸铝、硫酸铝钾、硫酸铜、硫酸亚铁中的一种或几种混合。缓凝剂可以是多羟基化合物、羟基羧酸盐及其衍生物、磷酸盐中的一种。缓凝剂的掺入，在半水石膏表面覆盖了一层含羧酸钙的大分子基团或磷酸钙，延缓了半水石膏的水化硬化，从而延缓了浆料的初凝时间并保证了浆料具有优良的浇注性。硫酸盐的掺入除了促进早期AFt的生成和激发粉煤灰或矿渣粉的水化硬化外，也增加了浆料中SO4 2-的浓度，促进了浆料的终凝时间。因此，激发剂中缓凝剂和硫酸盐的比例变化及掺量使浆料的凝结时间具有可调性。比如，在要求凝结时间长、尺寸大的建材产品制造时，采用1:1～50的比例范围可以使浆料的初凝时间在25min以上，且比例越小初终凝的间隔时间越大；在要求凝结时间短、尺寸小的建材制品制造时，采用1:50～150的比例范围可以使浆料的终凝时间在25min以内，且比例越大初终凝的间隔时间越短，其间隔时间在2min～10min之间。
具体实施方式
表1给出了本发明的实施例。
实施例1：
参见表1，①、取磷建筑石膏50kg、P·O42.5水泥20kg、粉煤灰30kg在100转/分的转速下搅拌均匀获得混合粉料备用；②、取柠檬酸0.005kg、硫酸钾0.2kg混合均匀后一起研磨，过0.2mm筛后获得激发剂备用；③、取粉体聚羧酸减水剂0.25kg、水36kg与步骤②所得的激发剂倒入搅拌容器内，在150转/分的转速下搅拌均匀获得混合液体；④、在250转/分的转速的搅拌下，将步骤①所得的混合粉料掺加到盛有混合液体的搅拌容器内，掺加完毕后在1800转/分的转速下搅拌至浆体即获得本发明所指的复合石膏胶结浆料。
其他实施例的内容与实施例1基本相同。这里不再一一赘述。
从表1中可以看出，采用本方法制备的复合石膏胶结浆料，其扩展度在230mm以上，具有优良的浇注性能；终凝结时间从12.5min到39min，且28d抗压强度均大于15MPa。具备如此性能的复合石膏胶结浆料完全可以满足用于生产不同尺寸和性能的建筑材料制品的要求。
按照实施例1所示的内容，①、取磷建筑石膏1050kg、P·O42.5水泥420kg、粉煤灰630kg在100转/分的转速下搅拌均匀获得混合粉料；②、取柠檬酸0.105kg、硫酸钾4.2kg混合均匀后一起研磨，过0.2mm筛后获得激发剂；③、取粉体聚羧酸减水剂5.25kg、水756kg与步骤②所得的激发剂倒入搅拌容器内，在150转/分的转速下搅拌均匀获得混合液体；④、在250转/分的转速的搅拌下，将步骤①所得的混合粉料掺加到盛有混合液体的搅拌容器内，掺加完毕后在1800转/分的转速下搅拌至浆体获得复合石膏胶结浆料。利用所得的复合石膏胶结浆料制出12000mm×3000mm×120mm复合石膏大板。表2给出了该复合石膏大板的力学性能指标。从表2中可以看出，其力学性能均满足JGJ217-2010《纤维石膏空心大板复合墙体结构技术规程》中的相关要求。
表2
Claims (1)
1.一种高性能的复合石膏胶结浆料的制备方法，其组份包括建筑石膏粉、粉煤灰或矿渣粉中的其中一种以及水泥所构成的混合粉料、以外掺比例的方式添加在上述混合粉料中的减水剂和水，其特征是所述的组份中还具有由缓凝剂和硫酸盐以重量百分比为1:1～150混合而成的激发剂，其中，混合粉料中各组分的重量百分比为：建筑石膏粉50～80％、粉煤灰或矿渣粉中的其中一种5～30％、水泥10～20％，按混合粉料的重量百分比添加在上述混合粉料中的减水剂0.2～2.0％、水35～55％、激发剂0.2～1.0％，并按以下方法制备：①、先将按配比称量好的建筑石膏、水泥、粉煤灰或矿渣粉在50～500转/分的转速下搅拌均匀后获得混合料备用；②、按所需比例将缓凝剂和硫酸盐混合均匀后一起研磨，过0.2mm筛后获得激发剂备用；③、以混合粉料的总质量计，将按配比称量的水、减水剂和激发剂倒入搅拌容器内，在50～500转/分的转速下搅拌均匀获得混合液体；④、在1～500转/分的转速的搅拌下，将混合粉料掺加到盛有混合液体的搅拌容器内，掺加完毕后在500～2000转/分的转速下搅拌至浆体即获得本复合石膏胶结浆料。
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