CN103833309B

CN103833309B - 一种脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料

Info

Publication number: CN103833309B
Application number: CN201410001848.6A
Authority: CN
Inventors: 马保国; 郅真真; 蹇守卫; 李玉博; 卢斯文; 苏英; 卢文达
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2014-01-02
Filing date: 2014-01-02
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2034-01-02
Also published as: CN103833309A

Abstract

本发明公开了一种脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料。其原料组分按重量百分数计为：脱硫半水石膏50-80%；矿物掺合料2-25%；硅酸盐水泥2-10%；缓凝剂0.1-0.35%；减水剂0.05-0.7%；增稠剂0.05-0.15%；发泡剂0.1-0.5%；稳泡剂0.05-0.2%；改性硅藻土5-20%；将上述原料均匀混合制粉，再按水胶比0.5-0.7的比例机械搅拌制浆得到。本发明具有优良的保温、隔热、调湿的性能，且耐久性好、质量轻，且脱硫石膏得到资源化有效利用，降低了粉刷石膏生产成本。

Description

一种脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料

技术领域

本发明属于建筑材料的领域，具体涉及一种脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料。

背景技术

脱硫石膏是由火力发电厂烟气脱硫后产生的废料。据相关数据统计，2010年烟气脱硫石膏年产出超过2000万t，这些废弃物的排放不但大量占用土地资源，耗资巨大，而且石膏中的有害物质对环境也造成了严重污染，同时也给排放企业带来了巨大负担。

粉刷石膏是一种新型绿色环保型抹灰材料，不仅解决了传统水泥砂浆粘结性差、易空鼓开裂、操作时落地灰较多等问题，而且具有防火、保温隔热、吸声等优点。利用脱硫半水石膏制备保温调湿功能型粉刷石膏，其本身具有较高的绝干强度，可代替现在紧缺的天然建筑石膏为内墙保温调湿砂浆。中国专利CN1840498A公开了《脱硫石膏粉刷石膏》,该专利主要阐述了普通脱硫石膏基粉刷石膏的制备工艺，该粉刷石膏不具有显著的保温调湿功效。中国专利CN101767971A公开了《一种以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆》，该专利主要阐述了脱硫石膏基无机保温砂浆的制备工艺，采用玻化微珠作为无机轻质集料，在料浆搅拌中体积收缩大，会导致后期强度降低、空鼓开裂等现象，而且该材料不具有调湿性能。中国专利CN102633525A公开了《一种以脱硫石膏为主要胶凝材料的泡沫混凝土及其制备方法》，该专利主要阐述了以二水脱硫石膏为主要的胶凝材料制备泡沫混凝土的工艺过程，中国专利CN10188149A公开了《一种相变储能脱硫石膏内墙保温砂浆》，该专利主要阐述了利用相变储能材料十八烷蜡和定向相变材料制备保温砂浆，虽然其制品具有保温、隔热、微调湿的性能，但其相变材料制备复杂，材料制备成本高。粉刷石膏存在材料性能不稳定、后期强度不高、材料制备成本高等技术问题。

发明内容

本发明目的在于利用固体废弃物脱硫半水石膏，掺入改性后的调湿材料，制备一种工艺简单、成本低、材料性能稳定且制品完全满足国标性能标准的保温调湿型粉刷石膏材料。

采用技术方案如下：

一种脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料，其原料组分按重量百分数计为：

脱硫半水石膏50-80%；矿物掺合料2-25%；硅酸盐水泥2-10%；缓凝剂0.1-0.35%；减水剂0.05-0.7%；增稠剂0.05-0.15%；发泡剂0.1-0.5%；稳泡剂0.05-0.2%；改性硅藻土5-20%；将上述原料均匀混合制粉，再按水胶比0.5-0.7的比例机械搅拌制浆得到；

其中，所述改性硅藻土按如下方式制备得到：将质量浓度30%的NaCl、MgCl₂、CaCl₂或Na₂CO₃溶液与硅藻土混合均匀，并于60℃保存2h，过滤、烘干制得。

按上述方案，所述的脱硫半水石膏按如下方式得来：

将脱硫石膏在120-170℃煅烧后得到β半水石膏，然后将其粉磨，过200目筛余。

按上述方案，所述的矿物掺合料为粉煤灰、矿粉或硅灰；其中，粉煤灰为Ⅱ级或Ⅲ级，采用以0.045mm方孔筛测定细度，Ⅱ级灰筛余≤20%，Ⅲ级灰筛余≤45%；矿粉为S95级，其成分按质量分数计SiO₂为35%-40%、CaO为30%-40%、Al₂O₃为10%-20%；硅灰粒径为0.1-0.3μm，其中SiO₂为80%-95%。

按上述方案，所述的缓凝剂为蛋白质盐类缓凝剂、柠檬酸、柠檬酸钠、三聚磷酸钠或酒石酸。

按上述方案，所述的减水剂为聚羧酸系减水剂、聚酰胺系减水剂或萘系减水剂。

按上述方案，所述的增稠剂为甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚或羧甲基纤维素醚。

按上述方案，所述的发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或松香。

按上述方案，所述的稳泡剂为硅树脂聚醚乳液、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇。

以脱硫半水石膏为主要胶凝材料，自身具有较高的水化硬化强度。矿物掺合料的作用主要在于延缓半水硫酸钙水化硬化时间、提高石膏浆体的流动性、且水化后填充在二水石膏晶体之间的空隙内，从而提高粉刷石膏的耐水性。

少量水泥的加入，在水化过程中生成Ca(OH)₂并促进钙矾石的生长，加快脱硫石膏的水化过程，明显提高体系的早期强度。

掺入缓凝剂后，延缓了脱硫半水石膏的水化诱导期，使粉刷石膏的凝结时间大大延长，便于施工。

减水剂的掺入降低了脱硫石膏浆体的需水量，减少自由水的含量，提高其流动性和可塑性，同时可以显著提高体系的后期机械强度、减少收缩；增稠剂的掺入，保证了体系内水分的有效固化，泌水现象消失，改善体系和易性，而且可以使粉刷石膏表面平整不易龟裂，同时提高后期机械强度。

掺入一定量的发泡剂，在粉刷石膏成型后，内部会形成大量闭合或不闭合的气孔，气体填充内部，使制品具有质轻、保温隔热的性能。

由于稳泡剂在气泡水膜上的定向分布，降低了水膜的表面张力而增加其稳定性；气泡膜外表面呈疏水层，对气泡起稳定和分散作用。

当阴离子表活性物质的稳泡剂掺入料浆后，可被吸附在气泡表面，使气泡形成的双分子膜结构更加稳固。

掺入改性无机矿物类调湿材料，具有较强的吸附能力，能够实现对水蒸气的吸附和脱附。

本发明所用原料易得，各组分巧妙搭配，制得的脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料取得了意想不到的良好效果。

本发明的有益效果：

本发明制备的脱硫半水石膏基保温调湿型粉刷石膏凝结时间可达1h以上，便于施工，且流动度损失小，强度也满足施工要求；

与现有普通的粉刷石膏相比，具有优良的保温、隔热、调湿的性能，且耐久性好、质量轻；

使固体废弃物脱硫石膏得到资源化有效利用，降低粉刷石膏生产成本，制备出功能型粉刷石膏。

具体实施方式

以下实施方式进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

本发明脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料，按重量百分数计其原料组分：

脱硫半水石膏50-80%；矿物掺合料2-25%；硅酸盐水泥2-10%；缓凝剂0.1-0.35%；减水剂0.05-0.7%；增稠剂0.05-0.15%；发泡剂0.1-0.5%；稳泡剂0.05-0.2%；改性硅藻土5-20%。

将上述原料均匀混合制粉，再按水胶比0.5-0.7的比例机械搅拌制浆得到。

其中，脱硫半水石膏是脱硫石膏在120-170℃煅烧后得到β半水石膏，然后粉磨、过200目筛余。脱硫半水石膏为主要胶凝材料，自身具有较高的水化硬化强度。以脱硫半水石膏为主要原材料，还可有效资源化利用固体废弃物。

矿物掺合料可选粉煤灰、矿粉或硅灰中的任意一种。其技术标准为：粉煤灰为Ⅱ级或Ⅲ级，采用以0.045mm方孔筛测定细度，Ⅱ级灰筛余≤20%，Ⅲ级灰筛余≤45%；矿粉为S95级，其成分按质量分数计SiO₂为35%-40%、CaO为30%-40%、Al₂O₃为10%-20%；硅灰粒径为0.1-0.3μm，其中SiO₂为80%-95%。矿物掺合料的作用主要在于延缓半水硫酸钙水化硬化时间、提高石膏浆体的流动性、且水化后填充在二水石膏晶体之间的空隙内，从而提高粉刷石膏的耐水性。

缓凝剂为蛋白质盐类缓凝剂、柠檬酸、柠檬酸钠、三聚磷酸钠或酒石酸中的任意一种。掺入缓凝剂后，延缓了脱硫半水石膏的水化诱导期，使粉刷石膏的凝结时间大大延长，便于施工。

减水剂为聚羧酸系减水剂、聚酰胺系减水剂或萘系减水剂中的任意一种。减水剂的掺入降低了脱硫石膏浆体的需水量，减少自由水的含量，提高其流动性和可塑性，同时可以显著提高体系的后期机械强度、减少收缩；增稠剂的掺入，保证了体系内水分的有效固化，泌水现象消失，改善体系和易性，而且可以使粉刷石膏表面平整不易龟裂，同时提高后期机械强度。

增稠剂为甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚或羧甲基纤维素醚中的任意一种。

发泡剂可选十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、松香中的任意一种。掺入一定量的发泡剂，在粉刷石膏成型后，内部会形成大量闭合或不闭合的气孔，气体填充内部，使制品具有质轻、保温隔热的性能。

稳泡剂为硅树脂聚醚乳液、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇中的任意一种。由于稳泡剂在气泡水膜上的定向分布，降低了水膜的表面张力而增加其稳定性；气泡膜外表面呈疏水层，对气泡起稳定和分散作用。当阴离子表活性物质的稳泡剂掺入料浆后，可被吸附在气泡表面，使气泡形成的双分子膜结构更加稳固。

改性硅藻土为质量浓度30%的NaCl、MgCl₂、CaCl₂或Na₂CO₃溶液与硅藻土混合均匀，并于60℃保存2h，过滤、烘干得到改性硅藻土。掺入改性无机矿物类调湿材料，具有较强的吸附能力，能够实现对水蒸气的吸附和脱附。且采用无机矿物类调湿材料，成本低、比表面积大、吸附能力强，制备出的粉刷石膏保温、调湿功能显著，具有较低的体积密度及导热系数，满足粉刷石膏的强度要求。

实施例1

脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料的制备工艺，其原料组分按重量百分数计为：脱硫半水石膏80%；矿粉6%；硅酸盐水泥3%；蛋白质盐缓凝剂0.25%；聚羧酸系减水剂0.35%；甲基纤维素醚0.1%；十二烷基硫酸钠0.2%；聚丙烯酰胺0.1%；CaCl₂改性硅藻土10%。

取上述原料，经均匀混合得到脱硫半水石膏基保温调湿型粉刷石膏粉，按水料比0.50加水进行机械搅拌4min制浆、成型。本实施例所得的脱硫半水石膏基保温调湿型粉刷石膏的基本性能为初凝时间≥1.0h；绝干抗压强度≥3.0MPa；导热系数≤0.230W/m·K；体积密度873kg/m³；在室温25℃、吸湿湿度为75%测试条件下，24h吸湿量达到60.24×10^-3kg/m³；在室温25℃、放湿湿湿度为35%测试条件下，24h放湿量达到42.19×10^-3kg/m³。

实施例2：脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料的制备工艺，其原料组分按重量百分数计为：脱硫半水石膏50%；粉煤灰22.5%；硅酸盐水泥10%；三聚磷酸钠0.3%；萘系减水剂0.7%；羟乙基纤维素醚0.15%；十二烷基苯磺酸钠0.25%；聚乙烯醇0.1%；Na₂CO₃改性硅藻土16%。

取上述原料，经均匀混合得到脱硫半水石膏基保温调湿型粉刷石膏粉，按水料比0.51加水进行机械搅拌6min制浆、成型。本发明所得的脱硫半水石膏基保温调湿型粉刷石膏的基本性能为初凝时间≥1.0h；绝干抗压强度≥3.0MPa；导热系数≤0.229W/m·K；体积密度867kg/m³；在室温25℃、吸湿湿度为75%测试条件下，24h吸湿量达到63.78×10^-3kg/m³；在室温25℃、放湿湿湿度为35%测试条件下，24h放湿量达到53.15×10^-3kg/m³。

实施例3：脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料的制备工艺，其原料组分按重量百分数计为：脱硫半水石膏64.5%；硅灰9%；硅酸盐水泥5%；酒石酸0.2%；萘系减水剂0.5%；羧甲基纤维素醚0.1%；十二烷基硫酸钠0.5%；聚丙烯酰胺0.2%；CaCl₂改性硅藻土20%。

取上述原料，经均匀混合得到脱硫半水石膏基保温调湿型粉刷石膏粉，按水料比0.55加水进行机械搅拌7min制浆、成型。本发明所得的脱硫半水石膏基保温调湿型粉刷石膏的基本性能为初凝时间≥1.0h；绝干抗压强度≥3.0MPa；导热系数≤0.218W/m·K；体积密度833kg/m³；在室温25℃、吸湿湿度为75%测试条件下，24h吸湿量达到76.19×10^-3kg/m³；在室温25℃、放湿湿湿度为35%测试条件下，24h放湿量达到53.34×10^-3kg/m³。

实施例4：脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料的制备工艺，其原料组分按重量百分数计为：脱硫半水石膏55%；矿粉16.5%；硅酸盐水泥7.2%；柠檬酸钠0.35%；聚酰胺系减水剂0.5%；甲基纤维素醚0.15%；十二烷基苯磺酸钠0.22%；硅树脂聚醚乳液0.08%；MgCl₂改性硅藻土20%。

取上述原料，经均匀混合得到脱硫半水石膏基保温调湿型粉刷石膏粉，按水料比0.46加水进行机械搅拌4min制浆、成型。本发明所得的脱硫半水石膏基保温调湿型粉刷石膏的基本性能为初凝时间≥1.0h；绝干抗压强度≥3.0MPa；导热系数≤0.233W/m·K；体积密度884kg/m³；在室温25℃、吸湿湿度为75%测试条件下，24h吸湿量达到76.56×10^-3kg/m³；在室温25℃、湿度为35%测试条件下，24h放湿量达到54.93×10^-3kg/m³。

实施例5：脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料的制备工艺，其原料组分按重量百分数计为：脱硫半水石膏74.5%；粉煤灰8.2%；硅酸盐水泥10%；柠檬酸0.25%；聚羧酸系减水剂0.5%；甲基纤维素醚0.1%；松香0.4%；聚丙烯酰胺0.05%；CaCl₂改性硅藻土6%。

取上述原料，经均匀混合得到脱硫半水石膏基保温调湿型粉刷石膏粉，按水料比0.48加水进行机械搅拌5min制浆、成型。本发明所得的脱硫半水石膏基保温调湿型粉刷石膏的基本性能为初凝时间≥1.0h；绝干抗压强度≥3.0MPa；导热系数≤0.227W/m·K；体积密度862kg/m³；在室温25℃、吸湿湿度为75%测试条件下，24h吸湿量达到49.61×10^-3kg/m³；在室温25℃、放湿湿湿度为35%测试条件下，24h放湿量达到34.25×10^-3kg/m³。

Claims

1.一种脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料，其原料组分按重量百分数计为：

脱硫半水石膏50-80％；矿物掺合料2-25％；硅酸盐水泥2-10％；缓凝剂0.1-0.35％；减水剂0.05-0.7％；增稠剂0.05-0.15％；发泡剂0.1-0.5％；稳泡剂0.05-0.2％；改性硅藻土5-20％；将上述原料均匀混合制粉，再按水胶比0.5-0.7的比例机械搅拌制浆得到；

其中，所述改性硅藻土按如下方式制备得到：将质量浓度30％的NaCl、MgCl₂、CaCl₂或Na₂CO₃溶液与硅藻土混合均匀，并于60℃保存2h，过滤、烘干制得；

所述的脱硫半水石膏按如下方式得来：将脱硫石膏在120-170℃煅烧后得到β半水石膏，然后将其粉磨，过200目筛余；

所述的增稠剂为甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚或羧甲基纤维素醚。

2.如权利要求1所述的脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料，其特征在于所述的矿物掺合料为粉煤灰、矿粉或硅灰；其中，粉煤灰为Ⅱ级或Ⅲ级；矿粉为S95级；硅灰粒径为0.1-0.3μm。

3.如权利要求1所述的脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料，其特征在于所述的缓凝剂为蛋白质盐类缓凝剂、柠檬酸、柠檬酸钠、三聚磷酸钠或酒石酸。

4.如权利要求1所述的脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料，其特征在于所述的减水剂为聚羧酸系减水剂、聚酰胺系减水剂或萘系减水剂。

5.如权利要求1所述的脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料，其特征在于所述的发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或松香。

6.如权利要求1所述的脱硫石膏基保温调湿型粉刷石膏材料，其特征在于所述的稳泡剂为硅树脂聚醚乳液、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇。