CN104724966A - 一种高强石膏缓凝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种高强石膏缓凝剂及其制备方法，所述石膏缓凝剂是由碳酸钡和/或硅酸二钡混合而成，其中硅酸二钡是由碳酸钡和二氧化硅混合煅烧制成。该缓凝剂依据Ba⁺与石膏中的硫酸钙反应生成不溶于水的硫酸钡，包裹在石膏颗粒表面，降低石膏溶解速度的机理，从而起到抑制石膏水化、延长石膏的凝结时间的作用。相同掺量下的硅酸二钡相较于碳酸钡缓凝效果好，同时减少了一般缓凝剂给石膏带来的强度损失。

Description

一种高强石膏缓凝剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高强石膏缓凝剂，属于石膏缓凝剂制备的技术领域。

背景技术

高强石膏与水拌和后,浆体的初凝和终凝时间都很短。一般初凝时间为几分钟至十几分钟,终凝时间在半小时以内,大约一星期左右完全硬化。其初凝时间较短,在加水搅拌后几分钟内就会失去流动性，可操作时间只有5-10min，往往不能满足石膏基材料成型的需要，这在施工过程中是十分不利的，所以针对于石膏制品的这一特点的外加剂——缓凝剂就应运而生。

选择适宜的缓凝剂及其掺量，是实现对石膏基材料凝结时间的大范围调节、满足不同施工工艺的重要手段。目前常用的缓凝剂主要有三类：碱性磷酸盐、有机酸及其可溶盐、以及蛋白质类等。有机酸类缓凝剂主要有柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钾、丙烯酸及丙烯酸钠等，其缓凝效果按阳离子的类型排列顺序为H⁺＞K⁺＞Ca²⁺，其中研究最多、效果最好的属于柠檬酸，柠檬酸及其盐在掺量很小(0.1-0.3％)时即可达到较强的缓凝效果，柠檬酸是有机酸，其分子中含有三个羧基以及一个羟基。柠檬酸会在石膏溶液中与其中的钙离子形成络合物——柠檬酸钙，通过消耗溶液中的钙离子来达到延缓石膏水化的目的。柠檬酸的加入会增加二水石膏的成核势垒，延缓石膏的诱导期，主要通过抑制二水石膏晶核的形成以及生长速率，来达到缓凝效果。磷酸盐类缓凝剂主要有六偏磷酸钠、多聚磷酸钠等，蛋白质类缓凝剂包括骨胶等。有不少文章和资料报导了各类缓凝剂的作用效果。石膏缓凝剂在缓凝的同时都会不可避免地给石膏硬化体的强度带来负面影响。一般来说，缓凝时间越长，强度降低幅度越大。如常用的柠檬酸缓凝剂，使石膏初凝时间延长至1h时，其强度损失超过50％。相比之下蛋白质类缓凝剂对石膏强度的损伤较小。目前在缓凝剂对石膏的强度损失问题上，仍未得到合理解释和有效解决，缓凝剂对石膏的水化进程和微结构的影响机理方面的研究也甚少。如何降低缓凝剂对建筑石膏强度的负面影响是缓凝剂研究的一个突出问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的之一在于提供一种缓凝效果好并且对石膏强度损失较小的高强石膏缓凝剂，根据Ba²⁺与石膏中的SO₄ ^2-反应生成不溶物包裹在石膏颗粒表面，抑制了石膏的溶解的机理，延缓了石膏晶核的形成，而且抑制了晶核的长大，使得石膏的凝结时间得到延长，相同掺量的硅酸二钡相比于碳酸钡缓凝效果更好，同时增加了石膏硬化体强度。使得既能解决高强石膏凝结硬化快、不利于施工的特点，又能减少缓凝剂对石膏的强度带来的损失。

本发明目的之二在于提供该缓凝剂的制备方法。

技术方案:本发明的高强石膏缓凝剂包括碳酸钡或硅酸二钡，或碳酸钡和硅酸二钡的混合物。

本发明的高强石膏缓凝剂的制备方法在于硅酸二钡的制备方法为：

第一步：将摩尔比为2:1的碳酸钡与二氧化硅混合搅拌均匀成混合物；

第二步：将上述混合物加水放入球磨机中粉磨30min—2h，取出后放入烘箱40℃～105℃烘干成混合样；

第三步：将烘后的混合样取出放入高温电炉中，加热至1000℃—1400℃，煅烧1h-4h，取出放至室温，生成硅酸二钡；

第四步：将已经生成的硅酸二钡进行0.315筛筛余。

有益效果：本发明制备的高强石膏缓凝剂的优点为：

1.具有高效的缓凝效果，而且随着掺量的增加，缓凝效果增强，在掺量达到8％左右达到最优值。

2.与其他缓凝剂，特别是与现如今研究最多的柠檬酸相比，在相同的掺量下对石膏硬化强度的影响小。

3硅酸二钡在缓凝效果和强度中起主要作用，在缓凝剂重量中占大比重。

4.用量少，成本低。

附图说明

图1：本发明中二氧化钡的制备流程图，

图2：本发明中不同掺量碳酸钡和硅酸二钡对石膏凝结时间的影响，

图3：本发明中不同掺量碳酸钡和硅酸二钡的石膏水化热曲线。

具体实施方式

该缓凝剂包括碳酸钡或硅酸二钡，或碳酸钡和硅酸二钡的混合物。

实施例1：

具体实施步骤如附图1所示，以摩尔比为2:1称量碳酸钡338g，二氧化硅87.41g，混合均匀后放入球磨机磨细1h，在(45±5)℃烘箱内烘干后放入1200℃高温电炉内煅烧3h，取出筛分后得到200g硅酸二钡缓凝剂。选取不同掺量缓凝剂，在标准稠度用水量下进行凝结时间、强度性能的测试，同时以未掺加缓凝剂的高强石膏作对比。

如附图2所示，可以看出凝结时间随缓凝剂掺量的增多而增长，但到8％以后凝结时间的变化不再明显，。而掺加单一硅酸二钡缓凝剂后，石膏的强度损失相较相同掺量的单一碳酸钡小，而在掺加硅酸二钡达到0.6％-3.6％时，石膏的1d和绝干强度都超过了空白石膏试样，有效的保证了石膏硬化体的强度。

实施例2：

选取缓凝剂掺量为8％做基准，调整碳酸钡和硅酸二钡的重量比，比较凝结时间和强度性能测试：

掺加硅酸二钡比重大的缓凝剂强度损失小，缓凝时间长。由附图3看出，相同掺量的硅酸二钡放热量小于硅酸钡，从而具有更好的缓凝效果。

由上述实例可以看出，该缓凝剂能有效延长高强石膏凝结时间、石膏硬化体强度损失小。

Claims (2)

1.一种高强石膏缓凝剂，其特征在于该缓凝剂包括碳酸钡或硅酸二钡，或碳酸钡和硅酸二钡的混合物。

2.一种如权利要求1所述的高强石膏缓凝剂的制备方法，其特征在于硅酸二钡的制备方法为：

第一步：将摩尔比为2:1的碳酸钡与二氧化硅混合搅拌均匀成混合物；

第二步：将上述混合物加水放入球磨机中粉磨30min—2h，取出后放入烘箱40℃～105℃烘干成混合样；

第三步：将烘后的混合样取出放入高温电炉中，加热至1000℃—1400℃，煅烧1h-4h，取出放至室温，生成硅酸二钡；

第四步：将已经生成的硅酸二钡进行0.315筛筛余。