CN106082918B - 一种轻质高强防水石膏板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻质高强防水石膏板的制备方法，属于建筑装饰材料合成领域。本发明利用液氮将粉煤灰加压冷却，随后使其迅速解压而细化，使粉煤灰中微球结构得到保留，再利用无水乙醇为分散介质，湿法球磨处理生石灰，避免生石灰达到一定细度后的团聚，再将处理后的粉煤灰、生石灰与石膏粉混合，加入稳泡剂硅酮酰胺和引气剂铝粉膏，再加入去离子水，将反应生成的浆料浇筑后，用石蜡蒸气熏烤，得到轻质高强防水石膏板。所得石膏板容重在400～500kg/m³，较常规石膏板降低了一倍，得益于空隙中的冷凝后的石蜡，使其防水性提高，而生石灰与粉煤灰中的二氧化硅、氧化铝等反应生成特定水化产物，使得石膏板的强度提高了10倍以上，大大提高了石膏板的使用寿命。

Description

一种轻质高强防水石膏板的制备方法

技术领域

本发明公开了一种轻质高强防水石膏板的制备方法，属于建筑装饰材料合成领域。

背景技术

我国是石膏资源大国，天然石膏资源丰富，已探明储量居世界首位，同时加工副产石膏（磷石膏、氟石膏、柠檬酸石膏和脱硫石膏等）产量巨大，目前达到1.3亿吨/年，其中脱硫石膏产量为5500万吨/年。日本和欧洲一些国家的脱硫石膏利用率达到100%，但是我国脱硫石膏的资源化利用率只有50%左右，且大多为低附加值的利用，如石膏砌块、水泥缓凝剂等。脱硫石膏利用率低，不仅仅是资源的浪费，还容易导致二次环境污染。

石膏存在三种主要相态：二水石膏，半水石膏以及无水石膏，其中半水石膏分为α型和β型，α-半水石膏具有晶面完整、水化热低、需水量少、硬化体强度高等特点，性能和价值远优于β-半水石膏。石膏建材具有轻质、变形小、生产能耗低、尺寸稳定性好、干燥时不开裂及对人体无害等优点，其主要包括粉刷石膏、抹灰石膏、石膏制品及其它装饰部件等。

α-半水石膏具有很高的强度，抗折性能优秀，具有一定的耐水性及表面硬性，易浇筑成型，易发泡，可与很多材料复合，很适于做各类建筑板材及浇筑制品。

石膏为轻质多孔材料，吸水率高，一般市售石膏板的吸水率高达40%，石膏的水化产物二水硫酸钙晶体的溶解度比较大，遇水易溶蚀，使制品强度、硬度降低，石膏的水溶性和在潮湿环境下强度的迅速下降大大限制了石膏板的使用。而目前提高防水性能的主要方法是减小孔隙率或改变石膏胶凝体系，这与追求轻质石膏产品目标相悖，而开发孔隙率较大的轻质高强防水石膏板材将弥补这一不足。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对传统石膏板在制备过程中出现的，为达到轻质目的，提高石膏板的孔隙率，使板材的防水抗潮性能降低，强度降低，无法满足建筑材料使用要求的问题，提供了一种轻质高强防水石膏板的制备方法，本发明首先利用液氮将粉煤灰加压冷却，随后使其迅速解压而细化，使粉煤灰中微球结构得到保留，再利用无水乙醇为分散介质，湿法球磨处理生石灰，避免生石灰达到一定细度后的团聚，再将处理后的粉煤灰、生石灰与石膏粉混合，加入稳泡剂硅酮酰胺和引气剂铝粉膏，再加入去离子水，将反应生成的浆料浇筑后，用石蜡蒸气熏烤，得到轻质高强防水石膏板。所得石膏板容重在400～500kg/m³，较常规石膏板降低了一倍，得益于空隙中的冷凝后的石蜡，使其防水性提高，而生石灰与粉煤灰中的二氧化硅、氧化铝等反应生成特定水化产物，使得石膏板的强度提高了10倍以上，大大提高了石膏板的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）称取200～300g粉煤灰，加入盛有60～80mL去离子水的高压反应釜中，再以6～8mL/min速率向反应釜中通入液氮，直至反应釜压力达到1～2MPa，保压处理10～20min，打开反应釜出料阀门，使物料喷入收集料筒中，随后将料筒中物料转入80～90℃烘箱中，干燥3～5h，得细粉煤灰，备用；

（2）在球磨机中，依次加入200～300g生石灰，200～300mL无水乙醇，按球料比为1：15加入球磨珠，调节转速至200～300r/min，湿法球磨40～50min，出料，将所得湿料转入70～75℃真空干燥箱中，干燥处理20～30min，得细生石灰粉末；

（3）在反应釜中，依次加入30～50g步骤（1）备用细粉煤灰，50～60g上述所得生石灰粉末，和200～300g石膏粉，启动搅拌器，设定转速为600～900r/min，搅拌混合30～50min后，加入6～8g硅酮酰胺和10～15g铝粉膏，继续搅拌反应10～20min，随后加入60～80mL去离子水，继续搅拌反应20～30min，出料，得混合浆料；

（4）将上述所得混合浆料加入浇筑模具中，控制浆料达到模具高度的65～70%，再将模具转入45～50℃烘箱中，干燥2～4h，随后将其置于常温条件下，自然冷却至室温，脱模，得轻质高强石膏板；

（5）在坩埚中加入20～30g石蜡，加热使其沸腾，随后将上述所得轻质高强石膏板置于坩埚上方5～10cm，熏烤5～10min，翻至另一面，继续熏烤5～10min，待熏烤结束，将石膏板置于室温条件下，自然冷却，即得轻质高强防水石膏板。

本发明的具体应用方法：丈量房间面积，根据房间面积，选取本发明所得2～4cm厚度轻质高强防水石膏板，使用气枪钉与木螺丝将石膏板固定于吊顶龙骨上，随后批灰处理，待表层腻子粉干燥后，涂刷乳胶漆，经检测所得吊顶结构单位面积容重较常规石膏板降低50～80%，吊顶龙骨材料使用量减少40～60%，使用30年后，未发生脱落现象。

本发明的有益效果：

（1）与常规600～800kg/m³的石膏板相比，本发明所得400～450kg/m³的石膏板的原料节约率达到20～30%，大量的节约了石膏，石灰等原料；

（2）从建筑结构方面分析，由于建筑整体重量减小，建筑结构材料用料可相对减少；

（3）本发明所得石膏板的结构强度较常规石膏板而言提高了50%以上，使用寿命提高了3倍以上，减少了建筑材料的消耗。

具体实施方式

称取200～300g粉煤灰，加入盛有60～80mL去离子水的高压反应釜中，再以6～8mL/min速率向反应釜中通入液氮，直至反应釜压力达到1～2MPa，保压处理10～20min，打开反应釜出料阀门，使物料喷入收集料筒中，随后将料筒中物料转入80～90℃烘箱中，干燥3～5h，得细粉煤灰，备用；在球磨机中，依次加入200～300g生石灰，200～300mL无水乙醇，按球料比为1：15加入球磨珠，调节转速至200～300r/min，湿法球磨40～50min，出料，将所得湿料转入70～75℃真空干燥箱中，干燥处理20～30min，得细生石灰粉末；在反应釜中，依次加入30～50g上述备用细粉煤灰，50～60g上述所得生石灰粉末，和200～300g石膏粉，启动搅拌器，设定转速为600～900r/min，搅拌混合30～50min后，加入6～8g硅酮酰胺和10～15g铝粉膏，继续搅拌反应10～20min，随后加入60～80mL去离子水，继续搅拌反应20～30min，出料，得混合浆料；将上述所得混合浆料加入浇筑模具中，控制浆料达到模具高度的65～70%，再将模具转入45～50℃烘箱中，干燥2～4h，随后将其置于常温条件下，自然冷却至室温，脱模，得轻质高强石膏板；在坩埚中加入20～30g石蜡，加热使其沸腾，随后将上述所得轻质高强石膏板置于坩埚上方5～10cm，熏烤5～10min，翻至另一面，继续熏烤5～10min，待熏烤结束，将石膏板置于室温条件下，自然冷却，即得轻质高强防水石膏板。

实例1

称取200g粉煤灰，加入盛有60mL去离子水的高压反应釜中，再以6mL/min速率向反应釜中通入液氮，直至反应釜压力达到1MPa，保压处理10min，打开反应釜出料阀门，使物料喷入收集料筒中，随后将料筒中物料转入80℃烘箱中，干燥3h，得细粉煤灰，备用；在球磨机中，依次加入200g生石灰，200mL无水乙醇，按球料比为1：15加入球磨珠，调节转速至200r/min，湿法球磨40min，出料，将所得湿料转入70℃真空干燥箱中，干燥处理20min，得细生石灰粉末；在反应釜中，依次加入30g上述备用细粉煤灰，50g上述所得生石灰粉末，和200g石膏粉，启动搅拌器，设定转速为600r/min，搅拌混合30min后，加入6g硅酮酰胺和10g铝粉膏，继续搅拌反应10min，随后加入60mL去离子水，继续搅拌反应20min，出料，得混合浆料；将上述所得混合浆料加入浇筑模具中，控制浆料达到模具高度的65%，再将模具转入45℃烘箱中，干燥2h，随后将其置于常温条件下，自然冷却至室温，脱模，得轻质高强石膏板；在坩埚中加入20g石蜡，加热使其沸腾，随后将上述所得轻质高强石膏板置于坩埚上方5cm，熏烤5min，翻至另一面，继续熏烤5min，待熏烤结束，将石膏板置于室温条件下，自然冷却，即得轻质高强防水石膏板。

本发明的具体应用方法：丈量房间面积，根据房间面积，选取本发明所得2cm厚度轻质高强防水石膏板，使用气枪钉与木螺丝将石膏板固定于吊顶龙骨上，随后批灰处理，待表层腻子粉干燥后，涂刷乳胶漆，经检测所得吊顶结构单位面积容重较常规石膏板降低50%，吊顶龙骨材料使用量减少40%，使用30年后，未发生脱落现象。

实例2

称取250g粉煤灰，加入盛有70mL去离子水的高压反应釜中，再以7mL/min速率向反应釜中通入液氮，直至反应釜压力达到1.5MPa，保压处理15min，打开反应釜出料阀门，使物料喷入收集料筒中，随后将料筒中物料转入85℃烘箱中，干燥4h，得细粉煤灰，备用；在球磨机中，依次加入250g生石灰，250mL无水乙醇，按球料比为1：15加入球磨珠，调节转速至250r/min，湿法球磨45min，出料，将所得湿料转入72℃真空干燥箱中，干燥处理25min，得细生石灰粉末；在反应釜中，依次加入40g上述备用细粉煤灰，55g上述所得生石灰粉末，和250g石膏粉，启动搅拌器，设定转速为800r/min，搅拌混合40min后，加入7g硅酮酰胺和12g铝粉膏，继续搅拌反应15min，随后加入70mL去离子水，继续搅拌反应25min，出料，得混合浆料；将上述所得混合浆料加入浇筑模具中，控制浆料达到模具高度的68%，再将模具转入48℃烘箱中，干燥3h，随后将其置于常温条件下，自然冷却至室温，脱模，得轻质高强石膏板；在坩埚中加入25g石蜡，加热使其沸腾，随后将上述所得轻质高强石膏板置于坩埚上方8cm，熏烤8min，翻至另一面，继续熏烤8min，待熏烤结束，将石膏板置于室温条件下，自然冷却，即得轻质高强防水石膏板。

本发明的具体应用方法：丈量房间面积，根据房间面积，选取本发明所得3cm厚度轻质高强防水石膏板，使用气枪钉与木螺丝将石膏板固定于吊顶龙骨上，随后批灰处理，待表层腻子粉干燥后，涂刷乳胶漆，经检测所得吊顶结构单位面积容重较常规石膏板降低60%，吊顶龙骨材料使用量减少50%，使用30年后，未发生脱落现象。

实例3

称取300g粉煤灰，加入盛有80mL去离子水的高压反应釜中，再以8mL/min速率向反应釜中通入液氮，直至反应釜压力达到2MPa，保压处理20min，打开反应釜出料阀门，使物料喷入收集料筒中，随后将料筒中物料转入90℃烘箱中，干燥5h，得细粉煤灰，备用；在球磨机中，依次加入300g生石灰，300mL无水乙醇，按球料比为1：15加入球磨珠，调节转速至300r/min，湿法球磨50min，出料，将所得湿料转入75℃真空干燥箱中，干燥处理30min，得细生石灰粉末；在反应釜中，依次加入50g上述备用细粉煤灰，60g上述所得生石灰粉末，和300g石膏粉，启动搅拌器，设定转速为900r/min，搅拌混合50min后，加入8g硅酮酰胺和15g铝粉膏，继续搅拌反应20min，随后加入80mL去离子水，继续搅拌反应30min，出料，得混合浆料；将上述所得混合浆料加入浇筑模具中，控制浆料达到模具高度的70%，再将模具转入50℃烘箱中，干燥4h，随后将其置于常温条件下，自然冷却至室温，脱模，得轻质高强石膏板；在坩埚中加入30g石蜡，加热使其沸腾，随后将上述所得轻质高强石膏板置于坩埚上方10cm，熏烤10min，翻至另一面，继续熏烤10min，待熏烤结束，将石膏板置于室温条件下，自然冷却，即得轻质高强防水石膏板。

本发明的具体应用方法：丈量房间面积，根据房间面积，选取本发明所得4cm厚度轻质高强防水石膏板，使用气枪钉与木螺丝将石膏板固定于吊顶龙骨上，随后批灰处理，待表层腻子粉干燥后，涂刷乳胶漆，经检测所得吊顶结构单位面积容重较常规石膏板降低80%，吊顶龙骨材料使用量减少60%，使用30年后，未发生脱落现象。

Claims (1)

1.一种轻质高强防水石膏板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）称取200～300g粉煤灰，加入盛有60～80mL去离子水的高压反应釜中，再以6～8mL/min速率向反应釜中通入液氮，直至反应釜压力达到1～2MPa，保压处理10～20min，打开反应釜出料阀门，使物料喷入收集料筒中，随后将料筒中物料转入80～90℃烘箱中，干燥3～5h，得细粉煤灰，备用；

（2）在球磨机中，依次加入200～300g生石灰，200～300mL无水乙醇，按球料比为1：15加入球磨珠，调节转速至200～300r/min，湿法球磨40～50min，出料，将所得湿料转入70～75℃真空干燥箱中，干燥处理20～30min，得细生石灰粉末；

（3）在反应釜中，依次加入30～50g步骤（1）备用细粉煤灰，50～60g上述所得生石灰粉末，和200～300g石膏粉，启动搅拌器，设定转速为600～900r/min，搅拌混合30～50min后，加入6～8g硅酮酰胺和10～15g铝粉膏，继续搅拌反应10～20min，随后加入60～80mL去离子水，继续搅拌反应20～30min，出料，得混合浆料；

（4）将上述所得混合浆料加入浇筑模具中，控制浆料达到模具高度的65～70%，再将模具转入45～50℃烘箱中，干燥2～4h，随后将其置于常温条件下，自然冷却至室温，脱模，得轻质高强石膏板；

（5）在坩埚中加入20～30g石蜡，加热使其沸腾，随后将上述所得轻质高强石膏板置于坩埚上方5～10cm，熏烤5～10min，翻至另一面，继续熏烤5～10min，待熏烤结束，将石膏板置于室温条件下，自然冷却，即得轻质高强防水石膏板。