CN107216108A - 高性能的石膏基板材粘结砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能的石膏基板材粘结砂浆及其制备方法，其中砂浆由石膏、石英砂、重钙和功能添加剂按照20～40：50～70：8～10：1～2的质量比例组成；成分中的功能添加剂由缓凝剂、减水剂、保水剂、引气剂、纤维、水泥组成，按照1：1～1.5：2～4：0.5～1：0.5～1：2～4的质量比例组成。本发明的砂浆以石膏作为基材，并且以聚合物材料作为主要添加剂，配以优质矿物骨料、填料和天然矿物精制而成；由于石膏具有自身微膨胀、和粘结强度高，所得到的产品具有比较低的收缩率；同时进一步搭配有特异性选择的功能性添加剂，可使砂浆内形成细小的毛细管通道，有利于水汽与外界交换，增强砂浆的调湿性能。

Description

高性能的石膏基板材粘结砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种高性能的石膏基板材粘结砂浆及其制备方法。

背景技术

水泥基粘结砂浆材料是由水泥、细骨料和水，以及根据需要加入的石灰、活性掺合料或外加剂在现场配成的砂浆；其砂浆用于建筑之后，由于其材质成分的原因，其存在干燥收缩和养护周期长的不足。为了降低上述缺陷，通常采用降低水泥的掺量、减少因水泥凝结固化引起的干燥收缩，掺入膨胀组份，补偿因水泥引起的干燥收缩等方式来延缓水泥水化热、抑制干燥收缩。

但是采用上述改进以后，砂浆材料在使用中自身内聚力、耐水性等方面会相应降低；并且材料的容重和导热会升高，降低了用于板材之后的品质和效果。更重要地。由于这一类砂浆吸湿量有限，放湿再生能力比较强，调湿性能不理想、难以循环利用，大大降低了水泥基粘结砂浆材料的应用价值。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种强度、收缩率以及调试性能更加优良的高性能石膏基板材粘结砂浆，旨在很好地解决收缩开裂、调湿不足而提升粘结砂浆材料的品质。

为实现上述目的，本发明的高性能的石膏基板材粘结砂浆，由石膏、石英砂、重钙和功能添加剂按照20～40：50～70：8～10：1～2的质量比例组成；其中，所述功能添加剂由缓凝剂、减水剂、保水剂、引气剂、纤维、水泥组成，按照1：1～1.5：2～4：0.5～1：0.5～1：2～4的质量比例组成。

本发明还提出一种制备上述高性能的石膏基板材粘结砂浆的方法，包括如下步骤：

按照上述高性能石膏基板材粘结砂浆成分要求获取原料；

将原料中的缓凝剂、减水剂、保水剂、引气剂、纤维、水泥混合均匀，得到功能添加剂；

将原料中石膏、石英砂、重钙粉与所述功能添加剂均匀混合后，加水搅拌。

本发明的砂浆以石膏作为基材，并且以聚合物材料作为主要添加剂，配以优质矿物骨料、填料和天然矿物精制而成；由于石膏具有自身微膨胀、和粘结强度高，所得到的产品具有比较低的收缩率；同时进一步搭配有特异性选择的功能性添加剂，可使砂浆内形成细小的毛细管通道，有利于水汽与外界交换，增强砂浆的调湿性能。

具体实施方式

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种高性能的石膏基板材粘结砂浆，由石膏、石英砂、重钙和功能添加剂组成，且各组分中石膏：石英砂：重钙粉：外加剂的重量比例为20～40：50～70：8～10：1～2；其中，

功能添加剂由缓凝剂、减水剂、保水剂、引气剂、纤维、水泥组成，且缓凝剂、减水剂、保水剂、引气剂、纤维、水泥各组分的重量比为1：1～1.5：2～4：0.5～1：0.5～1：2～4。

从上述可以看出，本发明的砂浆以石膏作为基材，并且以聚合物材料作为主要添加剂，配以优质矿物骨料、填料和天然矿物精制而成。石膏基面砂浆，由于石膏具有自身微膨胀、和粘结强度高，所得到的产品具有比较低的收缩率。同时进一步搭配有特异性选择的功能性添加剂，其中包含的特种引气剂、保水剂，可使砂浆内形成细小的毛细管通道，有利于水汽与外界交换，增强砂浆的调湿性能。而石膏自身作为胶凝材料，凝结硬化周期短，更有利于施工节点的控制，最终还能大大提高施工效率。

首先，其中作为主料的石膏，本发明中采用满足GB/T9776-2008要求的建筑石膏；优选采用高强α半水石膏，其主要特点为基础抗压强度可达40～60MPa，有的甚至达100MPa；具有三方晶系、层状结构，具有非常良好的功能型活性填料效果，水化速度慢、水化热低、需水量小、硬化体结构密实。本发明采用其作为砂浆主材一方面是基于其上述特性；另一方面是与β型石膏相比，其内部结构致密可耐水，本身带有一定的粘结能力，与其他成分搭配后加水混匀搅拌，晶体相互交叉连接，最终形成分子间的网络结构，使石膏浆体失去流动性而凝结，整体会具有非常稳固的结构骨架、和塑性强度，能尽可能降低凝固引起的干燥收缩，掺入膨胀。

进一步在主料石膏之外，本发明砂浆中还搭配有重钙粉和石英砂；其中，重钙粉可以选用粗磨碳酸钙（粒径>3μm）、细磨碳酸钙（粒径1～3μm）、超细碳酸钙（粒径0.5～1μm）的一种或几种。这两种共同的主料成分，在石膏之外作为填充材料，首先与石膏搭配提升石膏砂浆的韧性，并且其填充的效果可以补充砂浆产品的填充缝隙及提高表面效果，从而降低板材的收缩率；且这两种属于中性盐/氧化物的无机填料，化学和物理性能都趋于稳定，可以用于降低膨化物的系数，以及收缩率，让其更加稳定，可以延长施工时间。而且，补充作为主料成分添加之后，增加了比表的面积，同时也增大了与其他粘结成分的接触面，进而提高了砂浆的机械强度。其中，石英砂本身具有的硅含量较大，可以让砂浆的密度增大，提高水泥的硬度，让石膏砂浆更加抗压、抗拉、抗冲击、耐磨；当然，这两种作为填充还可以降低砂浆的成本。

进一步在上述主料的基础上，本发明的石膏粘结砂浆还添加有特定选择的功能添加剂；功能添加剂中的缓凝剂，用于控制和调整凝结时间和降低搅拌结块，从而保证各成分之间更能充分地反应结合，还能有利于长时间地保持塑性。本发明中采用的缓凝剂优选为磷酸盐类石膏缓凝剂、蛋白质类石膏缓凝剂、腐殖酸类石膏缓凝剂的一种或几种。当然，在实施中优选采用这几种的结合，蛋白类缓凝的有机成分，分子结构中含有比较多的氨基、羧基等络合物形成基，与主料成分中的钙离子结合形成不稳定的络合物，在水化初期控制液相中凝结浓度，随着水化过程的进行，这种不稳定的络合物将自行分解，水化将继续正常进行，并不影响水泥后期水化。羟基、氨基、羧基均易与水分子通过氢键缔合，再加上水分子之问的氢键缔合．使水泥颗粒表面形成了一层稳定的溶剂化水膜．阻止了石膏分子键的直接接触，有利于防止水化。并且蛋白质缓凝在石膏体系中形成胶体，覆盖在石膏晶体表面，由于对各个晶面生长的抑制没有选择性，晶面有充分的时间发育生长，使石膏晶体出现明显粗化，但晶体形貌并未发生变化，有助于砂浆成分的结构稳定。并且蛋白质类石膏缓凝搭配磷酸盐缓凝剂、腐殖酸的缓凝剂，产生的无机盐离子会与石膏发声表面置换和凝聚作用，在主料凝结硬化过程中产生难溶的膜层；两种搭配使用各种无机/有机分子键，分别会与板材中成分中的无机/有机成分对应具有分子相容性；这种相容性结构，会有效降低了材料内部因纳米尺寸效应而发生的聚集，使各类键合结构均匀分散在整体材料中，起到纳米增强、提高耐久性的作用。

同时，功能添加剂还具有减水剂、保水剂、引气剂搭配组合。其中，减水剂可为葡萄糖酸钠或具有类似功能的其它外加剂组合而成；保水剂为甲基纤维素醚、羧甲基纤维素醚、羧丙基甲基纤维素醚或羧已基纤维素醚中的一种或几种；引气剂为松香类或磺酸盐类引气剂的一种或几种。

首先，保水剂是各类纤维素醚，是在碱性条件下，碱纤维素与不同的醚化剂发生反应，生成的各种纤维素衍生物的总称；也就是纤维素大分子含氧六元环单元上的羟基，被醚化基团部分取代或者全部取代的产物。添加之后，溶液的黏度会随着纤维素醚固含量的增加迅速提升；从而最终可以促进石膏、水泥与其他主料之间的粘结力、石膏基质之间的键结力，也增强了护面纸与芯材的粘结，从而进一步提高石膏制品的遇火稳定性、抗压缩强度等性能以及石膏制品的良好的加工性能。并且其融入板材之后，长链纤维和聚合结构形态可以提高保水率，防止墙体在干燥过程中出现裂纹；并且能够提高墙体强度，以及软化系数。

其次，粘结砂浆产品的质量以及本发明所要求的调湿功能，与最终的砂浆的孔隙通道相关，固定泡沫量搅拌速度和搅拌时间会影响泡沫浆料的均匀性，进而影响砂浆的泡孔均匀性。因此进一步搭配减水剂和引气剂，其中减水剂掺入不仅具有良好的助磨作用，而且可显著提高石膏颗粒和其他成分的吸附能力，改善石膏流变性和硬化体孔结构。并且，本发明采用的减水剂优选可为葡萄糖酸钠或具有类似功能的其它外加剂组合而成。进一步还搭配有松香类或磺酸盐类引气剂，使气泡之产生微气泡，降低表观密度，提高抹灰砂浆的和易性，增加适用面积。最终这几种功能添加剂搭配使用，可以使砂浆内部形成细小的毛细管通道，有利于水汽与外界交换，从而增强调湿性能。

最终，本发明的砂浆的功能添加剂还有纤维和水泥，其中纤维为混合纤维，长度为3mm～6mm的木纤维或化学纤维混合，其比例为1：2～4；木纤维是由木质化的增厚的细胞壁和具有细裂缝状纹孔的纤维细胞所构成的机械组织，是构成木质部的主要成分之一，是吸水而不溶于水的天然纤维，具有优异的柔韧性、分散性；化学纤维比如尼龙纤维、玻璃纤维。这些纤维投入到砂浆后，在砂浆搅拌过程中，纤维单丝间的横向连结经砂浆自身的揉搓和摩擦作用而破坏，形成纤维单丝或网状结构充分张开，从而实现数量众多纤维均匀掺入混凝土中的效果，最终可以增强砂浆的抗裂性能和抗流挂性能等。最终，还补充添加有一定的水泥，优选采用的水泥为42.5等级白水泥，搭配辅助少量的水泥，有助于优化粘结性和提升防水性。

本发明在上述高性能石膏基板材粘结砂浆成分的基础上，还进一步提出一种制备石膏基板材粘结砂浆的方法，包括如下步骤：

S10，按照上述所描述的高性能石膏基板材粘结砂浆成分获取原料；

S20，将原料中的缓凝剂、减水剂、保水剂、引气剂、纤维、水泥按照上述规定比例混合均匀，得到功能添加剂；

S30，将石膏、石英砂、重钙与步骤S20获得的功能添加剂按照上述规定比例均匀混合，加水搅拌而成。

本发明的上述制备过程，以上述成分为基础两步法混匀，方法过程简单且生成效率快周期短，并且最终制备的砂浆性能上具有良好抗收缩、调湿性能和较短的养护周期。

为使本发明上述高性能的石膏基板材粘结砂浆及制备过程的细节更利于本领域技术人员的理解和实施，以及突出本案制备得到的高性能的石膏基板材粘结砂浆的进步性效果，以下通过具体的实施例来对本案的上述内容进行举例说明。

实施例1

S10，将满足上面所描述要求的市售购买的特定缓凝剂（蛋白质石膏缓凝剂与腐殖酸类石膏缓凝剂的对半混合）、减水剂（葡萄糖酸钠）、保水剂（羧甲基纤维素醚）、引气剂（磺酸钠）、纤维（木纤维）、水泥（42.5等级白水泥）按照1：1：2：0.5：0.5：2的重量比例混合均匀，得到功能添加剂；

S20，取GB/T9776-2008要求的建筑石膏、重钙粉、石英砂、及步骤S10制备的功能添加剂按照40：60：10：2的比例均匀混合，加水搅拌。

实施例2

S10，将满足上面所描述要求的市售购买的特定缓凝剂（蛋白质石膏缓凝剂与磷酸钙的对半混合）、减水剂（葡萄糖酸钠）、保水剂（羧丙基甲基纤维素醚）、引气剂（磺酸钠）、纤维（木纤维和尼龙纤维按1：3混合）、水泥（42.5等级白水泥）按照1：1.5：4：1：1：4的重量比例混合均匀，得到功能添加剂；

S20，取GB/T9776-2008要求的建筑石膏、重钙粉、石英砂、及步骤S10制备的功能添加剂按照20：50：8：1的比例均匀混合，加水搅拌。

进一步为了验证本发明制备得到的石膏基轻质节能板产品品质，按照国标进行各项性能测试，结果如下表：

从上述测试的各项重要指标可以看出，尤其是强度和收缩率，相比之下本发明产品具有更好的密实性和综合性能，可以很好地解决目前收缩开裂；并且在实施中，在不同环境下进行表面湿度测试，砂浆具有比较好的湿度调节性能，具有明显的技术和经济效益。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高性能的石膏基板材粘结砂浆，其特征在于，由石膏、石英砂、重钙和功能添加剂按照20～40：50～70：8～10：1～2的质量比例组成；其中，所述功能添加剂由缓凝剂、减水剂、保水剂、引气剂、纤维、水泥组成，按照1：1～1.5：2～4：0.5～1：0.5～1：2～4的质量比例组成。

2.如权利要求1所述的高性能的石膏基板材粘结砂浆，其特征在于，所述石膏为高强α半水石膏。

3.如权利要求1或2所述的高性能的石膏基板材粘结砂浆，其特征在于，所述缓凝剂为磷酸盐类石膏缓凝剂、蛋白质类石膏缓凝剂、腐殖酸类石膏缓凝剂的一种或几种。

4.如权利要求1或2所述的高性能的石膏基板材粘结砂浆，其特征在于，所述减水剂为葡萄糖酸钠。

5.如权利要求1或2所述的高性能的石膏基板材粘结砂浆，其特征在于，所述保水剂为甲基纤维素醚、羧甲基纤维素醚、羧丙基甲基纤维素醚或羧已基纤维素醚中的一种或几种。

6.如权利要求1或2所述的高性能的石膏基板材粘结砂浆，其特征在于，所述引气剂为松香类或磺酸盐类引气剂的一种或几种。

7.如权利要求1或2所述的高性能的石膏基板材粘结砂浆，其特征在于，所述纤维为包括木纤维与化学纤维的混合纤维。

8.如权利要求7所述的高性能的石膏基板材粘结砂浆，其特征在于，所述纤维的长度为3mm～6mm。

9.如权利要求7所述的高性能的石膏基板材粘结砂浆，其特征在于，所述混合纤维中木纤维与化学纤维比例为1：2～4。

10.一种高性能石膏基板材粘结砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按照权利要求1至9任一项所述的高性能石膏基板材粘结砂浆成分要求获取原料；

将原料中的缓凝剂、减水剂、保水剂、引气剂、纤维、水泥混合均匀，得到功能添加剂；

将原料中石膏、石英砂、重钙粉与所述功能添加剂均匀混合后，加水搅拌。