CN108083753A - 一种石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料及其制备方法 - Google Patents

一种石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种石膏基无砂机喷轻质抹灰材料及其制备方法，本发明对石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料的缓凝剂进行研究，采用混合缓凝剂，在达到缓凝的同时，对石膏的破坏较少，使用7天后，抗折强度达到2.5‑3.0MPa，抗压强度达到5.5‑6.0MPa。其孔隙率在37.5‑38.7％，平均孔径在1600‑1835nm，符合GB/T28627‑2012对石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料的各项要求。

Description

一种石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种石膏基无砂轻质抹灰材料及其制备方法。
背景技术
在内墙施工中，传统的水泥砂浆和混合砂浆在水化和干燥时保水性差，收缩率大，容易导致墙面空鼓开裂，施工不规范时更易发生。现场返修率偏高，是水泥基砂浆自身难以克服的缺陷。同时水泥这种高能耗，高排放的产品，是造成雾霾天气状况的重要因素之一。因此发展环保节能的现代绿色建材产业势在必行。
抹灰石膏砂浆是一种用于建筑内墙及顶板表面的抹灰材料，是高效节能的新型建筑材料，是传统水泥砂浆或混合砂浆的换代产品。抹灰石膏由石膏胶凝材料作为基料配置而成，主要适用于光滑的混凝土墙、顶、柱和各种吸水率较大的轻质墙板、加气轻质砌块及混凝土砌块。该材料具有质地细腻、光滑、不掉灰等特点；具有与建筑基底材料粘结牢固，粘结强度高，无空鼓，不开裂，轻质抗震，防火隔热，自动调节室内湿度等特点；同时具有凝结硬化快，施工效率高，能大大缩短施工周期，降低劳动强度等特点。
当前市场主流施工方式为人工抹灰，但随着我国建筑市场的变化，人工成本不断增加，施工质量、效率、环保要求也在不断提高，传统手工抹灰正在失去成本低廉的优势，其劳动强度大、施工效率低的缺陷逐渐凸显出来。此外，当前抹灰石膏砂浆含沙量在20-70％，无论是河沙、海砂，还是人工砂，对自然环境资源均是一种破坏。加之烘干、破碎环节又产生新的能耗和污染，机喷施工时对设备的磨损也严重，另外南方沿海地区存在不规范开采海砂用于建筑材料的现象，尽管会针对海砂进行淘洗，但海砂里留存的氯离子对建筑物的钢筋或金属构件有腐蚀作用，由此所产生的一系列的问题均需要深刻反思和面对。
相关统计显示，我国建筑能耗占全国能源消费总量的28％以上，在既有的近400亿平方米建筑中，99％属于高耗能建筑。按照国际经验和中国目前建筑用能水平发展预测，到2020年，中国建筑能耗占全社会总能耗比例将达到35％左右，超越工业用能成为用能的第一领域。所以建筑用水泥的高能耗以及施工低效率成为亟待解决的问题。
申请号CN201510425311《一种机喷轻质底层抹灰石膏及其制备方法》公开了一种轻质机喷抹灰材料，具有配料均匀、施工方便，与基层粘结牢固、不空鼓、不脱落、不开裂、防火耐热、保温隔声、绿色环保、成本低，可取代
传统人工抹灰施工，在很大程度上解决了人工抹灰困难的缺陷，大大节约工期，减少劳动力投入。
胡启文等(胡启文,金学胜,宋千军,等.机喷型粉刷石膏砂浆在内墙抹灰工程中的应用及推广[C]//中国建筑材料联合会石膏建材分会全国石膏技术交流大会暨展览会.2015.)研究表明，采用脱硫石膏配合一定的砂料，达到了机喷的目的，但其施工步骤较多，需要将基层表面的尘土污垢油渍等清除干净，基层上凸凹部分和非预留孔洞等缺陷修整完。
文献报道(廖奇.浅谈在内墙抹灰工程中轻质抹灰石膏机械化施工[J].建材与装饰,2017(26).)通过对施工过程严格把关实现了轻质抹灰石膏机械化施工。
由于石膏的特性，施工后易造成空鼓、开裂、脱落等质量问题，此外使得施工过程中不能反复长时间修整，以免翻皮造成表面观感度不好，造成了抹灰后墙体质量不均一。但现有技术解决石膏用于机喷施工时，没有解决石膏机喷或是降低了石膏的强度，或是施工条件严格，需要将基层表面的尘土污垢油渍等清除干净，基层上凸凹部分和非预留孔洞等缺陷修整完，控制墙面的湿度，控制施工用水干净，或是后期在凝结硬化期间，不能振动碰撞、受冻、暴晒，以保证轻质石膏抹灰浆料形成足够强度，增加了施工难度。
基于以上分析，本申请意在发明一种轻质抹灰机喷石膏材料，可以同时解决石膏缓凝的同时，提高石膏强度满足特殊施工条件的需要，降低机喷过程中对施工墙面的要求及对水质的要求，解决施工后易造成空鼓、开裂、脱落等质量问题，同时降低后期维护的条件。
发明内容
本发明为了解决以上技术问题，提供了一种石膏基无砂轻质抹灰材料及其制备方法。
具体是通过以下技术方案来实现的：
一种石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料，由以下质量份原料组成：半水石膏60-90份，粉煤灰0-20份，膨胀珍珠岩3-15份，硅酸盐水泥0-5份、改性纤维素醚0.17份、缓凝剂0.024份、触变润滑剂0.3-0.7 份。
进一步，所述的半水石膏，为脱硫石膏、磷石膏、天然石膏中的一种或几种。
进一步，所述的改性纤维素醚为羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素及羧甲基纤维素钠中的一种或几种，其中改性纤维素醚黏度(1％，20℃，Brookfield-LVT)为6000-12000mPa.s。
进一步，所述的缓凝剂，由以下质量份原料组成：胺基聚氧甲基钙盐0.8-1.2份、硼砂0.1-0.15份、六偏磷酸钠0.01-0.03份、甘露醇 0.01-0.02份。
进一步，所述的触变润滑剂为改性硅酸镁铝。
进一步，包括以下制备步骤：称取各原料成分，搅拌，加入石膏喷涂机的料斗，调节水量即得。
进一步，所述的调节水量，是加水至稠度100-105mm。
有益效果，本发明与现有技术相比，具有以下显著的进步：
1)具有泵送喷涂流畅，快捷省料，粘结强度高，质量轻，不空鼓，不开裂等特点；特别是由于可延长石膏初凝时间，给施工人员留出了即时修补时间，节省了后期维修成本，大大降低了返修率。
2)加入改性硅酸镁铝作为触变润滑剂并配合混合缓凝剂，通过一定的原料组成及配比，使得轻质抹灰材料的屈服应力，其上升阶段在50.4-85.3Pa，下降阶段在33.6-58.2Pa，塑性黏度上升阶段在0.86-1.30Pa·s、下降阶段在0.95-1.56Pa·s，从而使得石膏浆体的流动性不同，极大的改善了机喷石膏的性能，增加了机喷的方便，使得抹灰石膏会较均匀地分布于墙面，且在脱水干燥过程中，极薄的层状钠蒙脱石会因层间水的近乎等量的脱失而基本平整分布于墙面，施工方便，流平性好，不流挂。
3)本发明提供的石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料，可以有效节省建筑物自重，对高层建筑更加明显，是一种节能环保的绿色建筑材料。相比普通粉刷石膏，由于比重小，强度适中，更加适用于机械化施工，从而降低水平及垂直上料人工成本，显著提高性价比和施工效率。
4)本发明对石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料的缓凝剂进行研究，采用混合缓凝剂，在达到缓凝的同时，对石膏的破坏较少，使用 7天后，抗折强度达到2.5-3.0MPa，抗压强度达到5.5-6.0MPa，其孔隙率在37.5-38.7％，平均孔径在1600-1835nm。
5)由于特殊缓凝剂的使用，使得本发明的轻质石膏对墙体有较好的粘附力，减少了对施工墙体的质量要求，施工前只需要对待施工墙体进行简单的抹平，即可施工，由于初凝时间由传统的1h延长到了70-80min，又不破坏石膏强度，可以对施工未平整的墙面进行修整，保证了墙面的抹灰质量，杜绝传统施工方法下墙体空鼓、开裂、脱落等质量通病。此外，由于使用混合混凝剂，具有防冻作用，其可降低抹灰后期的维护条件，在较低温度下可以很好保持墙面完整，不脱落，强度较高。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例1
一种石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料，由以下质量份原料组成：半水石膏60g，粉煤灰0g，膨胀珍珠岩3g，硅酸盐水泥0g、改性纤维素醚0.17g、缓凝剂0.024g、触变润滑剂0.3g。
所述的半水石膏，为脱硫石膏、磷石膏、天然石膏等质量混合而成。
所述的改性纤维素醚为羟丙基甲基纤维素。
所述的缓凝剂，由以下质量份原料组成：胺基聚氧甲基钙盐0.8g、硼砂0.1g、六偏磷酸钠0.01g、甘露醇0.01g。
所述的触变润滑剂为改性硅酸镁铝。
包括以下制备步骤：称取各原料成分，搅拌，加入石膏喷涂机的料斗，调节水量。
所述的调节水量，是加水至稠度100mm。
实施例2
一种石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料，由以下质量份原料组成：半水石膏70g，粉煤灰10g，膨胀珍珠岩10g，硅酸盐水泥3g、改性纤维素醚0.17g、缓凝剂0.024g、触变润滑剂0.5g。
所述的半水石膏，为脱硫石膏。
进一步，所述的改性纤维素醚为羟乙基甲基纤维素。
所述的缓凝剂，由以下质量份原料组成：胺基聚氧甲基钙盐1.0g、硼砂0.13g、六偏磷酸钠0.02g、甘露醇0.015g。
所述的触变润滑剂为改性硅酸镁铝。
包括以下制备步骤：称取各原料成分，搅拌，加入石膏喷涂机的料斗，调节水量。
所述的调节水量，是加水至稠度103mm。
实施例3
一种石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料，由以下质量份原料组成：半水石膏90g，粉煤灰20g，膨胀珍珠岩15g，硅酸盐水泥5g、改性纤维素醚0.17g、缓凝剂0.024g、触变润滑剂0.7g。
所述的半水石膏，为磷石膏。
进一步，所述的改性纤维素醚为羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素及羧甲基纤维素钠等质量混合而成。
所述的缓凝剂，由以下质量份原料组成：胺基聚氧甲基钙盐1.2g、硼砂0.15g、六偏磷酸钠0.03g、甘露醇0.02g。
所述的触变润滑剂为改性硅酸镁铝。
包括以下制备步骤：称取各原料成分，搅拌，加入石膏喷涂机的料斗，调节水量。
所述的调节水量，是加水至稠度100-105mm。
实施例4-7与实施例2的区别在于，所使用改性纤维素醚的加入量不同，如表1所示。
表1 实施例4-7改性纤维素醚加入量
实施例 改性纤维素醚(g)
实施例4 0.1
实施例5 0.25
实施例6 0.4
实施例7 0.5
实施例8-16所述的缓凝剂，各成分加入量如表2所示。
表2 实施例8-16缓凝剂配方
胺基聚氧甲基钙盐 硼砂 六偏磷酸钠 甘露醇
实施例8 - 0.13g 0.02g 0.015g
实施例9 1.0g - 0.02g 0.015g
实施例10 1.0g 0.13g - 0.015g
实施例11 1.0g 0.13g 0.02g -
实施例12 0.5g 0.13g 0.04g 0.015g
实施例13 2.0g 0.03g 0.02g 0.015g
实施例14 1.0g 0.24g 0.02g 0.04g
实施例15 2.3.0g 0.07g 0.1g 0.1g
实施例16 0.05g 1.13g 0.05g 0.015g
实施例17-20所加入的缓凝剂的量如表3所示，其他与实施例2 相同。
表3 实施例17-19缓凝剂加入量
实施例 缓凝剂(g)
实施例17 0.02
实施例18 0.035
实施例19 0.06
实验例
1、对石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料进行性能评价
性能测试所采用的方法参照文献报道的方法进行(张晓然.机喷抹灰石膏的制备及其性能研究[D].北京工业大学,2016.)，测试结果如表 4所示，其中所有的结果均为测试3次求平均值。抗折强度及抗压强度是在7天后开始测定。
表4 石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料性能测试
对于水泥用缓凝剂而言，随着缓凝剂掺量的增加，缓凝作用增强；在合理的范围内，掺缓凝剂不会影响后期强度，甚至有所提高。而缓凝剂掺入建筑石膏浆体中情况却并非如此，缓凝剂有效延缓石膏水化的同时，也不同程度的降低了石膏强度，且掺量越多，缓凝效果越明显，对石膏强度破坏性越大，延缓了建筑石膏水化诱导期，降低了早期液相过饱和度和石膏晶体的生长速率，导致晶体粗化，破坏了晶体间紧密搭接，使孔结构恶化从而降低了建筑石膏强度。通过缓凝剂配比组成及成分含量的筛选实验，发现在一定的改性纤维素醚、缓凝剂、触变润滑剂的作用下，实施例1-3得到的石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料各项性能均较优，石膏的流平性好，不流挂。使用7天后，抗折强度达到2.5-3.0MPa，抗压强度达到5.5-6.0MPa。
机喷抹灰石膏除满足普通抹灰石膏基本性能之外，必须考虑到喷机的堵泵，堵管问题。现在大多用的是20m-30m的管，但为满足特殊需要，会用30m-50m的管，且喷涂迅速，所以要特别注意抹灰石膏的凝结时间、保水性、工作性指标标。机喷抹灰石膏的初凝时间控制在1h最佳，根据工程实际调节凝结时间，太慢会影响施工速率(尤其是在温度低的情况下)，太快又会堵塞机器，造成损失，所以缓凝剂的掺量应注意根据实际调节。
基于以上机喷石膏以上特性，实施例1-3，通过特定的缓凝剂、一定量的改性纤维素醚，配合使用触变润滑剂，极大的改善和易性，防止流挂，绝干密度为650-690kg/m3，方便机器操作。
此外，进一步检测轻质抹灰材料的屈服应力和塑性黏度，结果发现，实施例1-3的屈服应力，其上升阶段在50.4-85.3Pa，下降阶段在 33.6-58.2Pa，实施例4-19的屈服应力，其上升阶段在136.2-281.4Pa，下降阶段在106.7-178.3Pa，实施例1-3的塑性黏度上升阶段在 0.86-1.30Pa·s、下降阶段在0.95-1.56Pa·s，实施例4-19的塑性黏度上升阶段在1.53-1.76Pa·s、下降阶段在1.80-2.37Pa·s之间。由此说明，由于缓凝剂用量的不同，导致石膏浆体结构单元的分散程度不同，浆体内部颗粒间摩擦力阻力也不同，其塑性粘度和屈服应力不同，从而使得石膏浆体的流动性不同，极大的改善了机喷石膏的性能，增加了机喷的方便。
由于石膏浆体是一个多孔体，因此孔隙率及其孔径分布状况也是一个十分重要的结构因素。石膏浆体中结晶接触点的性质与数量除与过饱和度有关外，同时还与孔隙率及孔径分布特性有关。孔隙率越小，孔径越小，则浆体的强度和保水性都会得到提高。
因此，进一步对实施例1-3得到的石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料进行孔隙率测定，结果发现，其孔隙率在37.5-38.7％，平均孔径在 1600-1835nm，在本发明所加入的保水剂的量，其对浆体的保水率已经达到90％以上，且对石膏强度破坏程度较小。
综合以上分析本发明得到的石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料，符合GB/T28627-2012对石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料的各项要求。

Claims (6)

1.一种石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料，其特征在于，由以下质量份原料组成：半水石膏60-90份，粉煤灰0-20份，膨胀珍珠岩3-15份，硅酸盐水泥0-5份、改性纤维素醚0.17份、缓凝剂0.024份、改性硅酸镁铝0.3-0.7份，所述的缓凝剂，由以下质量份原料组成：胺基聚氧甲基钙盐0.8-1.2份、硼砂0.1-0.15份、六偏磷酸钠0.01-0.03份、甘露醇0.01-0.02份。
2.如权利要求1所述的石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料，其特征在于，所述的半水石膏，为脱硫石膏、磷石膏、天然石膏中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料，其特征在于，所述的改性纤维素醚为羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素及羧甲基纤维素钠中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料，其特征在于，所述的触变润滑剂为改性硅酸镁铝。
5.如权利要求1所述的石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料，其特征在于，包括以下制备步骤：称取各原料成分，搅拌，加入石膏喷涂机的料斗，调节水量即得。
6.如权利要求5所述的石膏基无砂型机喷轻质抹灰材料，其特征在于，所述的调节水量，是加水至稠度100-105mm。
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