CN110028263A - 新型高性能建筑石膏添加剂、石膏及添加剂的使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型高性能建筑石膏添加剂，包括如下组份：超细硅灰或矿粉、无机物凝胶材料和有机物质。超细硅灰或矿粉中的纳米级二氧化硅有助于缩短成核期，细化粒径分布；无机物凝胶材料有助于填充石膏的孔隙，增强其强度和耐水性；有机物质可通过置换法提高石膏耐水性。本发明还公开了一种新型高性能建筑石膏包括上述新型高性能建筑石膏添加剂；石膏添加剂所占质量百分比为：10%‑30%，相比普通石膏抗压强度增加56%～98%，抗折强度增加63%～95%；软化系数从0.4左右提高到0.85以上。本发明还公开了一种新型高性能建筑石膏添加剂的使用方法，本使用方法可指导技术人员使用新型高性能建筑石膏添加剂改善石膏性能，获得防水性好，强度高的石膏。

Description

新型高性能建筑石膏添加剂、石膏及添加剂的使用方法

技术领域

本发明涉及建筑材料添加剂技术领域，具体涉及一种新型高性能建筑石膏添加剂、新型高性能建筑石膏及其新型高性能建筑石膏添加剂的使用方法。

背景技术

在建筑领域，石膏极其常用的一种建筑材料，建筑石膏凝结硬化过程是β相半水石膏转变成二水硫酸钙的过程。理论上CaSO4.2H2O晶型属于三方晶系，按照结晶条件，其形貌分别为针状、片状、棒柱状等。石膏强度来源于晶体本身强度和晶体间搭接强度。就晶体强度而言，希望石膏晶体能够发育完全，从搭接强度分析，希望单位空间里面晶体数量多，能够产生足够的搭接。建筑石膏耐水性不佳也和CaSO4 2H2O晶体结构有关，通常认为建筑石膏耐水性不佳主要基于以下三方面原因：1、二水硫酸钙具有一定溶解度，其在20℃水中溶解度约为2.08g/L，结晶点的溶解度更高。2、孔隙大，结晶度差，具有极大的内比表面积，半水石膏理论需水量在18.6%，通常用水量在60%以上，因而其内部具有大量的孔隙。3、吸水率高，未改性的建筑石膏吸水率在20%～50%。

石膏添加剂是石膏中的重要组成成分，很多建筑石膏中包含了多种添加剂，以满足不同的需求。不同系列的石膏建材其关键性能是由添加剂决定的。为了改善建筑石膏强度低、耐水性差的特点，石膏添加剂一直是研究热点。但现有的石膏添加剂对石膏性能改善程度低。同时建筑石膏品种多，除了天然石膏外还有大量工业副产品石膏，现有的石膏添加剂通常只能改善某一类产品。部分石膏添加剂很难同时保证石膏制品耐水性和强度。此外，现有石膏添加剂改善机理停留在物理拌合，很少进行长期性能改善研究。

现有技术中采用的防水法有外防水法和降低吸水率法，外防水法是采用在石膏制品外表面涂刷有机硅、丙乳等防水物质，阻止水分进入石膏内部。这种防水法消耗人工，成本过高且存在使用、运输不方便等问题。降低吸水率法是采用石蜡乳液、沥青乳液等方法来减少孔隙率，降低吸水率；或者采用有机硅等物质，改变石膏表面能，降低吸水率法在降低吸水率的同时，对石膏强度存在一定的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种新型高性能建筑石膏添加剂，可同时提高石膏的强度和耐水性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种新型高性能建筑石膏添加剂，包括如下组份：超细硅灰或矿粉、无机物凝胶材料和有机物质。

在一种优选的实施方式中，所述无机物凝胶材料为：脱硫灰、石灰、铝酸盐、硫铝酸盐、硅酸盐中的一种或者多种。

在一种优选的实施方式中，所述铝酸盐为铝酸盐水泥，所述硫铝酸盐为硫铝酸盐水泥，所述铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥所占的质量百分比为30%，所述铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥强度等级高于或等于42.5。

在一种优选的实施方式中，所述脱硫灰细度45μm筛余小于等于15%，烧失量小于等于8%，含水率小于等于1.0%。

在一种优选的实施方式中，所述有机物质为：硬脂酸、草酸、草酸铵、磷酸中的一种或者多种。

在一种优选的实施方式中，所述草酸或者草酸铵为工业纯，所述草酸或者草酸铵所占的质量百分比为5%。7.根据权利要求1所述的一种新型高性能建筑石膏添加剂，其特征在于，所述超细硅灰或矿粉细度为：800 m2/kg ~1200m2/kg，所述超细硅灰或矿粉所占的质量百分比为20%。

在一种优选的实施方式中，所述无机物凝胶材料为：铝酸盐水泥和脱硫灰；或者硫铝酸盐水泥和脱硫灰；有机物质为：草酸或者草酸铵。

本发明的还提供一种新型高性能建筑石膏，使用本发明所提供新型高性能建筑石膏添加剂，石膏的强度和耐水性都有所提高。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种新型高性能建筑石膏，包括上述的新型高性能建筑石膏添加剂；

所述石膏添加剂所占质量百分比为：10%-30%。

本发明的还提供一种新型高性能建筑石膏添加剂的使用方法，使用本发明所提供新型高性能建筑石膏添加剂改善石膏性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种新型高性能建筑石膏添加剂的使用方法，包括如下步骤：

S1、将上述的石膏添加剂溶于水；

S2、将步S1的产生的混合物与石膏拌和成型；

S3、添加质量比为0.5%－1.5%的聚羧酸或者萘系外加剂于混合物中。

本发明的一种新型高性能建筑石膏添加剂，具有如下有益效果：

该新型高性能建筑石膏添加剂实现了脱硫灰未经处理直接资源化使用，脱硫灰价格较低，可降低石膏成本，脱硫灰作为建筑石膏制品的矿物掺和料，可填充石膏制品中的孔隙，提高防水性。采用草酸或者草酸铵置换硫酸钙，形成溶解度更小的草酸钙，解决了外防水法消耗人工，成本过高且存在使用、运输不方便等问题，也解决了降低吸水率法在降低吸水率的同时，对石膏强度存在一定的影响的问题。本发明中的新型高性能建筑石膏添加剂可应用于所有石膏，解决了现有的石膏添加剂通常只能改善某一类产品的问题，且可同时保证石膏的耐水性和强度。

本发明的种新型高性能建筑石膏，具有如下有益效果：

本发明中的高性能建筑石膏相比普通石膏抗压强度增加56%～98%，抗折强度增加63%～95%；软化系数从0.4左右提高到0.85以上，密度基本保持不变，凝结硬化时间略微延长，但满足GB9776技术指标要求。

本发明的一种新型高性能建筑石膏添加剂的使用方法，具有如下有益效果：

在水中预先溶解超细硅灰、矿粉等含有纳米尺度矿物掺和料，预先形成晶核，提高二水硫酸钙的成核速率。添加质量比为0.5%－1.5%的聚羧酸或者萘系外加剂于混合物中，可改善浆体的流动性。

附图说明

图1为根据本公开一种实施例的新型高性能建筑石膏添加剂的使用方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图1及本发明的实施例对本发明的一种新型高性能建筑石膏添加剂、新型高性能建筑石膏及其新型高性能建筑石膏添加剂的使用方法作进一步详细的说明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

本发明提供一种新型高性能建筑石膏添加剂，包括如下组份：超细硅灰或矿粉、无机物凝胶材料和有机物质。超细硅灰或矿粉中的纳米级二氧化硅有助于缩短成核期，细化粒径分布；无机物凝胶材料有助于填充石膏的孔隙，增强其强度和耐水性；有机物质可通过置换法提高石膏耐水性。

无机物凝胶材料为：脱硫灰、石灰、铝酸盐、硫铝酸盐、硅酸盐中的一种或者多种，这些无机物凝胶材料和石膏中的氧化钙、硫酸钙进一步反应，产生钙矾石类晶体、氢氧化钙晶体，所产生的这类物质有助于填充石膏的孔隙，增强其强度和耐水性。

本发明创造中铝酸盐优选铝酸盐水泥，硫铝酸盐优选硫铝酸盐水泥。铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥所占添加剂的质量百分比为30%，所述铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥强度等级高于或等于42.5。新型高性能建筑石膏添加剂中添加铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥主要起到以下作用：1、提供三价铝离子，促进二水石膏成核；2、水化作用，增加建筑石膏制品强度和耐水性；3、激发硅灰或矿粉的活性；4、参与钙矾石晶体形成。

脱硫灰细度45μm筛余小于等于15%，烧失量小于等于8%，含水率小于等于1.0%。脱硫灰是电厂中用于脱除尾气中硫后形成的固体废弃物，其主要成分为氧化钙、氧化镁、硫酸钙和亚硫酸钙。通过烘干-煅烧等工艺可用于制备脱硫石膏。脱硫灰具有反应较为缓慢和体积膨胀性的特点，建筑石膏制品中有大量的孔隙，脱硫灰可作为建筑石膏制品的矿物掺和料，可填充石膏制品中的孔隙，提高防水性，且脱硫灰价格较低，可有效降低石膏成本。但脱硫灰掺量不宜超过20%，否则会导致脱硫灰后期膨胀开裂。

新型高性能建筑石膏添加剂中的有机物质为：硬脂酸、草酸、草酸铵、磷酸中的一种或者多种。采用硬脂酸，草酸、草酸铵、磷酸等物质，来置换硫酸钙，形成溶解度更小的硬脂酸钙、草酸钙、磷酸钙等物质，形成微观结构内防水，提高石膏的耐水性。解决了外防水法消耗人工，成本过高且存在使用、运输不方便等问题，也解决了降低吸水率法在降低吸水率的同时，对石膏强度存在一定的影响的问题。

草酸或者草酸铵为工业纯，草酸或者草酸铵所占的质量百分比为5%。草酸或者草酸铵在新型高性能建筑石膏中主要起到以下作用：1、调整溶液的PH值；2、与钙盐结合，形成草酸钙，提高石膏制品的耐水性。

超细硅灰或矿粉细度为：800 m²/kg ~1200m²/kg，超细硅灰或矿粉所占的质量百分比为20%，超细硅粉或矿粉中约有30%的颗粒达到（1-10）纳米级。超细硅灰或矿粉在新型高性能建筑石膏中主要起到以下作用：1、二水石膏结晶核；2、与硫酸钙反应形成钙矾石晶体；3、在水泥激发作用下，发挥火山灰效应。

优选的无机物凝胶材料为：铝酸盐水泥和脱硫灰；或者硫铝酸盐水泥和脱硫灰，脱硫灰比脱硫石膏低，本添加剂中使用脱硫灰可降低石膏制品的成本，铝酸盐水泥和硫铝酸盐不仅可与水泥和石膏中的氧化钙、硫酸钙进一步反应，还可可供三价铝离子，促进二水石膏成核。优选的有机物质为：草酸或者草酸铵。

本发明还提供一种新型高性能建筑石膏，包括上述新型高性能建筑石膏添加剂；石膏添加剂所占质量百分比为：10%-30%，可有效的提高石膏制品强度和耐水性。对于建筑石膏优等品、一等品、合格品而言，添加20%本添加剂后，相同用水量条件下，抗压强度增加56%～98%，抗折强度增加63%～95%；软化系数从0.4左右提高到0.85以上，密度基本保持不变，凝结硬化时间略微延长，但满足GB9776技术指标要求。

本发明还提供一种新型高性能建筑石膏添加剂的使用方法，包括如下步骤：

S1、将上述任意一项所述的石膏添加剂溶于水；在水中预先溶解超细硅灰、矿粉等含有纳米尺度矿物掺和料，预先形成晶核，提高二水硫酸钙的成核速率。

S2、将S1产生的混合物与石膏拌和成型；

S3、添加质量比为0.5%－1.5%的聚羧酸或者萘系外加剂于混合物中，聚羧酸或者萘系外加剂，改善浆体的流动性。

本使用方法可指导技术人员使用新型高性能建筑石膏添加剂改善石膏性能，获得防水性好，强度高的石膏。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型高性能建筑石膏添加剂，其特征在于，包括如下组份：超细硅灰或矿粉、无机物凝胶材料和有机物质。

2.根据权利要求1所述的一种新型高性能建筑石膏添加剂，其特征在于，所述无机物凝胶材料为：脱硫灰、石灰、铝酸盐、硫铝酸盐、硅酸盐中的一种或者多种。

3.根据权利要求2所述的一种新型高性能建筑石膏添加剂，其特征在于，所述铝酸盐为铝酸盐水泥，所述硫铝酸盐为硫铝酸盐水泥，所述铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥所占的质量百分比为30%，所述铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥强度等级高于或等于42.5。

4.根据权利要求2所述的一种新型高性能建筑石膏添加剂，其特征在于，所述脱硫灰细度45μm筛余小于等于15%，烧失量小于等于8%，含水率小于等于1.0%。

5.根据权利要求1所述的一种新型高性能建筑石膏添加剂，其特征在于，所述有机物质为：硬脂酸、草酸、草酸铵、磷酸中的一种或者多种。

6.根据权利要求5所述的一种新型高性能建筑石膏添加剂，其特征在于，所述草酸或者草酸铵为工业纯，所述草酸或者草酸铵所占的质量百分比为5%。

7.根据权利要求1所述的一种新型高性能建筑石膏添加剂，其特征在于，所述超细硅灰或矿粉细度为：800 m²/kg ~1200m²/kg，所述超细硅灰或矿粉所占的质量百分比为20%。

8.根据权利要求1所述的一种新型高性能建筑石膏添加剂，其特征在于，所述无机物凝胶材料为：铝酸盐水泥和脱硫灰；或者硫铝酸盐水泥和脱硫灰；

有机物质为：草酸或者草酸铵。

9.一种新型高性能建筑石膏，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的新型高性能建筑石膏添加剂；

所述石膏添加剂所占质量百分比为：10%-30%。

10.一种新型高性能建筑石膏添加剂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将权利要求1-8任意一项所述的石膏添加剂溶于水；

S2、将步S1的产生的混合物与石膏拌和成型；

S3、添加质量比为0.5%－1.5%的聚羧酸或者萘系外加剂于混合物中。