CN110436871B - 一种流动性轻质石膏地面垫层材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种流动性轻质石膏基地面垫层材料及其制备方法。该流动性轻质石膏基地面垫层材料包括由如下原料制得：55～75重量份的脱硫建筑石膏、2～5重量份的硅酸盐水泥、10～38重量份的重钙、5～10重量份的轻砂、0.05～0.3重量份的引气剂、0.05～0.1重量份的粉末稳泡剂和0.45～0.8重量份的液体稳泡剂。本发明提供的流动性轻质石膏地面垫层材料具有流动性好，密度低、强度高的特点，显著高于传统聚氨酯型轻集料混凝土地面垫层材料，本发明的地面垫层材料可以有效降低工程应用时单位平米造价、大幅提高施工效率，提高了垫层材料的质量稳定性和保温、隔声性能。

Description

一种流动性轻质石膏地面垫层材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，更具体地，涉及一种流动性轻质石膏地面垫层材料及其制备方法。
背景技术
预拌砂浆的“轻质化”必将成为砂浆行业发展的一种趋势。普通民用建筑室内采用轻砂浆的部位主要包括墙面、地面系统，轻砂浆主要对建筑墙面、地面系统进行粗找平，兼具保温、节能作用。
轻质地面找平材料主要包括陶粒混凝土、泡沫混凝土、聚氨酯轻集料混凝土等轻质材料。其中，泡沫混凝土表面易开裂或粉化，限制了其在工程方面的应用。黏土陶粒、页岩陶粒在生产过程中耗费大量不可再生资源、能源并造成污染等原因，北京等地区已经开始禁止使用黏土陶粒和页岩陶粒。聚氨酯轻集料混凝土采用回收、破碎的聚氨酯颗粒作为轻骨料，由于轻骨料质量稳定性差，造成聚氨酯轻集料混凝土产品质量波动较大，工程施工后地面容易出现起砂、大面积开裂等问题。此外，由于聚氨酯轻骨料混凝土流动性差，易分层、泌水，导致其泵送困难，存在施工效率低的问题。
近年来，随着经济社会的发展，石膏基自流平砂浆开始在部分工程中得以应用。由于石膏水化时体积发生微膨胀，使得石膏基自流平砂浆开裂程度明显低于水泥基陶粒混凝土、泡沫混凝土、聚氨酯轻集料混凝土。石膏基自流平砂浆具有早期强度高、泵送施工效率高等特点，逐渐在一些工程中开始应用。与传统水泥基地面找平材料相比，采用石膏基自流平砂浆时材料成本约为其3倍，导致地面工程造价大幅增加，进而限制石膏基自流平砂浆的大面积推广。因此有必要开发一种兼具石膏基自流平砂浆优异流动性、聚氨酯轻集料混凝土性价比的轻质地面垫层材料。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种流动性轻质石膏基地面垫层材料。该流动性轻质石膏基地面垫层材料包括由如下原料制得：55～75重量份的脱硫建筑石膏、2～5重量份的硅酸盐水泥、10～38重量份的重钙、5～10重量份的轻砂、0.05～0.3重量份的引气剂、0.05～0.1重量份的粉末稳泡剂和0.45～0.8重量份的液体稳泡剂。
由包括上述重量份原料制得的流动性轻质石膏基地面垫层材料具有优异的流动性。本发明使用特定重量份的粉末稳泡剂和液体稳泡剂以及引发剂配比，得到性能优异的垫层材料。
在本发明一个优选实施方式中，所述脱硫建筑石膏为火力发电厂烟气脱硫石膏经煅烧制得，其中β型半水石膏含量不低于80％。
在本发明一个优选实施方式中，轻砂的粒径为50～90目，自然堆积密度为80～200kg/m3，优选为100kg/m3。
在本发明一个优选实施方式中，硅酸盐水泥为市售42.5普通硅酸盐水泥，其3d抗压强度大于30MPa。
在本发明一个优选实施方式中，引气剂为改性松香或松香酸钠，优选为松香酸钠。
在本发明一个优选实施方式中，液体稳泡剂优选为可溶油，粉末稳泡剂优选为聚乙烯醇。
在本发明一个优选实施方式中，该流动性轻质石膏基地面垫层材料包括由如下原料制得：65～70重量份的脱硫建筑石膏、3～5重量份的硅酸盐水泥、17～32重量份的重钙、5～8重量份的轻砂、0.1～0.25重量份的引气剂、0.05～0.08重量份的粉末稳泡剂和0.5～0.7重量份的液体稳泡剂。若水也需要被包括在原料中时，即还可以包括50～70重量份的水。
在本发明一个优选实施方式中，为了进一步降低体积密度以及稳定性，上述原料中还包括：0.05～0.2重量份的保水增稠剂、0.1～0.4重量份的减水剂和0.01～0.05重量份的缓凝剂。即该流动性轻质石膏基地面垫层材料包括由如下原料制得：55～75重量份的脱硫建筑石膏、2～5重量份的硅酸盐水泥、10～38重量份的重钙、5～10重量份的轻砂、0.05～0.3重量份的引气剂、0.05～0.1重量份的粉末稳泡剂、0.45～0.8重量份的液体稳泡剂、0.05～0.2重量份的保水增稠剂、0.1～0.4重量份的减水剂和0.01～0.05重量份的缓凝剂。当水也包括在原料中，还可以包括45～80重量份的水。
进一步优选地是，上述原料中还包括：0.07～0.15重量份的保水增稠剂、0.2～0.3重量份的减水剂和0.02～0.03重量份的缓凝剂。即该流动性轻质石膏基地面垫层材料包括由如下原料制得：65～70重量份的脱硫建筑石膏、3～5重量份的硅酸盐水泥、18～27重量份的重钙、5～8重量份的轻砂、0.1～0.25重量份的引气剂、0.05～0.08重量份的粉末稳泡剂、0.5～0.7重量份的液体稳泡剂、0.07～0.15重量份的保水增稠剂、0.2～0.3重量份的减水剂和0.02～0.03重量份的缓凝剂。当水也包括在原料中，还可以包括50～70重量份的水。
在本发明一个优选实施方式中，为了提高垫层材料的稳定性，提高材料的流动性以及保水率，避免分层，所述保水增稠剂为粘度400～20000mPa.s的羟丙基甲基纤维素醚，进一步优选为15000～20000mPa.s羟丙基甲基纤维素醚。
在本发明一个优选实施方式中，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
在本发明一个优选实施方式中，所述缓凝剂为高效蛋白类缓凝剂。该类缓凝剂可以得到的垫层材料在延长石膏类砂浆凝结时间的同时，不会显著影响石膏类砂浆强度。
在本发明一个优选实施方式中，所述流动性轻质石膏基地面垫层材料的原料由脱硫建筑石膏、硅酸盐水泥、重钙、轻砂、引气剂、粉末稳泡剂、液体稳泡剂、保水增稠剂、减水剂和缓凝剂组成，当将水包括在原料中时，那原料由脱硫建筑石膏、硅酸盐水泥、重钙、轻砂、引气剂、粉末稳泡剂、液体稳泡剂、保水增稠剂、减水剂、缓凝剂和水组成。
在本发明中，重量份可以是μg、mg、g、kg等本领域公知的重量单位，也可以是其倍数，如1/10、1/100、10倍、100倍等。
在本发明中，优选将液体稳泡剂与水按比例混合后再与除了液体稳泡剂的上述重量份的原料混合，即上述原料中也可以包括相应重量份的水，也可以将上述原料单独成一份，等应用时再将上述原料与相应重量份的水按上述方法混合。水优选为45～80重量份，更优选地是50～70重量份。优选地是，上述流动性轻质石膏基地面垫层材料的制备方法包括如下步骤：将液体稳泡剂与45～80重量份的水混合，再与其它原料混合，搅拌100～130s。
本发明的另一目的在于提供上述流动性轻质石膏基地面垫层材料的制备方法，包括如下步骤：将液体稳泡剂与45～80重量份的水混合，再与其它原料混合，搅拌100～130s，即得。即可以先将除液体稳泡剂外的原料混合得粉料，将该粉料加至含有液体稳泡剂的水中，搅拌100～130s。该方法中粉料不包括水。
在本发明的一个优选实施方式中，稳泡剂为液体稳泡剂和粉末稳泡剂，所述液体稳泡剂与粉末稳泡剂的质量比优选为(10～15)：1。此时，可以将除液体稳泡剂外的原料混合均匀得粉料，将粉料与加入了液体稳泡剂的45～80重量份的水按混合搅拌100～130s，即得。
在本发明的一个优选实施方式中，将脱硫建筑石膏、硅酸盐水泥、重钙、轻砂、引气剂、粉末稳泡剂、保水增稠剂、减水剂和缓凝剂按配比混合均匀得粉料，将粉料与加入了液体稳泡剂的水混合，搅拌100～130s，即得。
本发明提供的流动性轻质石膏地面垫层材料具有流动性好，密度低、强度高的特点。传统聚氨酯型地面垫层轻集料混凝土的抗压强度约为3.0～4.0MPa，绝干体积密度约为800～1200kg/m3；普通石膏基自流平砂浆的绝干抗压强度为20～30MPa，绝干体积密度约为1600～1700kg/m3。本发明的大流动轻质地面垫层材料绝干体积密度为800～1200kg/m3，绝干抗压强度为4～12MPa。本发明提供的流动性轻质石膏地面垫层材料可以有效降低工程应用时单位平米造价，提高了垫层材料的稳定性。
普通石膏基自流平砂浆的出方率约为0.65，传统聚氨酯型地面垫层轻集料混凝土的出方率约为0.8，本发明的大流动轻质地面垫层材料的出方率为1.0～1.3，出方率显著高于现有地面垫层材料。假定地面垫层施工厚度为1cm，理论计算，本发明的大流动轻质地面垫层材料的消耗量约为传统石膏基自流平砂浆的50％，大幅度降低地面垫层施工单位平米材料费用。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在下述实施例中，脱硫建筑石膏均为火力发电厂烟气脱硫石膏经煅烧制得，其中β型半水石膏含量为80％左右。
硅酸盐水泥为市售42.5普通硅酸盐水泥，其3d抗压强度大于30Mpa。
改性松香类引气剂购自天津市科垣新型建材有限公司。
高效蛋白类缓凝剂购自苏州市兴邦化学建材有限公司。
可溶油购自北京金隅加气混凝土公司。
若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
实施例1
本实施例提供了一种流动性轻质石膏基地面垫层材料，制备方法包括如下步骤：
1、称取下述重量的原材料：脱硫建筑石膏粉700g、普通硅酸盐水泥PO42.5 30g、重钙粉190g、轻砂80g(粒径为50～90目，自然堆积密度为100kg/m3)、保水增稠剂0.8g(粘度为20000mPa.s的羟丙基甲基纤维素醚)、改性松香类引气剂1.5g、粉末稳泡剂聚乙烯醇0.5g、聚羧酸减水剂2.0g、高效蛋白类缓凝剂0.2g。
2、将上述粉料混合均匀，备用；
3、用吸管吸取6.4g液体稳泡剂可溶油加入640g水中。
4、将步骤2的粉料加入步骤3的液体中，用胶砂搅拌架低速搅拌120秒，即可制得大流动性轻质地面垫层材料。
按照JC/T 1023-2007石膏基自流平砂浆标准测试所制得的材料的性能指标，流动度为150mm，湿密度1180kg/m3，干密度840kg/m3，绝干抗压强度6.4MPa。
实施例2
本实施例提供了一种流动性轻质石膏基地面垫层材料，制备方法包括如下步骤：
1、称取下述重量的原材料：脱硫建筑石膏粉700g、普通硅酸盐水泥PO42.5 30g、重钙粉220g、轻砂50g(粒径为50～90目，自然堆积密度为100kg/m3)、保水增稠剂0.8g(粘度为20000mPa.s的羟丙基甲基纤维素醚)、松香酸钠引气剂2.5g、粉末稳泡剂聚乙烯醇0.5g、聚羧酸减水剂2.5g、高效蛋白类缓凝剂0.2g。
2、将上述粉料混合均匀，备用；
3、用吸管吸取5.5g液体稳泡剂可溶油加入550g水中。
4、将步骤2的粉料加入步骤3的液体中，用胶砂搅拌架低速搅拌120秒，即可制得大流动性轻质地面垫层材料。
按照JC/T 1023-2007石膏基自流平砂浆标准测试所制得的材料的性能指标，流动度为160mm，湿密度1350kg/m3，干密度1000kg/m3，绝干抗压强度8.7MPa。
实施例3
本实施例提供了一种流动性轻质石膏基地面垫层材料，制备方法包括如下步骤：
1、称取下述重量的原材料：脱硫建筑石膏粉700g、普通硅酸盐水泥PO42.5 40g、重钙粉200g、轻砂60g(粒径为50～90目，自然堆积密度为100kg/m3)、保水增稠剂0.9g(粘度为20000mPa.s的羟丙基甲基纤维素醚)、改性松香类引气剂1.0g、粉末稳泡剂聚乙烯醇0.5g、聚羧酸减水剂2.5g、高效蛋白类缓凝剂0.2g。
2、将上述粉料混合均匀，备用；
3、用吸管吸取5.5g液体稳泡剂可溶油加入550g水中。
4、将步骤2的粉料加入步骤3的液体中，用胶砂搅拌架低速搅拌120秒，即可制得大流动性轻质地面垫层材料。
按照JC/T 1023-2007石膏基自流平砂浆标准测试所制得的材料的性能指标，流动度为150mm，湿密度1250kg/m3，干密度950kg/m3，绝干抗压强度7.4MPa。
实施例4
本实施例提供了一种流动性轻质石膏基地面垫层材料，制备方法包括如下步骤：
1、称取下述重量的原材料：脱硫建筑石膏粉650g、普通硅酸盐水泥PO42.5 40g、重钙粉230g、轻砂80g(粒径为50～90目，自然堆积密度为100kg/m3)、保水增稠剂0.9g(粘度为15000mPa.s的羟丙基甲基纤维素醚)、松香酸钠引气剂1.0g、粉末稳泡剂聚乙烯醇0.5g、聚羧酸减水剂2.0g、缓凝剂0.2g。
2、将上述粉料混合均匀，备用；
3、用吸管吸取6.0g液体稳泡剂可溶油加入600g水中。
4、将步骤2的粉料加入步骤3的液体中，用胶砂搅拌架低速搅拌120秒，即可制得大流动性轻质地面垫层材料。
按照JC/T 1023-2007石膏基自流平砂浆标准测试所制得的材料的性能指标，流动度为155mm，湿密度1280kg/m3，干密度980kg/m3，绝干抗压强度8.0MPa。
实施例5
本实施例提供了一种流动性轻质石膏基地面垫层材料，制备方法包括如下步骤：
1、称取下述重量的原材料：脱硫建筑石膏粉700g、普通硅酸盐水泥PO42.5 50g、重钙粉200g、轻砂50g(粒径为50～90目，自然堆积密度为200kg/m3)、保水增稠剂0.7g(粘度为20000mPa.s的羟丙基甲基纤维素醚)、松香酸钠引气剂0.5g、粉末稳泡剂聚乙烯醇0.5g、聚羧酸减水剂2.0g、缓凝剂0.2g。
2、将上述粉料混合均匀，备用；
3、用吸管吸取5.8g液体稳泡剂可溶油加入580g水中。
4、将步骤2的粉料加入步骤3的液体中，用胶砂搅拌架低速搅拌120秒，即可制得大流动性轻质地面垫层材料。
按照JC/T 1023-2007石膏基自流平砂浆标准测试所制得的材料的性能指标，流动度为146mm，湿密度1420kg/m3，干密度1080kg/m3，绝干抗压强度10.8MPa。
实施例6
本实施例提供了一种流动性轻质石膏基地面垫层材料，制备方法包括如下步骤：
1、称取下述重量的原材料：脱硫建筑石膏粉550g、普通硅酸盐水泥PO42.5 20g、重钙粉380g、轻砂50g(粒径为50～90目，自然堆积密度为80kg/m3)、保水增稠剂0.5g(粘度为400mPa.s的羟丙基甲基纤维素醚)、松香酸钠引气剂0.5g、粉末稳泡剂聚乙烯醇0.5g、聚羧酸减水剂1.0g、缓凝剂0.1g。
2、将上述粉料混合均匀，备用；
3、用吸管吸取5.1g液体稳泡剂可溶油加入510g水中。
4、将步骤2的粉料加入步骤3的液体中，用胶砂搅拌架低速搅拌120秒，即可制得大流动性轻质地面垫层材料。
按照JC/T 1023-2007石膏基自流平砂浆标准测试所制得的材料的性能指标，流动度为145mm，湿密度1500kg/m3，干密度1160kg/m3，绝干抗压强度12.0MPa。
实施例7
本实施例提供了一种流动性轻质石膏基地面垫层材料，制备方法包括如下步骤：
1、称取下述重量的原材料：脱硫建筑石膏粉750g、普通硅酸盐水泥PO42.5 50g、重钙粉100g、轻砂100g(粒径为50～90目，自然堆积密度为250kg/m3)、保水增稠剂2g(粘度为21000mPa.s的羟丙基甲基纤维素醚)、松香酸钠引气剂3g、粉末稳泡剂聚乙烯醇0.5g、聚羧酸减水剂4.0g、缓凝剂0.5g。
2、将上述粉料混合均匀，备用；
3、用吸管吸取8.0g液体稳泡剂可溶油加入800g水中。
4、将步骤2的粉料加入步骤3的液体中，用胶砂搅拌架低速搅拌120秒，即可制得大流动性轻质地面垫层材料。
按照JC/T 1023-2007石膏基自流平砂浆标准测试所制得的材料的性能指标，流动度为138mm，湿密度1130kg/m3，干密度850kg/m3，绝干抗压强度5.8MPa。
对比例1
本对比例提供了一种流动性轻质石膏基地面垫层材料，制备方法包括如下步骤：
1、称取下述重量的原材料：脱硫建筑石膏粉700g、普通硅酸盐水泥PO42.5 30g、重钙粉220g、轻砂50g(粒径为50～90目，自然堆积密度为100kg/m3)、保水增稠剂1.5g(粘度为20000mPa.s的羟丙基甲基纤维素醚)、RN 31HDH引气剂0.15g、粉末稳泡剂聚乙烯醇0.5g、聚羧酸减水剂2.5g、高效蛋白类缓凝剂0.2g。
2、将上述粉料混合均匀，备用；
3、将步骤2的粉料加入620g水中，用胶砂搅拌架低速搅拌120秒，即可制得大流动性轻质地面垫层材料。
按照JC/T 1023-2007石膏基自流平砂浆标准测试所制得的材料的性能指标，流动度为141mm，湿密度1080kg/m3,干密度740kg/m3，绝干抗压强度3.5MPa。同时得到的材料硬化后表面出现大量的针孔，而实施例1～7中的材料均未出现。
对比例2
本对比例提供了一种流动性轻质石膏基地面垫层材料，制备方法包括如下步骤：
1、称取下述重量的原材料：脱硫建筑石膏粉700g、普通硅酸盐水泥PO42.5 30g、重钙粉170g、轻砂100g(粒径为50～90目，自然堆积密度为100kg/m3)、保水增稠剂0.9g(粘度为20000mPa.s的羟丙基甲基纤维素醚)、松香酸钠引气剂10g、聚羧酸减水剂2.5g、缓凝剂0.2g。
2、将上述粉料混合均匀，备用；
3、用吸管吸取6.8g液体稳泡剂三乙醇胺加入680g水中。
4、将步骤2的粉料加入步骤3的液体中，用胶砂搅拌架低速搅拌120秒，即可制得大流动性轻质地面垫层材料。
按照JC/T 1023-2007石膏基自流平砂浆标准测试所制得的材料的性能指标，流动度为150mm，湿密度1000kg/m3,干密度750kg/m3，绝干抗压强度3.8MPa。同时得到的材料硬化后表面出现大量的针孔。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种流动性轻质石膏基地面垫层材料，其特征在于，由如下原料制得： 65~70重量份的脱硫建筑石膏、3~5重量份的硅酸盐水泥、18~27重量份的重钙、5~8重量份的轻砂、0.1~0.25重量份的引气剂、0.05~0.08重量份的粉末稳泡剂和0.5~0.7重量份的液体稳泡剂；所述引气剂为改性松香或松香酸钠；所述液体稳泡剂为可溶油，所述粉末稳泡剂为聚乙烯醇；
所述脱硫建筑石膏为火力发电厂烟气脱硫石膏经煅烧制得，其中β型半水石膏含量不低于80%；
所述轻砂的粒径为50~90目，自然堆积密度为80~200kg/m3；
所述硅酸盐水泥为市售42.5普通硅酸盐水泥，其3d抗压强度大于30MPa。
2.根据权利要求1所述的流动性轻质石膏基地面垫层材料，其特征在于，所述原料还包括：0.07~0.15重量份的保水增稠剂、0.2~0.3重量份的减水剂和0.02~0.03重量份的缓凝剂。
3.根据权利要求2所述的流动性轻质石膏基地面垫层材料，其特征在于，所述保水增稠剂为粘度400~20000mPa.s的羟丙基甲基纤维素醚。
4.根据权利要求2所述的流动性轻质石膏基地面垫层材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂；
和/或，所述缓凝剂为高效蛋白类缓凝剂。
5.权利要求1至4中任一项所述的流动性轻质石膏基地面垫层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将液体稳泡剂与45~80重量份的水混合，再与其它原料混合，搅拌100~130s，即得。
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