CN110759697B - 一种石膏砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种石膏砂浆，由以下重量份的原料制备而成：改性聚氨酯/硅藻土复合材料100‑150份、脱硫石膏100‑120份、矿物掺合料20‑40份、硅酸盐水泥15‑30份、减水剂2‑5份、细砂5‑10份、EVA胶粉7‑12份、石膏缓凝剂1‑3份、空心玻璃微珠12‑20份和水50‑70份。本发明防水、抗裂性能好，粘结性好，强度高，保温防火效果好，具有广阔的应用前景。

Description

一种石膏砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种石膏砂浆及其制备方法。

背景技术

砂浆是常用的建筑材料，一般用于砌筑和抹灰工程。砂浆是由胶凝材料(水泥、石灰、粘土等)和细骨料(砂)加水拌合而成。根据组成材料，可分为：①石膏砂浆：由石灰膏、砂和水按一定配比制成，一般用于强度要求不高、不受潮湿的砌体和抹灰层；②水泥砂浆：由水泥、砂和水按一定配比制成，一般用于潮湿环境或水中的砌体、墙面或地面等；③混合砂浆：在水泥或石灰砂浆中掺加适当掺合料如粉煤灰、硅藻土等制成，以节约硅酸盐水泥或石灰用量，并改善砂浆的和易性，常用的混合砂浆有水泥石灰砂浆、水泥粘土砂浆和石灰粘土砂浆等。按用途不同分为：砌筑砂浆、抹面砂浆(包括装饰砂浆、防水砂浆)、粘结砂浆等。

目前石膏基的保温砂浆都是不耐水的，这将大大影响了它的推广和应用，也带来工业副产石膏的大量堆积，得不到有效利用，偶尔也见有耐水保温砂浆，然而采取的是添加有机硅等有机防水材料，这类材料只能在材料的表面形成一层薄膜，封堵毛细孔和裂纹，一种物理的做法，但随时间推移仍会衰减，耐久性差，防水性差。

发明内容

本发明的目的在于提出一种石膏砂浆及其制备方法，耐水保温性好，耐久性好，防水、抗裂性能好，粘结性好，强度高，保温防火效果好。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种石膏砂浆，由以下重量份的原料制备而成：改性聚氨酯/硅藻土复合材料100-150份、脱硫石膏100-120份、矿物掺合料20-40份、硅酸盐水泥15-30份、减水剂2-5份、细砂5-10份、EVA胶粉7-12份、石膏缓凝剂1-3份、空心玻璃微珠12-20份和水50-70份；所述矿物掺合料包括磨细高炉矿渣15-30份、膨润土5-10份、重质碳酸钙7-12份、滑石粉3-10份、玄武岩10-15份、水洗砂3-7份、聚乙二醇400 20-30份、水100-120份；所述矿物掺合料由以下方法制备而成：将磨细高炉矿渣、膨润土、玄武岩、水洗砂、重质碳酸钙进一步磨细粉碎过500目筛，得到的粉末与滑石粉、聚乙二醇400、水混合搅拌30-50min后，摇摆制粒，将固体颗粒在1200-1500℃下烧结2-3h，冷却后，密封存储备用；所述细砂为含水率为0，含泥量为1.5%，细度模数为2.0的河砂；所述硅酸盐水泥为白色硅酸盐水泥、硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥，强度等级为32.5。

作为本发明的进一步改进，所述改性聚氨酯/硅藻土复合材料由以下方法制备而成：

S1. 硅藻土的改性：取硅藻土倒入乙醇水溶液中，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，预处理30-60min，将改性后的硅藻土放入干燥箱中，在60℃条件下真空干燥1-2h；

S2. A组分的制备：取出改性后的硅藻土加入聚醚多元醇中，并加入催化剂，充分搅拌备用；

S3. Ｂ组分的制备：称取多苯基多亚甲基多异氰酸酯，备用；

S4. 改性聚氨酯/硅藻土复合材料的制备：将配好的A组分和B组分迅速搅拌混合，并浇注至圆柱型钢制模具中，待其固化成型后脱模，放入水中，并在不同温度30℃干燥条件下固化1-3h。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中所述乙醇溶液中乙醇的质量分数为70-80%，步骤S1、S2中所述搅拌转速为500-700r/min，步骤S4中所述快速搅拌转速为1000-1200r/min。

作为本发明的进一步改进，所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的一种或几种混合。

作为本发明的进一步改进，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、异辛酸亚锡、三亚乙基二胺、二甲基乙醇胺、双（二甲基氨基乙基）醚、N-乙基吗啡啉、N,N’-二甲基哌嗪、N-甲氧基吗啉中的一种或几种混合。

作为本发明的进一步改进，所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、A-1110、A-1120、A-2120、A-1170、A-187中的一种或几种混合。

作为本发明的进一步改进，所述硅藻土和硅烷偶联剂的质量比为1：（0.2-0.5），所述改性后的硅藻土、聚醚多元醇、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、催化剂的质量比为100：（22-30）：（20-27）：（0.5-1）。

作为本发明的进一步改进，所述石膏缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钾、丙烯酸、丙烯酸钠、六偏磷酸钠、多聚磷酸钠中的一种或几种混合。

作为本发明的进一步改进，所述减水剂选自萘系减水剂、密胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪族系减水剂、木质素磺酸盐类减水剂、聚羧酸系减水剂中的一种或几种混合。

本发明进一步保护一种上述石膏砂浆的制备方法，将改性聚氨酯/硅藻土复合材料、脱硫石膏、矿物掺合料、硅酸盐水泥、减水剂、细砂、EVA胶粉、石膏缓凝剂和空心玻璃微珠送入混合装置，淋水搅拌，搅拌5-7min后，加入水中，得到石膏砂浆。

本发明具有如下有益效果：本发明通过减少使用刚性的胶凝材料，增加一定量的具有内聚力、柔韧性好、粘接力强的外加剂EVA胶粉，提高产品的柔韧性，使得本发明柔韧性好；通过添加矿物掺合料增强抗裂性能，使得本发明抗裂性能好；合理利用脱硫石膏，通过合理配比进行改性激发，使其由气硬性材料变为水硬性材料，解决了耐水问题；有效利用消耗工业废弃料，节能环保，降低成本；

本发明中制备的聚氨酯/硅藻土复合材料，不仅具有聚氨酯优良的保温特性，同时通过硅烷偶联剂对硅藻土进行表面改性，使其与聚氨酯连接充分，制得的材料具有优良的力学性能和粘结性，含有的硅藻土不含有毒有害物质，耐磨不易粉化，能够净化空气，绿色环保；

本发明中制备石膏砂浆通过上述石膏砂浆混合装置替代了大型机械搅拌机，方便操作，在混合时候，边搅拌边淋水，有效解决了粉尘污染，搅拌5-7min后，加入水中，可通过手持式自动搅拌器搅拌得到石膏砂浆，方便快捷；该混合装置有效的避免扬尘的出现，也可以增加原料的临时存储空间。

综上，本发明防水、抗裂性能好，粘结性好，强度高，保温防火效果好，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明装置的立体图；

图2是图1所示进料机构和存储箱相配合的结构示意图；

图3是图2所示装置的正视图；

图4是图1所示安装座的结构示意图；

图5是本发明的测试结果。

图中：1、安装座；11、底板；111、安装槽；112、贯穿孔；113、排料斗；12、支脚；2、进料机构；21、漏斗箱；211、第一锥形头；22、密封盖；221、密封垫；3、存储箱；31、第二锥形头；32、升降盒；33、升降液压杆；34、条形槽；341、滑道。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

原料组成（重量份）：改性聚氨酯/硅藻土复合材料100份、脱硫石膏100份、矿物掺合料20份、复合硅酸盐水泥15份、萘系减水剂2份、细砂5份、EVA胶粉7份、柠檬酸钠1份、空心玻璃微珠12份和水50份。

矿物掺合料包括（重量份）：磨细高炉矿渣15份、膨润土5份、重质碳酸钙7份、滑石粉3份、玄武岩10份、水洗砂3份、聚乙二醇400 20份、水100份。

矿物掺合料由以下方法制备而成：将磨细高炉矿渣、膨润土、玄武岩、水洗砂、重质碳酸钙进一步磨细粉碎过500目筛，得到的粉末与滑石粉、聚乙二醇400、水混合搅拌30min后，摇摆制粒，将固体颗粒在1200℃下烧结2h，冷却后，密封存储备用。

细砂为含水率为0，含泥量为1.5%，细度模数为2.0的河砂。

复合硅酸盐水泥强度等级为32.5。

改性聚氨酯/硅藻土复合材料由以下方法制备而成：

S1. 硅藻土的改性：取100g硅藻土倒入200mL质量分数为70%乙醇水溶液中，加入20g硅烷偶联剂KH560，500r/min搅拌均匀，预处理30min，将改性后的硅藻土放入干燥箱中，在60℃条件下真空干燥1h；

S2. A组分的制备：取出100g改性后的硅藻土加入22g聚氧化丙烯二醇中，并加入0.5g异辛酸亚锡，500r/min充分搅拌备用；

S3. Ｂ组分的制备：称取20g多苯基多亚甲基多异氰酸酯，备用；

S4. 改性聚氨酯/硅藻土复合材料的制备：将配好的A组分和B组分迅速搅拌混合（转速为1000r/min），并浇注至圆柱型钢制模具中，待其固化成型后脱模，放入水中，并在不同温度30℃干燥条件下固化1h。

石膏砂浆的制备方法，包括以下步骤：将改性聚氨酯/硅藻土复合材料、脱硫石膏、矿物掺合料、复合硅酸盐水泥、萘系减水剂、细砂、EVA胶粉、柠檬酸钠和空心玻璃微珠送入混合装置，淋水搅拌，搅拌5-7min后，加入水中，得到石膏砂浆。

实施例2

原料组成（重量份）：改性聚氨酯/硅藻土复合材料150份、脱硫石膏120份、矿物掺合料40份、硅酸盐水泥30份、氨基磺酸盐系减水剂5份、细砂10份、EVA胶粉7-12份、酒石酸钾3份、空心玻璃微珠20份和水70份。

矿物掺合料包括（重量份）：磨细高炉矿渣30份、膨润土10份、重质碳酸钙12份、滑石粉10份、玄武岩15份、水洗砂7份、聚乙二醇400 30份、水120份。

矿物掺合料由以下方法制备而成：将磨细高炉矿渣、膨润土、玄武岩、水洗砂、重质碳酸钙进一步磨细粉碎过500目筛，得到的粉末与滑石粉、聚乙二醇400、水混合搅拌50min后，摇摆制粒，将固体颗粒在1500℃下烧结3h，冷却后，密封存储备用。

细砂为含水率为0，含泥量为1.5%，细度模数为2.0的河砂。

硅酸盐水泥强度等级为32.5。

改性聚氨酯/硅藻土复合材料由以下方法制备而成：

S1. 硅藻土的改性：取100g硅藻土倒入200mL质量分数为80%乙醇水溶液中，加入50g硅烷偶联剂KH550，700r/min搅拌均匀，预处理60min，将改性后的硅藻土放入干燥箱中，在60℃条件下真空干燥2h；

S2. A组分的制备：取出100g改性后的硅藻土加入30g聚四氢呋喃二醇中，并加入1g异辛酸亚锡，700r/min充分搅拌备用；

S3. Ｂ组分的制备：称取27g多苯基多亚甲基多异氰酸酯，备用；

S4. 改性聚氨酯/硅藻土复合材料的制备：将配好的A组分和B组分迅速搅拌混合（转速为1200r/min），并浇注至圆柱型钢制模具中，待其固化成型后脱模，放入水中，并在不同温度30℃干燥条件下固化3h。

石膏砂浆的制备方法，包括以下步骤：从存储设备中取出矿物掺合料，粉碎，与改性聚氨酯/硅藻土复合材料、脱硫石膏、硅酸盐水泥、氨基磺酸盐系减水剂、细砂、EVA胶粉、酒石酸钾和空心玻璃微珠送入混合装置，淋水搅拌，搅拌5-7min后，加入水中，得到石膏砂浆。

实施例3

原料组成（重量份）：改性聚氨酯/硅藻土复合材料126份、脱硫石膏110份、矿物掺合料30份、白色硅酸盐水泥17份、聚羧酸系减水剂3份、细砂7份、EVA胶粉10份、丙烯酸钠2份、空心玻璃微珠15份和水60份。

矿物掺合料包括（重量份）：磨细高炉矿渣22份、膨润土7份、重质碳酸钙10份、滑石粉5份、玄武岩12份、水洗砂5份、聚乙二醇400 25份、水110份。

矿物掺合料由以下方法制备而成：将磨细高炉矿渣、膨润土、玄武岩、水洗砂、重质碳酸钙进一步磨细粉碎过500目筛，得到的粉末与滑石粉、聚乙二醇400、水混合搅拌40min后，摇摆制粒，将固体颗粒在1250℃下烧结2.5h，冷却后，密封存储备用。

细砂为含水率为0，含泥量为1.5%，细度模数为2.0的河砂。

白色硅酸盐水泥强度等级为32.5。

改性聚氨酯/硅藻土复合材料由以下方法制备而成：

S1. 硅藻土的改性：取100g硅藻土倒入200mL质量分数为75%乙醇水溶液中，加入35g硅烷偶联剂A-1110，600r/min搅拌均匀，预处理45min，将改性后的硅藻土放入干燥箱中，在60℃条件下真空干燥1.5h；

S2. A组分的制备：取出100g改性后的硅藻土加入25g四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中，并加入0.7g三亚乙基二胺，600r/min充分搅拌备用；

S3. Ｂ组分的制备：称取25g多苯基多亚甲基多异氰酸酯，备用；

S4. 改性聚氨酯/硅藻土复合材料的制备：将配好的A组分和B组分迅速搅拌混合（转速为1100r/min），并浇注至圆柱型钢制模具中，待其固化成型后脱模，放入水中，并在不同温度30℃干燥条件下固化2h。

石膏砂浆的制备方法，包括以下步骤：从存储设备中取出矿物掺合料，粉碎，与改性聚氨酯/硅藻土复合材料、脱硫石膏、白色硅酸盐水泥、聚羧酸系减水剂、细砂、EVA胶粉、丙烯酸钠和空心玻璃微珠送入混合装置，淋水搅拌，搅拌5-7min后，加入水中，得到石膏砂浆。

实施例4

参照图1、图2、图3和图4所示，一种石膏砂浆混合装置，包括安装座1、进料机构2和存储箱3，通过对安装座1的结构设置来便于使用者可以稳定的在底板11上安装进料机构2和存储箱3，保证进料机构2和存储箱3的稳定作业使用，通过对支脚12的结构设置来保证使用者可以在底板11的下端进行接料使用，安装座1包括底板11和支脚12，底板11的中部开设有安装槽111，支脚12均匀的设置在底板11下端面的四个边角，且支脚12与底板11一体成形，有效的解决了现有的机械搅拌机笨重不方便，影响操作人员作业效率的问题，安装槽111上均匀的设置有贯穿孔112，安装槽111下端还安装有排料斗113，排料斗113倾斜固定在底板11的下端面。通过对安装槽111和贯穿孔112的设置来接收从升降盒32和存储箱3内壁之间漏下来的原料，使用者将其收集起来可以再次倒入漏斗箱21的内部；

进料机构2包括漏斗箱21和密封盖22，密封盖22安装在漏斗箱21的头部，且密封盖22与漏斗箱21转动连接，通过对进料机构2的结构设置来保证使用方便往存储箱3内部导入原料使用，使用的时候还可以根据实际的使用情况来转动漏斗箱21，漏斗箱21下端设置有第一锥形头211，第一锥形头211与漏斗箱21一体成形，存储箱3头部设置有与第一锥形头211转动配合的第二锥形头31，第二锥形头31与存储箱3一体成形。通过对第一锥形头211和第二锥形头31的设置，保证漏斗箱21和存储箱3两者之间稳定连接的同时，还可以有效的防止原料进入存储箱3以后的扬尘出现，密封盖22内侧面上安装有密封垫221，密封垫221与密封盖22固定连接，通过对密封垫221的安装设计来保证在使用者将密封盖22合上的时候可以保证漏斗箱21的密封性，避免内部尘土飞出的目的；

存储箱3安装在漏斗箱21的下端面，且存储箱3与漏斗箱21密封转动连接，通过对存储箱3的结构设置来保证搅拌原料可以稳定在内部存储，在需要的时候通过控制升降液压杆33来将原料从条形槽34排出的目的，有效的避免扬尘的出现，也可以增加原料的临时存储空间，存储箱3上还安装有升降盒32和升降液压杆33，升降盒32安装在存储箱3的内部，且升降盒32与存储箱3纵向滑动连接，升降液压杆33固定安装在安装槽111的内部，且升降液压杆33的头部与升降盒32固定连接，通过对升降盒32和升降液压杆33的设置来方便使用者可以通过控制升降液压杆33的升降来改变升降盒32在存储箱3内部的高度，进而达到将原料从条形槽34排出的目的，存储箱3外侧面的上端开设有条形槽34，条形槽34的外侧面上倾斜设置有滑道341，滑道341与存储箱3固定连接。通过对条形槽34的开设来方便排出原料来使用，当存储箱3内的原料达到条形槽34的高度的时候就会从条形槽34沿着滑道341流出，保证使用者方便控制使用。

实施例5

将本发明实施例1～3进行性能测试，结果见图5。

与现有技术相比，本发明通过减少使用刚性的胶凝材料，增加一定量的具有内聚力、柔韧性好、粘接力强的外加剂EVA胶粉，提高产品的柔韧性，使得本发明柔韧性好；通过添加矿物掺合料增强抗裂性能，使得本发明抗裂性能好；合理利用脱硫石膏，通过合理配比进行改性激发，使其由气硬性材料变为水硬性材料，解决了耐水问题；有效利用消耗工业废弃料，节能环保，降低成本；

本发明中制备的聚氨酯/硅藻土复合材料，不仅具有聚氨酯优良的保温特性，同时通过硅烷偶联剂对硅藻土进行表面改性，使其与聚氨酯连接充分，制得的材料具有优良的力学性能和粘结性，含有的硅藻土不含有毒有害物质，耐磨不易粉化，能够净化空气，绿色环保；

本发明的石膏砂浆制备是放置在混合装置中进行搅拌和混合的，具有方便快捷的效果，且随用随取，这一点是传统的机械搅拌机无法实现的，因此可以一次性大量合成并可在任何环境下使用，配合手动搅拌器提高操作人员的作业效率。

综上，本发明防水、抗裂性能好，粘结性好，强度高，保温防火效果好，具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (1)

1.一种石膏砂浆，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：改性聚氨酯/硅藻土复合材料100-150份、脱硫石膏100-120份、矿物掺合料20-40份、硅酸盐水泥15-30份、减水剂2-5份、细砂5-10份、EVA胶粉7-12份、石膏缓凝剂1-3份、空心玻璃微珠12-20份和水50-70份；所述矿物掺合料包括磨细高炉矿渣15-30份、膨润土5-10份、重质碳酸钙7-12份、滑石粉3-10份、玄武岩10-15份、水洗砂3-7份、聚乙二醇400 20-30份、水100-120份；所述矿物掺合料由以下方法制备而成：将磨细高炉矿渣、膨润土、玄武岩、水洗砂、重质碳酸钙进一步磨细粉碎过500目筛，得到的粉末与滑石粉、聚乙二醇400、水混合搅拌30-50min后，摇摆制粒，将固体颗粒在1200-1500℃下烧结2-3h，冷却后，密封存储备用；所述细砂为含水率为0，含泥量为1.5％，细度模数为2.0的河砂；所述硅酸盐水泥为白色硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥，强度等级为32.5；

所述改性聚氨酯/硅藻土复合材料由以下方法制备而成：

S1.硅藻土的改性：取硅藻土倒入乙醇水溶液中，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，预处理30-60min，将改性后的硅藻土放入干燥箱中，在60℃条件下真空干燥1-2h；

S2.A组分的制备：取出改性后的硅藻土加入聚醚多元醇中，并加入催化剂，充分搅拌备用；

S3.B组分的制备：称取多苯基多亚甲基多异氰酸酯，备用；

S4.改性聚氨酯/硅藻土复合材料的制备：将配好的A组分和B组分迅速搅拌混合，并浇注至圆柱型钢制模具中，待其固化成型后脱模，放入水中，并在不同温度30℃干燥条件下固化1-3h；

所述石膏砂浆的制备方法如下：将矿物掺合料、改性聚氨酯/硅藻土复合材料、脱硫石膏、硅酸盐水泥、减水剂、细砂、EVA胶粉、石膏缓凝剂和空心玻璃微珠送入混合装置，淋水搅拌，混合均匀后得到石膏砂浆；

所述混合装置为一种石膏砂浆混合装置，包括安装座、进料机构和存储箱，其特征在于：所述安装座包括底板和支脚，所述底板的中部开设有安装槽，所述支脚均匀的设置在底板下端面的四个边角，且支脚与底板一体成形，所述进料机构包括漏斗箱和密封盖，所述密封盖安装在漏斗箱的头部，且密封盖与漏斗箱转动连接，所述存储箱安装在漏斗箱的下端面，且存储箱与漏斗箱密封转动连接；

所述安装槽上均匀的设置有贯穿孔，所述安装槽下端还安装有排料斗，所述排料斗倾斜固定在底板的下端面；

所述漏斗箱下端设置有第一锥形头，所述第一锥形头与漏斗箱一体成形，所述存储箱头部设置有与第一锥形头转动配合的第二锥形头，所述第二锥形头与存储箱一体成形；

所述存储箱上还安装有升降盒和升降液压杆，所述升降盒安装在存储箱的内部，且升降盒与存储箱纵向滑动连接，所述升降液压杆固定安装在安装槽的内部，且升降液压杆的头部与升降盒固定连接；

所述存储箱外侧面的上端开设有条形槽，所述条形槽的外侧面上倾斜设置有滑道，所述滑道与存储箱固定连接；

所述密封盖内侧面上安装有密封垫，所述密封垫与密封盖固定连接。

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