CN110803908A - 一种轻质石膏喷涂砂浆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻质石膏喷涂砂浆，该砂浆包括下述组分：脱硫石膏，二铝酸钙，普通硅酸盐水泥，CSH凝胶晶种，改性炉渣灰，重钙粉或滑石粉的一种，纳米二氧化钛，石膏蛋白缓凝剂、纤维素醚，淀粉醚和引气剂。本发明制备的轻质石膏喷涂砂浆，砂浆粘结性强，早强快硬，成本低。利用炉渣灰作为潜在活性轻质骨料，不仅能够有效降低砂浆密度，而且能够提高后期强度，延长使用寿命；利用二铝酸钙和普通硅酸盐水泥混合调节胶凝材料凝结时间和pH值的同时，提高了外加剂的适应性，保证喷涂效果和后期强度。

Description

一种轻质石膏喷涂砂浆
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种轻质石膏喷涂砂浆。
技术背景
随着建筑行业的进一步深入发展以及建筑用原材料的不断变化，建筑用材料也在不断地改进升级，喷涂砂浆是建筑砂浆中用量比较大的一类砂浆品种，因其有保护墙体基层，增加墙体美观的显著效果，在近些年来应用发展迅速。石膏砂浆是代替水泥砂浆的新型、环保、经济，具有极高使用价值和社会效益的新型砂浆。相比于传统水泥砂浆，既有水泥的强度，又比水泥环保、粘结力大、不易分化、不开裂。
目前，国内石膏砂浆整体上处于起步阶段，且以手抹石膏砂浆为主，存在搅拌不均匀、施工质量低、施工效率低等问题。采用机械喷涂不仅能够搅拌均匀，喷涂时压力大能够使石膏和基面有效粘结，而且整体成本相对较低。近些年来轻质喷涂砂浆逐渐发展起来，但是由于添加玻化微珠、珍珠岩等成分，造成成本增加。
发明内容
本发明的目的是降低目前轻质石膏砂浆的成本，提供一种轻质、凝结时间易调节控制、能够起到一定吸音降噪、去湿保温的功能，并实现炉渣灰资源化利用的环保型轻质石膏喷涂砂浆。
本发明的技术方案概述如下：
一种轻质石膏喷涂砂浆，按重量份包括下述组分：脱硫石膏65-75份，二铝酸钙2-6份，CSH凝胶晶种0.5-1.35份，普通硅酸盐水泥1-3份，改性炉渣灰14-20份，重钙粉或滑石粉6-10份，纳米二氧化钛0.1-0.5份，纤维素醚0.02-0.06份，淀粉醚0.05-0.1份和引气剂0.005-0.015份。
优选地，脱硫石膏70份，二铝酸钙3份，CSH凝胶晶种0.5份，普通硅酸盐水泥2份，改性炉渣灰16份，重钙粉8份，纳米二氧化钛0.3份，石膏蛋白缓凝剂0.035份，纤维素醚0.06份，淀粉醚0.09份和引气剂0.01份。
优选地，改性炉渣灰制备方法如下：
（1）炉渣灰由0-50目占重量份0-30份，50-100目占重量份20-30份，100-140目占重量份40-50份，140目-300目占重量份0-40份组成，总量为100份。
（2）将炉渣灰倒入过量浓度为3%的氢氟酸溶液中，浸泡48h，去除炉渣灰烧结冷却过程中在表面形成的玻璃态薄膜，使得炉渣灰表面孔隙裸露，利于离子交换和活性激发。（氢氟酸是能够较好去除其表面玻璃态薄膜的物质，浓度达到3%，浸泡48h可以满足要求。）
（3）将目数为800-1000目的沸石粉与目数为1000-1500的石英玻璃粉混合均匀倒入（2）中，缓慢搅拌。其中m（沸石粉）：m（石英玻璃粉）：m（炉渣灰）=10:10:80。炉渣灰玻璃态薄膜被去除后，表面及内部含有大量孔，石英玻璃粉掺入后能够与原溶液生成氟硅酸，附着于沸石粉以及炉渣灰表面及内部孔隙内。
（4）2h后，边缓慢搅拌边缓慢滴加浓度为5%的硫酸钠溶液。其中硫酸钠与石英玻璃粉质量比为7:3。硫酸钠可以与（3）中生产的大量不稳定态的氟硅酸反应，生成氟硅酸钠，正好吸附在沸石颗粒表面，沸石粉附着在炉渣灰表面的孔隙内。缓慢滴加是因为滴加速度过快容易生成十水硫酸钠结晶，影响反应发生。
（5）滴加完毕，继续搅拌5min后，将混合物过滤，60℃烘干，得到改性炉渣灰。反应完全后，将混合物烘干，得到吸附有大量改性沸石颗粒以及具有缓凝作用的氟硅酸钠的改性炉渣灰。
以上改性过程中，炉渣灰始终处于酸性及盐溶液中，很好的保留了自身被激发的火山灰活性。当作为活性骨料掺入石膏喷涂砂浆中，依靠本身吸附的沸石粉具有的离子交换能力，置换出大量钙离子至炉渣灰颗粒内，依附掺入的CSH凝胶晶核，在氟硅酸钠的作用下，缓慢成核生长。既能够延长凝结时间，也能够使得反应更加彻底，达到更好的性能要求。
纤维素醚优选10万粘度纤维素醚。
引气剂优选：α烯基磺酸钠或三萜皂甙。
优选的，还包括石膏蛋白缓凝剂0-0.05重量份。
本发明的有益效果是：
1.本发明的一种轻质石膏喷涂砂浆，在于采用了改性炉渣灰作为轻质骨料来降低砂浆密度，便于喷涂施工。现有技术中也有采用炉灰渣作为轻质骨料降低砂浆密度的方法，但鉴于炉灰渣的吸水性对力学强度的影响，使其使用量受限，本发明将炉灰渣改性后，可以大幅度提高其使用量，以降低砂浆密度，同时保证优异的力学强度。并且实现了废弃炉渣灰的资源化利用，并降低了轻质石膏喷涂砂浆的材料成本。同时，炉渣灰存在的多孔结构有益于吸潮吸音，改善环境温湿度，提高墙体的保温效果。
2.本发明的一种轻质石膏喷涂砂浆，在于改性炉渣灰是炉渣灰经过改性处理后，形成轻质多功能复合掺料：（1）具有较高活性，保证喷涂强度；（2）具有缓释缓凝效果，控制水泥水化时间，延缓石膏硬化时间；（3）降低拌合用水量，提高和易性。
在前期取样分析中，直接采用碱激发等手段激发炉渣灰活性，都无法达到较好的满足强度要求（抗压、抗折强度）的石膏砂浆。炉渣灰改性后，成为一种活性高、具有离子交换能力、具有一定缓凝作用并能利用缓凝及离子交换能力来保证自己充分的反应和活性激发的轻骨料。同时提高砂浆力学强度。
虽然二铝酸钙也有缓凝作用，但其缓凝主要作用于石膏、水泥等成分。通过二铝酸钙（在一定条件下合成）的添加，能够降低石膏喷涂砂浆密度，因二铝酸钙本属于反应较为缓慢的活性物质，掺入后能够使石膏砂浆凝结时间延长。
3.本发明的一种轻质石膏喷涂砂浆，采用二铝酸钙可以降低砂浆密度，可以与普通硅酸盐水泥复合掺入，通过掺入比例来调节石膏砂浆的凝结时间，达到延长石膏砂浆凝结时间，提高砂浆可操作时间的作用。
4.本发明的一种轻质石膏喷涂砂浆采用CSH凝胶晶种，利用CSH凝胶晶种晶核作用，促进石膏砂浆凝结后早期快速成核生长，提高早期强度，加快施工进度。
5.本发明的一种轻质石膏喷涂砂浆中重钙粉或滑石粉用于增加产品白度、调节砂浆粘度；石膏蛋白缓凝剂根据需要添加，进一步调节凝结时间，控制喷涂砂浆的可操作时间；10万粘度的纤维素醚用于保水增粘；淀粉醚用于抗流挂作用；引气剂用于引气，增加砂浆孔隙率，进一步优化产品保温性能。
6.本发明的一种轻质石膏喷涂砂浆采用纳米二氧化钛可以与二铝酸钙、硅酸盐水泥起到协同作用，延长砂浆凝结时间，有效增加喷涂层光亮度和自清洁能力，改善开裂、空鼓情况。
相比于目前技术手段，本发明提供了的是一种环保、实现废弃炉渣灰资源化利用的轻质石膏喷涂砂浆，而且凝结时间易调节控制、密度低，具有一定吸音降噪、净化空气、表面自清洁的作用。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
炉渣灰购买厂家及型号：取自华能临沂发电有限公司炉渣灰，自行筛分不同颗粒。
CSH凝胶晶种来源：采用硅质原料和石灰，在常温低压条件下合成。
普通硅酸盐水泥型号及厂家：山东山水水泥：P.O 42.5
二铝酸钙来源：石灰石与氧化铝按一定比例在1200℃~1400℃条件下烧结形成。
实施例1
一种轻质石膏喷涂砂浆，包括下述组分：脱硫石膏65kg，二铝酸钙6kg，CSH凝胶晶种1.15kg，普通硅酸盐水泥3kg，改性炉渣灰14kg，重钙粉10kg，纳米二氧化钛0.5kg，10万粘度纤维素醚0.055kg，淀粉醚0.1kg和α烯基磺酸钠0.01kg。其中改性炉渣灰制备方法如下：
（1）炉渣灰由50-100目占重量份20份，100-140目占重量份40份，140-300目占重量比40份。
（2）将炉渣灰倒入过量浓度为3%的氢氟酸溶液中，浸泡48h。
（3）将目数为800-1000目的沸石粉与目数为1000-1500的石英玻璃粉混合均匀倒入（1）中，缓慢搅拌。其中m（沸石粉）：m（石英玻璃粉）：m（炉渣灰）=10:10:80。
（4）2h后，边缓慢搅拌边缓慢滴加质量浓度为5%的硫酸钠溶液，滴加速度为60滴/秒。其中硫酸钠重量与石英玻璃粉质量比为7:3。
（5）滴加完毕，继续搅拌5min后，将混合物过滤，40℃烘干，得到改性炉渣灰。
实施例2
一种轻质石膏喷涂砂浆，包括下述组分：脱硫石膏75kg，二铝酸钙2.5kg，CSH凝胶晶种0.965kg，普通硅酸盐水泥1kg，改性炉渣灰14kg，重钙粉6kg，纳米二氧化钛0.37kg，10万粘度纤维素醚0.06kg，淀粉醚0.1kg和α烯基磺酸钠0.005kg。
其中改性炉渣灰制备方法如下：
（1）炉渣灰由50-100目占重量份25份，100-140目占重量份45份，140-300目占重量比30份。
（2）将炉渣灰倒入过量浓度为4%的氢氟酸溶液中，浸泡48h。
（3）将目数为800-1000目的沸石粉与目数为1000-1500的石英玻璃粉混合均匀倒入（1）中，缓慢搅拌。其中m（沸石粉）：m（石英玻璃粉）：m（炉渣灰）=10:5:85。
（4）2h后，边缓慢搅拌边缓慢滴加浓度为5%的硫酸钠溶液。其中硫酸钠与石英玻璃粉质量比为7:3。
（5）滴加完毕，继续搅拌5min后，将混合物过滤，55℃烘干，得到改性炉渣灰。
实施例3
一种轻质石膏喷涂砂浆，包括下述组分：脱硫石膏70kg，二铝酸钙5kg，CSH凝胶晶种0.765kg，普通硅酸盐水泥2.5kg，改性炉渣灰12kg，重钙粉9.3kg，纳米二氧化钛0.27kg，10万粘度纤维素醚0.06kg，淀粉醚0.09kg和α烯基磺酸钠0.008kg。
其中改性炉渣灰制备方法如下：
（1）炉渣灰由50-100目占重量份20份，100-140目占重量份40份，140-300目占重量比40份。
（2）将炉渣灰倒入过量浓度为3%的氢氟酸溶液中，浸泡48h。
（3）将目数为800-1000目的沸石粉与目数为1000-1500的石英玻璃粉混合均匀倒入（1）中，缓慢搅拌。其中m（沸石粉）：m（石英玻璃粉）：m（炉渣灰）=7:10:83。
（4）2h后，边缓慢搅拌边缓慢滴加浓度为5%的硫酸钠溶液。其中硫酸钠与石英玻璃粉质量比为7:3。
（5）滴加完毕，继续搅拌5min后，将混合物过滤，50℃烘干，得到改性炉渣灰。
实施例4
一种轻质石膏喷涂砂浆，包括下述组分：脱硫石膏68kg，二铝酸钙3kg，CSH凝胶晶种1.2kg，普通硅酸盐水泥2.5kg，改性炉渣灰17kg，重钙粉8kg，纳米二氧化钛0.15kg，10万粘度纤维素醚0.04kg，淀粉醚0.1kg和α烯基磺酸钠0.01kg。
其中改性炉渣灰制备方法如下：
（1）炉渣灰由50-100目占重量份20份，100-140目占重量份40份，140-300目占重量比40份。
（2）将炉渣灰倒入过量浓度为4%的氢氟酸溶液中，浸泡48h。
（3）将目数为800-1000目的沸石粉与目数为1000-1500的石英玻璃粉混合均匀倒入（1）中，缓慢搅拌。其中m（沸石粉）：m（石英玻璃粉）：m（炉渣灰）=10:8:82。
（4）2h后，边缓慢搅拌边缓慢滴加浓度为5%的硫酸钠溶液。其中硫酸钠与石英玻璃粉质量比为7:3。
（5）滴加完毕，继续搅拌5min后，将混合物过滤，50℃烘干，得到改性炉渣灰。
一种轻质石膏喷涂砂浆的制备：
按各实施例的配比称取各组分，混合均匀，加入适量水（为总质量的40%-60%），搅拌均匀即可。
实施例5
一种轻质石膏喷涂砂浆，包括下述组分：脱硫石膏70kg，二铝酸钙3kg，CSH凝胶晶种0.5kg，普通硅酸盐水泥2kg，改性炉渣灰16kg，滑石粉8kg，纳米二氧化钛0.3kg，石膏蛋白缓凝剂0.05kg，10万粘度纤维素醚0.05kg，淀粉醚0.085kg和α烯基磺酸钠0.015kg。
其中改性炉渣灰制备方法如下：
（1）炉渣灰由50-100目占重量份30份，100-140目占重量份50份，140-300目占重量比20份。
（2）将炉渣灰倒入过量浓度为4%的氢氟酸溶液中，浸泡48h。
（3）将目数为800-1000目的沸石粉与目数为1000-1500的石英玻璃粉混合均匀倒入（1）中，缓慢搅拌。其中m（沸石粉）：m（石英玻璃粉）：m（炉渣灰）=5:10:85。
（4）2h后，边缓慢搅拌边缓慢滴加浓度为5%的硫酸钠溶液，滴加速度为60滴/秒。其中硫酸钠与石英玻璃粉质量比为7:3。
（5）滴加完毕，继续搅拌5min后，将混合物过滤，50℃烘干，得到改性炉渣灰。
实施例6
一种轻质石膏喷涂砂浆，包括下述组分：脱硫石膏70kg，二铝酸钙2kg，CSH凝胶晶种0.795kg，普通硅酸盐水泥1kg，改性炉渣灰20kg，重钙粉6kg，纳米二氧化钛0.1kg，石膏蛋白缓凝剂0.025kg，10万粘度纤维素醚0.02kg，淀粉醚0.05kg和三萜皂甙0.01kg。
其中改性炉渣灰制备方法如下：
（1）炉渣灰由0-50目的占重量份30份，50-100目占重量份30份，100-140目占重量份40份。
（2）将炉渣灰倒入过量浓度为5%的氢氟酸溶液中，浸泡48h。
（3）将目数为800-1000目的沸石粉与目数为1000-1500的石英玻璃粉混合均匀倒入（1）中，缓慢搅拌。其中m（沸石粉）：m（石英玻璃粉）：m（炉渣灰）=5:5:90。
（4）2h后，边缓慢搅拌边缓慢滴加浓度为5%的硫酸钠溶液。其中硫酸钠与石英玻璃粉质量比为7:3。
（5）滴加完毕，继续搅拌5min后，将混合物过滤，60℃烘干，得到改性炉渣灰。
实施例7
一种轻质石膏喷涂砂浆，包括下述组分：脱硫石膏70kg，二铝酸钙2kg，CSH凝胶晶种0.5kg，普通硅酸盐水泥3kg，改性炉渣灰17kg，重钙粉7kg，纳米二氧化钛0.368kg，石膏蛋白缓凝剂0.04kg，10万粘度纤维素醚0.02kg，淀粉醚0.06kg和三萜皂甙0.012kg。
其中改性炉渣灰制备方法如下：
（1）炉渣灰由0-50目的占重量份10份，50-100目占重量份30份，100-140目占重量份40份，140目-300目占重量份20份组成，总量为100份。
（2）将炉渣灰倒入过量浓度为5%的氢氟酸溶液中，浸泡48h。
（3）将目数为800-1000目的沸石粉与目数为1000-1500的石英玻璃粉混合均匀倒入（1）中，缓慢搅拌。其中m（沸石粉）：m（石英玻璃粉）：m（炉渣灰）=5:10:85。
（4）2h后，边缓慢搅拌边缓慢滴加浓度为5%的硫酸钠溶液。其中硫酸钠与石英玻璃粉质量比为7:3。
（5）滴加完毕，继续搅拌5min后，将混合物过滤，60℃烘干，得到改性炉渣灰。
对照组1（专利号：CN201810217036.3）
一种脱硫石膏轻质砂浆，包括以下组分：脱硫石膏46kg，玻化微珠7份，双飞粉46kg，高效缓凝剂0.3kg，纤维素醚0.25kg。
对照组2
与实施例1方法相同，但将改性炉渣灰替换为非改性炉渣灰，炉渣灰的目数比例均相同。
对照组3
与实施例5方法相同，但将改性炉渣灰替换为非改性炉渣灰，炉渣灰的目数比例均相同。
对照组4
与实施例1方法相同，但将改性炉渣灰的目数比例替换为由50-100目占重量份80份，100-140目占重量份5份，140-300目占重量比15份。
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对照组1密度最接近本申请中的实施例5和实施例7，但本申请的实施例初凝终凝时间均明显长于对照组1，且抗折、抗压强度也明显优于对照组1。
本申请中炉灰渣的目数比较为重要，设置比例的目数，是为了改善浆体和易性，同时提高施工性能和最终强度，对照组4可以验证。目数不合理，会造成砂浆密度降低。原因：（1）目数低，代表颗粒大。轻质骨料本身密度低，因此造成整体密度降低；（2）颗粒级配不同，砂浆密实度不同，强度会降低。
实施例1~7密度差距大，因为掺入的引气剂量不同，引气剂量越大，密度越低。初凝终凝时间和缓凝剂的掺量有关，蛋白缓凝剂加入后，在试验范围内，初凝和终凝时间能继续延长，相对的密度越大，强度会有所提高。采用控制变量法验证相同条件下改性炉渣灰和非改性炉渣灰的效果，改性炉渣灰组在密度，初凝、终凝时间，抗折、抗压强度方面均有良好改善。其中加入蛋白缓凝剂后初凝、终凝时间可以延长但是力学强度会相对降低。
需要说明的是：
（1）在实际工程应用中，该配比已经满足施工要求。如果提高密度至950kg/m3，强度能够进一步提高8~10MPa，但是成本提高，实际工程意义不大。
（2）实验对照组从市场采集样品太难，因为市场较少找到配置好的轻质石膏喷涂砂浆，一般都是现场复配。曾在实际施工现场采样、取样2次，但试验结果较差，不满足施工条件下，因此为避免不必要争议，未列入对照组。对照组参考其他轻质石膏砂浆相关专利的数据。
（3）相同掺量和配合比条件下，炉渣灰改性前吸水率高，抗折强度较低，最高仅达到1.1MPa（不满足相关行业推荐标准，标准为不低于1.3MPa），抗压强度最高达到4.7MPa（标准为不低于2.8MPa）。在实际施工过程中，通过降低炉渣灰掺量，将其控制在4~6份，可以满足标准要求。但本发明主要是在尽量提高炉渣灰使用量的前提下，满足施工要求。
从对照组的实际施工情况来看，如果只是采用炉渣灰代替轻质石膏砂浆中的轻质骨料，能够达到近似的性能要求，但是通过改性炉渣灰，则能够较大幅度提升其抗压抗折性能。
本发明在保证满足施工条件的前提下，明显延长了初凝终凝时间，易调节控制凝结时间，降低了砂浆密度，解决了行业内既能降低砂浆密度实现轻质砂浆喷涂工艺，又能提高力学强度的难题，并表现出良好的施工性能。
应当理解，本发明的各实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种轻质石膏喷涂砂浆，其特征在于，按重量份计包括下述组分：脱硫石膏65-75份，二铝酸钙2-6份，CSH凝胶晶种0.5-1.35份，普通硅酸盐水泥1-3份，改性炉渣灰14-20份，重钙粉或滑石粉6-10份，纳米二氧化钛0.1-0.5份，纤维素醚0.02-0.06份，淀粉醚0.05-0.1份和引气剂0.005-0.015份；
所述改性炉渣灰制备方法如下：
（1）炉渣灰由0-50目占重量份0-30份，50-100目占重量份20-30份，100-140目占重量份40-50份，140目-300目占重量份0-40份组成，总量为100份；
（2）将炉渣灰倒入到质量浓度为3%-5%的氢氟酸溶液中，浸泡至少48h；
（3）将目数为800-1000目的沸石粉与目数为1000-1500目的石英玻璃粉混合均匀倒入（2）中的浸泡有炉渣灰的氢氟酸溶液里，缓慢搅拌，其中m（沸石粉）：m（石英玻璃粉）：m（炉渣灰）=5-10:5-10:80-90；
（4）2h后，边缓慢搅拌边缓慢滴加质量浓度为5%的硫酸钠溶液，滴加速度为60滴/秒，其中硫酸钠与石英玻璃粉质量比为7:3；
（5）滴加完毕，继续搅拌5min后，将混合物过滤，60℃以下烘干，得到改性炉渣灰。
2.根据权利要求1所述的轻质石膏喷涂砂浆，其特征在于，所述脱硫石膏70份，二铝酸钙3份，CSH凝胶晶种0.5份，普通硅酸盐水泥2份，改性炉渣灰16份，重钙粉8份，纳米二氧化钛0.3份，纤维素醚0.06份，淀粉醚0.09份和引气剂0.01份。
3.根据权利要求1或2所述的轻质石膏喷涂砂浆，其特征在于，所述二铝酸钙为300目-500目。
4.根据权利要求1或2所述的轻质石膏喷涂砂浆，其特征在于，所述CSH凝胶晶种为在硅钙比为1.1-1.3之间合成。
5.根据权利要求1或2所述的轻质石膏喷涂砂浆，其特征在于，所述纤维素醚为10万粘度纤维素醚。
6.根据权利要求1或2所述的轻质石膏喷涂砂浆，其特征在于，所述引气剂为α烯基磺酸钠或三萜皂甙。
7.根据权利要求1或2所述的轻质石膏喷涂砂浆，其特征在于，还包括石膏蛋白缓凝剂0-0.05重量份。
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