CN111319133A - 一种发泡石膏砌块及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发泡石膏砌块及其制备方法。所述制备方法为：(1)将混合相石膏粉与水泥、外加剂混合制成混合石膏粉；(2)将表面活性剂、稳定剂混合成复合发泡剂；(3)将混合石膏粉与水搅拌混合均匀，制得石膏浆料；将发泡剂加水搅拌形成泡沫；(4)将石膏浆料、泡沫混合制成发泡浆料；(5)将发泡浆料浇筑进砌块模具中，浇筑体在模具中初期养护至抗压强度不小于2MPa进行脱模；(6)脱模后的浇筑体用带锯进行切割成砌块；(7)自然养护。本发明提供的石膏实心砌块，块型尺寸、强度、单块质量等指标与传统使用的加气混凝土基本相同，可采用传统加气混凝土砌块的施工方法来施工，对工人技能没有特别要求，具有广泛的市场情景。

Description

一种发泡石膏砌块及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种发泡石膏砌块及其制备方法。
背景技术
工业副产石膏是工业生产过程中用产生的工业副产品，主要有磷石膏、氟石膏、脱硫石膏等。脱硫石膏是对燃煤锅炉烟气湿法脱硫得到的脱硫副产品。目前我国脱硫石膏年排放量达近亿吨，脱硫石膏主要成分和天然石膏一样，都是二水硫酸钙，纯度为75％—90％之间，其物理化学性能与天然石膏无明显差别，脱硫石膏为黄白色粉末，碱含量低，所含主要杂质为亚硫酸钙和二氧化硅，有害物质少，酸碱度基本呈中性。氟石膏是氟化盐厂利用浓硫酸和萤石制备氢氟酸的工业废渣，氟石膏年排放量约为500万吨，氟石膏的主要成分为无水硫酸钙，纯度为70％.90％，其物理化学性能特点为：氟含量高，反应活性低，凝结时间很长，应用需要进行改性处理；氟石膏为白色粉末，主要杂质为氟化钙和二氧化硅。氟石膏从反应炉中排出后为强酸性不能直接弃置，需要经过中和反应后才能排放，氟石膏经中和反应后为中性。磷石膏是以磷矿石为主要原料，湿法制取磷酸时所得的以二水硫酸钙为主要成分的工业副产物。磷石膏的主要成分为二水硫酸钙，纯度为70％—90％，磷石膏中自由水含量约为10％—20％，其形态为潮湿粉末或料浆，性能与天然石膏相近。
目前我国的磷石膏主要以堆存处理为主，磷石膏排放量达8000万吨，累计堆存量达6亿吨，磷石膏严重制约着我国磷化工产业的可持续发展。大量工业副产石膏长期堆存，不仅占用土地，而且存在较大的环境安全隐患。磷石膏中所含氟化物、游离磷酸、P2O5、磷酸盐等杂质是导致磷石膏在堆存过程中引起环境污染的主要因素。由于风蚀、雨蚀造成了大气、水系及土壤的污染。工业绿色发展是生态文明建设的必然要求，资源综合利用是实现工业绿色发展的重要内容。以贵州省为例，作为国家生态文明试验区，解决磷石膏问题势在必行。现阶段国内工业副产石膏的资源化利用，主要集中在建材业、工业和农业3个方面。在建材制品方面石膏经过无害化处理后，主要是用于生产纸面石膏板、纤维石膏板、空心砌块、空心条板、石膏模盒、石膏类装饰制品以及石膏类胶结材料等。
石膏砌块，是以建筑石膏为主要原材料，经加水搅拌、浇注成型和干燥制成的轻质建筑石膏制品。石膏砌块是国际公认可的可持续发展的绿色建材产品，其具有轻质、便于安装施工及较好的防水性、吸音性、保温性、不燃性，在欧洲市场上大规模使用，我国于上世纪80年代引进该产品，逐年得到发展。目前，石膏砌块主要为石膏空心砌块，是以建筑石膏为主要原料，添加辅料和添加剂，经搅拌、浇筑成型和干燥制成；在实际工程应用中，除装饰工程中的轻质隔断局部使用厚度为80mm的空心砌块外，其余隔墙所用空心砌块的厚度均100mm—200mm。现有技术生产的石膏空心砌块，由于在存在以下不足，导致推广应用效果不好：1.石膏浆料用水量大，干燥时间较长，产品损耗率较高，效率低；2.由于空心的存在，无法确保在砌块上下两个断面的水平灰缝饱满，只能在砌块的肋上布置砂浆，砌体整体性较差，严重影响墙体的抗震性能；3.砌块单块质量较重(30kg左右)，劳动强度大；4.由于砌块块型尺寸较大，为保证砌筑质量(墙面垂直度、平整度)对砌筑工人的技能水平要求较高；5.墙体吊挂设施处理工序较为复杂，质量不易保证；6.水电管线暗埋需要现场开槽，施工难度较大，存在一定的质量安全隐患。
公开号为CN108975840A的专利公开了一种磷石膏生产加气砌块的生产方法：(1)将含水量为0～25％的磷石膏和石灰粉、矿渣粉、水泥按质量比：500:150：30:40进行充分混合，均化1-3小时；(2)取步骤(1)均化好的原料进行配浆搅拌，加入发泡剂搅拌，加入稳泡剂，反应温度为30～60℃，进行浇注预养护，预养护时间为2～3h；(3)将步骤(2)进行蒸压养护，抽真空0～-6Mpa时间控制在0.5-1小时；(4)在步骤(3)基础上进行生压(升温)，真空度控制在-0.6～1.0Mpa，时间控制在1-2小时；(5)在保持真空度1.0Mpa基础上，蒸压养护6-8小时；(6)在步骤(5)完成后进行降压处理，降压过程控制在1-2小时，缓慢降压；(7)将产品转运储存入库。本发明实现了废物利用，降低了加气砌块的成本，节省了材料和消耗，具有较大的经济效益和社会效益。
上述专利提供了一种以石膏粉主要原料的加气砌块，虽然一定程度上降低了原料成本，但是养护过程是在真空条件进行的，需要特定的真空设备，制备成本高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种发泡石膏砌块及其制备方法。本发明提供的石膏实心砌块，块型尺寸、强度、单块质量等指标与传统使用的加气混凝土基本相同，可采用传统加气混凝土砌块的施工方法来(含管线预埋盒、吊挂件的设置)来施工石膏砌块，对工人技能没有特别要求，具有广泛的市场情景。
具体是通过以下技术方案实现的：
一种发泡石膏砌块的制备方法，包括以下步骤：
(1)将混合相石膏粉与水泥、外加剂混合均匀，即得混合石膏粉；
(2)将表面活性剂、稳定剂按5：0.1-5：0.3的质量比混合形成复合发泡剂。
(3)将混合石膏粉中加入使石膏浆料稠度在30—60mm的用水量后搅拌混合均匀，制得石膏浆料；将发泡剂与水按照1：10—1：20的比例混合加到发泡机中搅拌形成泡沫；
(4)将石膏浆料、泡沫混合搅拌均匀，制得发泡浆料；
(5)将发泡浆料浇筑进模具中，浇筑体在模具中进行初期养护至抗压强度不小于2.0MPa时即可脱模；
(6)将浇筑体从模具中取出，用带锯切割成所需规格尺寸的砌块；
(7)将成型砌块放置在通风良好的环境中进行自然养护。
优选地，混合相石膏粉为半水-Ⅱ型无水硫酸钙石膏粉，其中Ⅱ型无水硫酸钙含量不低于30％。
需要说明的是：混合相石膏粉可以通过专门的回转窑煅烧装置加工，也可采取半水硫酸钙粉与Ⅱ型无水硫酸钙粉(不低于30％)按照规定比例混合搅拌获得。
本发明采用混合相石膏的优势在于：混合相石膏与普通建筑石膏相比，具有强度高，抗压强度可以达到15-25MPa，初凝时间长可达10分钟以上，可以减少缓凝剂的用量，耐水性能好。
优选地，所述步骤(1)，混合石膏粉按重量百分比其组成为：90-95％混合相石膏粉用量为，3-8％水泥掺量，其余为外加剂。
需要说明的是外加剂的具体用量按照不同品种的使用所明书或试配结果的要求进行计量。
优选地，所述外加剂为缓凝剂、增稠剂、保水剂中的一种或多种。
优选地，所述水泥为PO42.5水泥。
优选地，所述复合发泡剂的掺量为混合石膏粉质量的0.01％—2％。
复合发泡剂的掺量应根据石膏粉实际情况而定。本发明通过试验及检测等手段，寻求高强度、低密度、低导热系数的发泡剂掺量；研究发现随着发泡剂用量增加，试样的抗折强度、抗压强度都大幅度降低，表观容重下降明显导、热系数逐渐减小。
优选地，所述步骤(2)，表面活性剂为烷基磺酸类物质、稳定剂为纤维素醚类物质，两者质量比为5：0.1-5：0.3。
需要说明的是，表面活性剂和稳定剂的用量应根据不同品种的使用说明书通过优化试配报告确定。
本发明采用复合发泡剂的优势在于：泡沫是不稳定体系，纯液体很难形成稳定持久的泡沫。本发明研究下选用表面活性剂、稳泡剂组成的复合发泡剂，通过机械发泡能形成性能稳定的泡沫。
优选地，所述初期养护是将浇筑体在模具中进行自然养护。
本发明还提供了一种由上述制备方法制得的发泡石膏砌块。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的石膏实心砌块，块型尺寸、强度、单块质量等指标与传统使用的加气混凝土基本相同，可以采用传统加气混凝土砌块的施工方法(含管线预埋管线(盒)及吊挂件的设置)来施工石膏砌块，对砌筑工人没有特别要求，已有的普通砌筑工人都可作业。
具有以下特点：
1.安全：耐火性好。二水石膏(CaSO4·2H2O)含二个结晶水，约占总重的21％。这二个结晶水在平时稳定的存在石膏内，遇到高温，这些水份能迅速扩散到墙体表面的空气中，进而在墙体材料表面形成一层“水气膜”。该“水气膜”既可降低墙体材料表面的温度，又能起到隔离氧气的作用，以此来阻止和延缓墙体材料和建筑物的进一步的燃烧，所以这种结晶水在德国被称“灭火水”。
2.舒适：是指它的“呼吸功能”和“暖性”。“呼吸功能”是指石膏砌块具有调节室内空气湿度的功能。石膏的微孔结构由二水石膏针状晶体交叉组成，故在针状晶体结构中存在着大量的自由空间，也即空隙率很高。当空气中湿度高时，石膏可以通过毛细孔结构吸收空气中的水份，储水率能达到7-17g/m2，比水泥砂浆(储水率6-9g/m2)能储存近一倍以上的水份。因为石膏的水蒸汽扩散阻力系数比水泥砂浆低的多，当空气中湿度底时，石膏毛细孔结构中的水很容易蒸发到空气中去，达到调节室内空气湿度的作用，使人备感舒适。“暖性”是指体积密度的不同，其导热系数在0.2-0.28W/m.K，与木材的平均导热系数相近。用它做墙，手感温暖，和钢筋混凝土等建材比，被称为“暖材”。同时能大大提高建筑节能，这是许多国家大量在室内选用石膏建材的重要原因。
4.环保：石膏砌块在原料、生产、施工、使用、废弃物回收上均不污染环境。而且：1)生产能耗低。2)不含甲醛、放射性元素等有害物体。3)可循环再利用：废弃的石膏砌块经破碎、再煅烧后又可作为生产石膏建材的原料。4)以工业生产排放出来的工业副产二水石膏为原料生产的石膏砌块，属于环保利废。
5.保健：1)石膏砌块的水汽渗透性和PH值，与人皮肤的化学—物理性质惊人的相似，被称为“可近皮肤”的建材。石膏也是绝佳的美容面膜材料。2)无放射性：固有辐射低于地壳表面物质，特别是脱硫石膏经过过滤脱水更加纯净，凸显出对健康的有益性。3)石膏砌块的PH值在7-9，墙体表面不存水，可大大抑制霉菌的滋长。
6.不易开裂：水泥及各种硅酸盐基材料的水化产物以胶体为主，在外界温度变化时易于产生胀缩，水化期通常比较长(可高达几十年)，在水化期会产生一定的变形。石膏基的水化产物为结晶体，水化期通常很短，水化期有变形，但水化结晶体形成网状后，基本不受外界温度的变化，因此砌块本身基本不变形。其胀缩率在相等的条件下是水泥及硅酸盐类产品的1/20。另外砌筑砌块的粘合剂也是用石膏配制的，它们的胀缩率是一致的，在榫槽咬合的作用下可以完美的形成一面整体墙而不易开裂。
7.加工性好：石膏砌块可锯、可刨、可钉挂的特性，墙体可以轻易的开槽走管线、安线盒，只要按正确的施工方法施工，走管线的部位仍然具有很好的强度。
8.性价比高：1)石膏砌块采用带锯切割，切块尺寸精度高，可以实现薄灰缝砌筑、薄层抹灰，大大增加建筑净空面积。2)墙体轻,减少了建筑荷载，可降低建筑结构成本。3)工期快,节省施工成本。4)墙面平整,节省精装修费用。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种发泡石膏砌块的制备方法，包括以下步骤：
(1)将混合相石膏粉与水泥、外加剂混合均匀，即得混合石膏粉；
(2)将烷基磺酸类表面活性剂、纤维素醚类稳定剂，按照5：0.2的质量比混合成复合发泡剂；
(3)将混合石膏粉中加入使石膏浆料稠度在40mm的用水量后搅拌混合均匀，制得石膏浆料；将发泡剂与水按照1：20的比例混合加到发泡机中搅拌形成泡沫；
(4)将石膏浆料、泡沫混合搅拌均匀，制得发泡浆料；
(5)将发泡浆料浇筑进模具中，浇筑体在模具中进行自然养护至抗压强度不小于2.0MPa时即可脱模；
(6)将模具中取出浇筑体用带锯切割成所需规格尺寸的砌块；
(7)将成型砌块放置在通风良好的环境中进行自然养护。
所述混合相石膏粉为半水-Ⅱ型无水硫酸钙石膏粉，其中Ⅱ型无水硫酸钙含量为30％。
所述步骤(1)，混合石膏粉的组成为：90％混合相(半水-Ⅱ型无水硫酸钙)石膏粉，8％PO42.5水泥、2％外加剂。
所述发泡剂的量为混合石膏粉质量的0.06％。
实施例2
一种发泡石膏砌块的制备方法，包括以下步骤：
(1)将混合相石膏粉与水泥、外加剂混合均匀，即得混合石膏粉；
(2)将烷基磺酸类表面活性剂、纤维素醚类稳定剂按照5：0.25的质量比混合成发泡剂；
(3)将混合石膏粉中加入使石膏浆料稠度在50mm的用水量后搅拌混合均匀，制得石膏浆料；将发泡剂与水按照1：15的比例混合加到发泡机中搅拌形成泡沫；
(4)将石膏浆料、泡沫混合搅拌均匀，制得发泡浆料；
(5)将发泡浆料浇筑进模具中，浇筑体在模具中进行自然养护至抗压强度不小于2.0MPa时即可脱模；
(6)将模具中取出浇筑体用带锯切割成所需规格尺寸的砌块；
(7)将成型砌块放置在通风良好的环境中进行自然养护。
所述混合相石膏粉为为半水-Ⅱ型无水硫酸钙石膏粉，其中Ⅱ型无水硫酸钙含量为35％。
所述步骤(1)，混合石膏粉的组成为：93％混合相(半水-Ⅱ型无水硫酸钙)石膏，5％PO42.5水泥、2％外加剂。
所述发泡剂的量为混合石膏粉质量的0.06％。
实施例3
一种发泡石膏砌块的制备方法，包括以下步骤：
(1)将混合相石膏粉与水泥、外加剂混合均匀，即得混合石膏粉；
(2)将烷基磺酸类表面活性剂、纤维素醚类稳定剂按试验确定5：0.2的质量比混合成发泡剂；
(3)将混合石膏粉中加入使石膏浆料稠度在50mm的用水量后搅拌混合均匀，制得石膏浆料；将发泡剂与水按照1：10的比例混合加到发泡机中搅拌形成泡沫；
(4)将石膏浆料、泡沫混合搅拌均匀，制得发泡浆料；
(5)将发泡浆料浇筑进模具中，浇筑体在模具中进行自然养护至抗压强度不小于2.0MPa时即可脱模；
(6)将模具中取出浇筑体用带锯切割成所需规格尺寸的砌块；
(7)将成型砌块放置在通风良好的环境中进行自然养护。
所述混合相石膏粉为为半水-Ⅱ型无水硫酸钙石膏粉，其中Ⅱ型无水硫酸钙含量为40％。
所述步骤(1)，混合石膏粉的组成为：95％混合相(半水-Ⅱ型无水硫酸钙)石膏粉，3％PO42.5水泥、2％外加剂。
所述发泡剂的量为混合石膏粉质量的0.06％。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于采用的混合相石膏中Ⅱ型无水硫酸钙含量为35％，其余与实施例1保持不变。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于采用的混合相石膏中Ⅱ型无水硫酸钙含量为40％，其余与事实例1不变。
实施例6
实施例6与实施例1的区别在于采用的混合相石膏中Ⅱ型无水硫酸钙含量为45％，其余与事实例1不变。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于混合石膏粉中没有添加水泥，混合石膏粉中混合相石膏粉的含量为98％，其余与实施例1相同。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于石膏浆料中没有加入发泡剂，而是采用石膏浆料直接进行浇筑，其余与实施例1相同。
取本发明实施例1-6和对比例1-2制成的砌块依次编号为1-8号测试样，参照《蒸压加气混凝土砌块标准》GB11968中的相关指标检测其性能指标。检测结果如表1、表2所示。
表1发泡石膏砌块主要性能指标
Figure BDA0002395865600000101
表2发泡石膏砌块主要性能指标
Figure BDA0002395865600000102
在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和理解，不能理解为对本发明的技术方案做进一步的限定，本领域技术人员作出的非突出实质性特征和显著进步的发明创造，仍然属于本发明的保护范畴。

Claims (9)

1.一种发泡石膏砌块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将混合相石膏粉与水泥、外加剂混合均匀，即得混合石膏粉；
(2)将表面活性剂、稳定剂质量比为5：0.1-5：0.3进行混合形成复合发泡剂。
(3)将混合石膏粉中加入使石膏浆料稠度在30—60mm的用水量后搅拌混合均匀，制得石膏浆料；将发泡剂与水按照1：10—1：20的比例混合加到发泡机中搅拌形成泡沫；
(4)将石膏浆料、泡沫混合搅拌均匀，制得发泡浆料；
(5)将发泡浆料浇筑进模具中，浇筑体在模具中进行初期养护至抗压强度不小于2.0MPa时即可脱模；
(6)将浇筑体从模具中取出，用带锯切割成所需规格尺寸的砌块；
(7)将成型砌块放置在通风良好的环境中进行自然养护。
2.如权利要求1所述的发泡石膏砌块的制备方法，其特征在于，所述混合相为石膏粉为半水-Ⅱ型无水硫酸钙石膏粉，其中Ⅱ型无水硫酸钙含量不低于30％。
3.如权利要求1所述的发泡石膏砌块的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)，混合石膏粉按重量百分计其组成为：90-95％混合相石膏粉用量为，3-8％水泥掺量，其余为外加剂。
4.如权利要求1所述的发泡石膏砌块的制备方法，其特征在于，所述外加剂包括缓凝剂、增稠剂、保水剂中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的发泡石膏砌块的制备方法，其特征在于，所述水泥为PO42.5水泥。
6.如权利要求1所述的发泡石膏砌块的制备方法，其特征在于，所述复合发泡剂的量为混合石膏粉质量的0.01％—2％。
7.如权利要求1所述的发泡石膏砌块的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)，所述表面活性剂为烷基磺酸类物质，稳定剂为纤维素醚类物质。
8.如权利要求1所述的发泡石膏砌块的制备方法，其特征在于，所述初期养护是将浇筑体在模具中进行自然养护。
9.一种如权利要求1所述的发泡石膏砌块的制备方法所制得的发泡石膏砌块。
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