CN111423249B - 一种石膏基轻质抹灰材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑技术领域，更具体地，本发明提供了一种石膏基轻质抹灰材料及其制备方法。本发明第一方面提供一种石膏基轻质抹灰材料，按重量份计，制备原料至少包括：80～95份石膏粉、0.5～2份碱性剂、0.1～0.2份保水剂、0.1～0.3份混合料、0.05～0.2份缓凝剂、0～20份玻化微珠。
Description
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，更具体地，本发明提供了一种石膏基轻质抹灰材料及其制备方法。
背景技术
随着建筑业的发展，建筑框架结构已成为趋势，随着时间的推移和人们对住房要求标准的提高，空鼓、开裂很难得到控制，抹灰石膏恰恰弥补了这些缺点。抹灰石膏是以石膏为主要胶凝材料，加入砂子、一定的掺合料和专用复合添加剂加工成的一种高效节能的建筑内墙及天花板抹灰材料，其广泛用于内墙及顶板的找平及装饰。在现代建筑工程中，抹灰石膏主要替代水泥、石灰砂浆以及粘土类砂浆等抹灰材料，适用于各种墙体。与其他抹灰砂浆相比，抹灰石膏具有良好的和易性、流动性和保水性能，良好的保温隔热和隔音性，适当的防火性能，墙面致密平整，能够与任何基材粘接，能够调节室内湿度，且不受厚度限制，是一种材料性能、施工性能和使用功能良好的墙体抹灰找平材料，广泛应用于工业与民用建筑。
但抹灰石膏在实际应用中有时会出现强度低、掉粉等质量问题，国内抹灰石膏的强度相差较大，有时会产生掉粉，甚至强度太低以至于无法作为涂刷建筑装饰涂料和粘贴丰富多彩墙纸的基层。在家庭装饰装修工程中要将低强度的抹灰石膏铲掉，浪费人力和时间，产生粉尘和建筑垃圾，污染环境。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种石膏基轻质抹灰材料，按重量份计，制备原料至少包括：80～95份石膏粉、0.5～2份碱性剂、0.1～0.2份保水剂、0.1～0.3份混合料、0.05～0.2份缓凝剂、0～20份玻化微珠。
作为本发明的一种优选技术方案，所述石膏粉为β-半水建筑石膏；所述β-半水建筑石膏结晶水质量含量为6.3～6.6％，堆积密度为780～790g/L，抗折强度为3.7～5MPa。
作为本发明的一种优选技术方案，所述碱性剂选自氢氧化钙、氢氧化钠、生石灰中的一种或几种组合。
作为本发明的一种优选技术方案，所述保水剂选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素中的一种或几种组合。
作为本发明的一种优选技术方案，所述混合料包括触变剂和引气剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述触变剂和引气剂的重量比为(13～17)：1。
作为本发明的一种优选技术方案，所述缓凝剂为有机缓凝剂和/或无机缓凝剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述有机缓凝剂选自酒石酸、酒石酸钠、柠檬酸、柠檬酸钾、骨胶、蛋白质中的一种或几种组合。
作为本发明的一种优选技术方案，所述无机缓凝剂选自消石灰、六偏磷酸钠、多聚磷酸钠、磷酸铵中的一种或几种组合。
本发明的第二方面提供了一种石膏基轻质抹灰材料的制备方法，至少包括以下步骤：将各个组分加入到混料机中充分混合均匀即得。
有益效果：本发明制备得到的石膏基轻质抹灰材料，通过采用特定粘度的羟丙基甲基纤维素作为保水剂，可与玻化微珠以及体系的混合料相互作用，能够有效防止石膏材料的过快干燥和水化不足带来强度下降的不良现象，并且可使得在搅拌和施工过程中带入的气泡较为稳定，能够改善施工性，较少找平层的微孔洞隙，增加抹灰找平层的密实度。并且具有粘接性能好、强度较高、容易出活等性能优点，使用时对墙面处理简单、无需打灰饼，并且冲筋方便易找平，落地灰少，较高的涂布率，抹灰效率高，保证了墙面的抹灰质量，杜绝传统施工方法下墙体空鼓、开裂、脱粉等质量通病；本发明制备得到的石膏基轻质抹灰材料，可以有效节省建筑物自重，对高层建筑更加明显，是一种节能环保、提高生活品质的绿色建筑材料。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种石膏基轻质抹灰材料，按重量份计，制备原料至少包括：80～95份石膏粉、0.5～2份碱性剂、0.1～0.2份保水剂、0.1～0.3份混合料、0.05～0.2份缓凝剂、0～20份玻化微珠。
在一种优选的实施方式中，按重量份计，制备原料至少包括：90份石膏粉、1份碱性剂、0.15份保水剂、0.2份混合料、0.1份缓凝剂、11份玻化微珠。
<石膏粉>
本发明所述石膏粉为β-半水建筑石膏。
在一种优选的实施方式中，所述β-半水建筑石膏结晶水质量含量为6.3～6.6％，堆积密度为780～790g/L，抗折强度为3.7～5MPa。
在一种更优选的实施方式中，所述β-半水建筑石膏的制备原料包括脱硫石膏。
在一种更优选的实施方式中，所述β-半水建筑石膏的制备步骤为：通过火电厂湿法脱硫工艺得到的脱硫石膏送入间接蒸汽回转窑进行煅烧，然后冷却，研磨后即得。
在一种更优选的实施方式中，所述β-半水建筑石膏的制备步骤为：通过火电厂湿法脱硫工艺得到的脱硫石膏通过振动筛除去较大块的石膏及其杂质，送入间接蒸汽回转窑，间接蒸汽回转窑以1.8MPa的饱和蒸汽作为热源，通过间接转热方式，将蒸汽的热量传递给脱硫石膏，脱硫石膏吸收热量后温度升高，边升温，边脱去其中的游离水；当煅烧温度达到137℃时，脱硫石膏进行煅烧过程，脱去二水石膏的部分结晶水，直到脱去一个半结晶水煅烧完成；然后将脱水后的建筑石膏送入冷却器内，在冷却器内与冷风间接进行热交换，建筑石膏把热量传递给冷却风。冷却后的建筑石膏从冷却器内流出，进入颗粒整形磨，调整颗粒整形磨转盘的转速为45Hz，研磨后的建筑石膏通过机械输送至料仓，即得。
所述β-半水建筑石膏的质量含量为89.38％(通过GB/T 36141-2018测定得到)，标准稠度为0.61(通过GB/T 17669.4-1999测定得到)。
本发明对其中的输送方式和设备不作特别限定。
在一种更优选的实施方式中，所述β-半水建筑石膏结晶水含量为6.49％，堆积密度为786g/L，抗折强度为4.37MPa。
本发明所述结晶水质量含量可通过GB/T 36141-2018测定得到；所述堆积密度是把建筑石膏自由填充于某一容器中，在刚填充完成后所测得的单位体积质量，可通过GB/T17669.5-1999测定得到；所述抗折强度是指材料单位面积承受弯矩时的极限折断应力，可通过GB/T 17669.3-1999测定得到。
本发明在制备β-半水建筑石膏过程中，颗粒整形磨内高速运行的定子转子与建筑石膏粉相互撞击，可改变建筑石膏粉的颗粒形态，能够提高半水石膏水化率，通过调整颗粒整形磨转盘的转速可以调整建筑石膏粉堆积密度，从而起到改性作用。
<碱性剂>
本发明所述碱性剂选自氢氧化钙、氢氧化钠、生石灰中的一种或几种组合。
在一种优选的实施方式中，所述碱性剂为氢氧化钙。
<保水剂>
本发明所述保水剂选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素中的一种或几种组合。
在一种优选的实施方式中，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素。
在一种更优选的实施方式中，所述羟丙基甲基纤维素的粘度为70000～100000mPa·s。
在一种更优选的实施方式中，所述羟丙基甲基纤维素购买自浙江中维药业有限公司，型号为HPMC Joinway@SG75000。
所述粘度是羟丙基甲基纤维素在25℃下2wt％的水溶液的粘度，可通过NDJ-旋转粘度计测试得到。
<混合料>
本发明所述混合料包括触变剂和引气剂。
在一种优选的实施方式中，所述触变剂和引气剂的重量比为(13～17)：1；更优选的，所述触变剂和引气剂的重量比为15：1。
在一种更优选的实施方式中，所述触变剂的体积密度为550～650g/L；更优选的，所述触变剂的体积密度为600g/L。
在一种更优选的实施方式中，所述触变剂购买自上海臣启化工科技有限公司的
987；所述引气剂购买自北京弗特恩科技有限公司的AY-02。
<缓凝剂>
本发明所述缓凝剂为有机缓凝剂和/或无机缓凝剂。
在一种优选的实施方式中，所述有机缓凝剂选自酒石酸、酒石酸钠、柠檬酸、柠檬酸钾、骨胶、蛋白质中的一种或几种组合；所述无机缓凝剂选自消石灰、六偏磷酸钠、多聚磷酸钠、磷酸铵中的一种或几种组合。
在一种更优选的实施方式中，所述缓凝剂为酒石酸。
所述酒石酸可通过市售购买得到，包括但不限于购买自河南韩朋实业有限公司。
本申请采用自制得到的β-半水建筑石膏为基料，以特定粘度的羟丙基甲基纤维素作为保水剂，可与玻化微珠以及体系的混合料相互作用，能够有效防止石膏材料的过快干燥和水化不足带来强度下降的不良现象，并且可使得在搅拌和施工过程中带入的气泡较为稳定，能够改善施工性，较少找平层的微孔洞隙，增加抹灰找平层的密实度。并且具有粘接性能好、强度较高等性能优点，使用时对墙面处理简单、无需打灰饼，并且冲筋方便易找平，落地灰少，较高的涂布率，抹灰效率高，可有效防止灰层开裂、脱粉。
本发明第二方面提供了一种石膏基轻质抹灰材料的制备方法，至少包括以下步骤：将各个组分加入到混料机中充分混合均匀即得。
在一种优选的实施方式中，所述石膏基轻质抹灰材料的制备方法，至少包括以下步骤：首先按重量比预配好混合料，然后按重量份将石膏粉、碱性剂、保水剂、混合料、缓凝剂加入到混料机中搅拌均匀，然后加入玻化微珠充分混合均匀后进入成品仓即得。
实施例
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例1
本发明的实施例1提供了一种石膏基轻质抹灰材料，按重量份计，制备原料包括：90份石膏粉、1份碱性剂、0.15份保水剂、0.2份混合料、0.1份缓凝剂、11份玻化微珠。
所述石膏粉为β-半水建筑石膏；所述β-半水建筑石膏的制备步骤为：通过火电厂湿法脱硫工艺得到的脱硫石膏通过振动筛除去较大块的石膏及其杂质，送入间接蒸汽回转窑，间接蒸汽回转窑以1.8MPa的饱和蒸汽作为热源，通过间接转热方式，将蒸汽的热量传递给脱硫石膏，脱硫石膏吸收热量后温度升高，边升温，边脱去其中的游离水；当煅烧温度达到137℃时，脱硫石膏进行煅烧过程，脱去二水石膏的部分结晶水，直到脱去一个半结晶水煅烧完成；然后将脱水后的建筑石膏送入冷却器内，在冷却器内与冷风间接进行热交换，建筑石膏把热量传递给冷却风。冷却后的建筑石膏从冷却器内流出，进入颗粒整形磨，调整颗粒整形磨转盘的转速为45Hz，研磨后的建筑石膏通过机械输送至料仓，即得。
所述β-半水建筑石膏的质量含量为89.38％，标准稠度为0.61。
所述β-半水建筑石膏结晶水含量为6.49％，堆积密度为786g/L，抗折强度为4.37MPa。
所述碱性剂为氢氧化钙。
所述保水剂为羟丙基甲基纤维素；所述羟丙基甲基纤维素的粘度为70000～100000mPa·s。
所述混合料包括触变剂和引气剂；所述触变剂和引气剂的重量比为15：1；所述触变剂的体积密度为600g/L。
所述缓凝剂为酒石酸。
所述羟丙基甲基纤维素购买自浙江中维药业有限公司，型号为HPMC Joinway@SG75000；所述触变剂购买自上海臣启化工科技有限公司的
987；所述引气剂购买自北京弗特恩科技有限公司的AY-02；所述酒石酸购买自河南韩朋实业有限公司；所述玻化微珠购买自浙江旌晟新材料有限公司。
所述石膏基轻质抹灰材料的制备方法，包括以下步骤：首先按重量比预配好混合料，然后按重量份将石膏粉、碱性剂、保水剂、混合料、缓凝剂加入到混料机中搅拌均匀，然后加入玻化微珠充分混合均匀后进入成品仓即得。
对比例1
本发明的对比例1提供一种石膏基轻质抹灰材料，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述触变剂和引气剂的重量比为20：1。
对比例2
本发明的对比例2提供一种石膏基轻质抹灰材料，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述触变剂和引气剂的重量比为15：2。
对比例3
本发明的对比例3提供一种石膏基轻质抹灰材料，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述β-半水建筑石膏的制备步骤中的煅烧温度为142℃；所述β-半水建筑石膏的质量含量为88.31％，标准稠度为0.61；所述β-半水建筑石膏结晶水含量为6.2％，堆积密度为795g/L，抗折强度为4.2MPa。
对比例4
本发明的对比例4提供一种石膏基轻质抹灰材料，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述β-半水建筑石膏的制备步骤中的煅烧温度为145℃，颗粒整形磨转盘的转速为40Hz；所述β-半水建筑石膏的质量含量为89.25％，标准稠度为0.63；所述β-半水建筑石膏结晶水含量为6％，堆积密度为846g/L，抗折强度为3.42MPa。
对比例5
本发明的对比例5提供一种石膏基轻质抹灰材料，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述β-半水建筑石膏的制备步骤中的煅烧温度为153℃，颗粒整形磨转盘的转速为40Hz；所述β-半水建筑石膏的质量含量为86.51％，标准稠度为0.65；所述β-半水建筑石膏结晶水含量为5.86％，堆积密度为850g/L，抗折强度为3.3MPa。
性能测试
1.凝结时间测试
参照GB/T28627-2012《抹灰石膏》的规定进行测试，单位为h，记录数据。
2.保水率测试
参照GB/T28627-2012《抹灰石膏》的规定进行测试，单位为％，记录数据。
3.抗折强度测试
参照GB/T28627-2012《抹灰石膏》的规定进行测试，单位为MPa，记录数据。
4.抗压强度测试
参照GB/T28627-2012《抹灰石膏》的规定进行测试，单位为MPa，记录数据。
5.拉伸粘结强度测试
参照GB/T28627-2012《抹灰石膏》的规定进行测试，单位为MPa，记录数据。
6.体积密度测试
参照GB/T28627-2012《抹灰石膏》的规定进行测试，单位为kg/m3，记录数据。
上述各项性能的标准指标为国家标准GB/T28627-2012《抹灰石膏》中底层抹灰石膏的规定要求。
7.涂布率测试
将500mm宽10mm厚标准木框订到施工现场一个非常平整的墙体表面，横平竖直；将实施例和对比例制备得到的抹灰材料与拌合水混合，配制成10kg石膏基轻质抹灰砂浆，其中，拌合水的用量根据国家标准GB/T28627-2012《抹灰石膏》中的7.4.2.1“标准扩散度用水量的测定”的方法测定，得到标准扩散度用水量是为76％；按照标准施工方法，将砂浆全部抹到标准木框内并刮平，上口平齐；用卷尺测量砂浆长度，计算涂布面积即可得到涂布率。
8.使用开裂、脱粉情况测试
将实施例和对比例制备得到的抹灰材料与拌合水混合，配制成1kg石膏基轻质抹灰砂浆，分别将其涂抹在平整的墙体表面，厚度都为10mm，观察7天内是否出现开裂、脱粉现象。其中，拌合水的用量根据国家标准GB/T28627-2012《抹灰石膏》中的7.4.2.1“标准扩散度用水量的测定”的方法测定，得到标准扩散度用水量是为76％。
表1
从上表数据可知，本发明制备得到的材料的抗折强度、抗压强度、粘结强度均高于要求的指标，具有粘接性能好、强度较高、容易出活等性能优点，使用时对墙面处理简单、无需打灰饼，并且冲筋方便易找平，落地灰少，较高的涂布率，抹灰效率高，保证了墙面的抹灰质量，杜绝传统施工方法下墙体空鼓、开裂、脱粉等质量通病。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。
Claims (7)
1.一种石膏基轻质抹灰材料，其特征在于，按重量份计，制备原料至少包括：80~95份石膏粉、0.5~2份碱性剂、0.1~0.2份保水剂、0.1~0.3份混合料、0.05~0.2份缓凝剂、0~20份玻化微珠；
所述石膏粉为β-半水建筑石膏；所述β-半水建筑石膏的制备步骤为：通过火电厂湿法脱硫工艺得到的脱硫石膏通过振动筛除去较大块的石膏及其杂质，送入间接蒸汽回转窑，间接蒸汽回转窑以1.8MPa的饱和蒸汽作为热源，通过间接转热方式，将蒸汽的热量传递给脱硫石膏，脱硫石膏吸收热量后温度升高，边升温，边脱去其中的游离水；当煅烧温度达到137℃时，脱硫石膏进行煅烧过程，脱去二水石膏的部分结晶水，直到脱去一个半结晶水煅烧完成；然后将脱水后的建筑石膏送入冷却器内，在冷却器内与冷风间接进行热交换，建筑石膏把热量传递给冷却风；冷却后的建筑石膏从冷却器内流出，进入颗粒整形磨，调整颗粒整形磨转盘的转速为45Hz，研磨后的建筑石膏通过机械输送至料仓，即得；
所述混合料包括触变剂和引气剂；所述触变剂和引气剂的重量比为（13~17）：1；所述触变剂的型号为OPTIBENT® 987；所述引气剂的型号为AY-02。
2.根据权利要求1所述一种石膏基轻质抹灰材料，其特征在于，所述碱性剂选自氢氧化钙、氢氧化钠、生石灰中的一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述一种石膏基轻质抹灰材料，其特征在于，所述保水剂选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素中的一种或几种组合。
4.根据权利要求1所述一种石膏基轻质抹灰材料，其特征在于，所述缓凝剂为有机缓凝剂和/或无机缓凝剂。
5.根据权利要求4所述一种石膏基轻质抹灰材料，其特征在于，所述有机缓凝剂选自酒石酸、酒石酸钠、柠檬酸、柠檬酸钾、骨胶、蛋白质中的一种或几种组合。
6.根据权利要求4所述一种石膏基轻质抹灰材料，其特征在于，所述无机缓凝剂选自消石灰、六偏磷酸钠、多聚磷酸钠、磷酸铵中的一种或几种组合。
7.根据权利要求1~6任一所述一种石膏基轻质抹灰材料的制备方法，其特征在于，至少包括以下制备步骤：将各个组分加入到混料机中充分混合均匀即得。
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