CN111606673B - 一种磷石膏保温自流平材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磷石膏保温自流平材料及其制备方法，所述磷石膏保温自流平材料的原料包括：改性磷石膏；所述改性磷石膏为磷石膏与沸石粉的混合。所述改性磷石膏为磷石膏与沸石粉的混合，磷石膏中的酸被沸石中和后得到的磷石膏。除此之外，所述自流平材料还可以包含砂、水泥、重钙、胶粉、减水剂、保水剂、缓凝剂和消泡剂。所述自流平的制备方法简单，可直接用于制备保温自流平砂浆，砂浆流动流平性好、上人时间短，应用于地暖系统中时，可取代复合保温层、豆石混凝土层及找平层，简化目前地暖系统的安装工序和成本。

Description

一种磷石膏保温自流平材料及其制备方法
技术领域
本文涉及建筑材料技术领域，尤指一种磷石膏保温自流平材料及其制备方法。
背景技术
磷石膏是硫酸萃取磷矿制磷酸(湿法磷酸)的副产物，每吨P2O5需要消耗2.6-2.8吨硫酸，产生5吨磷石膏。磷石膏品位高，主要成分二水硫酸钙的含量约为90％左右。但磷石膏的H+、F-含量高，酸性较强，pH为1.5-4.5，严重制约了磷石膏的再利用。目前我国磷石膏的堆存量超过7000万吨，但是利用率只有30％左右，大量堆存的磷石膏不仅占用土地资源，而且会造成环境的二次污染。
地暖系统又称地板辐射采暖系统，是一种先进、舒适、由地面向上辐射散热的取暖系统，通常分为电地暖和传统水地暖，目前最普及的为水地暖系统。地暖系统主要包括结构层、复合保温层(由保温材料、地暖反射膜、地热管道组成)、豆石混凝土层、找平层、地面层。然而，目前的地暖系统的结构复杂，导致安装工序多，成本高，而且豆石混凝土的流动性差，需要二次找平，使得安装工序更加复杂。
石膏是一种多孔建筑材料，具有良好的调节环境温度和湿度的能力。以石膏为基料制备的石膏自流平砂浆属建筑地面自找平材料，流动流平性好，具有施工速度快、周期短、工艺简单、脚感舒适等优点，是地采暖系统填充层的最佳材料。
因此将磷石膏进行改性，降低其酸性，开发出一种可调节温度的石膏自流平砂浆已成为必要。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明的目的是提供一种磷石膏的改性方法及具有保温功能的磷石膏自流平材料。本发明提供的磷石膏改性方法简单，且可直接用于制备保温自流平材料，自流平材料制备的砂浆流动流平性好、上人时间短，应用于地暖系统中时，可取代复合保温层、豆石混凝土层及找平层，简化目前地暖系统的安装工序和成本。
本申请提供了一种磷石膏保温自流平材料，所述磷石膏保温自流平材料的原料包括：改性磷石膏；所述改性磷石膏为磷石膏与沸石粉的混合。
在本发明提供的磷石膏保温自流平材料中，所述磷石膏保温自流平材料的原料按质量份计包括：40-50份改性磷石膏、30-40份砂、7-10份水泥、9-11份重钙、1-3份胶粉、0.08-0.12份减水剂、0.05-0.08份保水剂、0.008-0.012份缓凝剂以及0.04-0.06份消泡剂；可选地，所述磷石膏保温自流平材料由上述原料组成。
在本发明提供的磷石膏保温自流平材料中，所述改性磷石膏为磷石膏与沸石粉的混合，磷石膏中的酸被沸石中和后得到的磷石膏。
在本发明提供的磷石膏保温自流平材料中，所述改性磷石膏的制备包括以下步骤：
取粒径为100-200目，比表面积为500-1000m2/g的天然沸石粉或合成沸石粉；将沸石粉在40-60℃下干燥4-6h；将干燥后的沸石粉与磷石膏混合均匀即得改性磷石膏；可选地，所述改性磷石膏的制备过程为上述步骤。
所述沸石粉与磷石膏的质量比为1:(10-35)；所述磷石膏改性前的pH值为1.5-2.5。
在本发明提供的磷石膏保温自流平材料中，所述砂为河沙或矿砂中的一种或多种；所述砂的级配范围为40-70目砂：70-140目砂＝1:(1-3)。
在本发明提供的磷石膏保温自流平材料中，所述重钙粒度为325-400目。
在本发明提供的磷石膏保温自流平材料中，所述水泥为普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥中的一种或两种，所述水泥强度等级为32.5-52.5。
在本发明提供的磷石膏保温自流平材料中，所述胶粉选自醋酸乙烯/乙烯共聚物和乙烯/丙烯酸枝共聚物中的一种或多种。
在本发明提供的磷石膏保温自流平材料中，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、苯磺酸盐系减水剂、木质素磺酸盐系减水剂、萘系减水剂和三聚氰胺系减水剂中的一种或多种。
在本发明提供的磷石膏保温自流平材料中，所述保水剂选自纤维素醚类保水剂、甲基纤维素类保水剂和羧甲基纤维素钠中的一种或多种。
在本发明提供的磷石膏保温自流平材料中，所述缓凝剂选自缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂、木质素磺酸盐、蛋白质类缓凝剂中的一种或多种；
在本发明提供的磷石膏保温自流平材料中，所述蛋白质类缓凝剂选自骨胶蛋白质缓凝剂和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂。
在本发明提供的磷石膏保温自流平材料中，消泡剂为聚氧化烯衍生物、聚醚类消泡剂、高碳醇脂肪酸酯复合物类消泡剂中的一种或多种。
在本发明提供的磷石膏保温自流平材料中，所述自流平材料的制备方法为按比例称取各原料，并在混合机中混合均匀即可。
在本发明提供的磷石膏保温自流平材料中，所述磷石膏保温自流平材料配置石膏自流平砂浆时，磷石膏保温自流平材料与水的质量比为1:(0.23-0.28)。
本发明将沸石掺入磷石膏中，对磷石膏进行改性，主要由于沸石具有连通孔道，其体积约占沸石球体积的50％，结构成架状，具有较强的离子交换能力。氢离子的直径小于沸石的孔穴通道的直径，容易进入孔穴到达沸石表面，与沸石晶格中的阳离子如K+、Na+、Ca2+等发生交换，将K+、Na+、Ca+置换下来，因此沸石的添加可大大降低磷石膏的酸性。此外，因沸石材料具有的多孔结构，掺入石膏砂浆中可提高砂浆的保温能力。
上述磷石膏改性及自流平砂浆制备方法简单，砂浆使用方法及施工工艺简单，使用时，将所制备的砂浆按重量比加入23％-28％的水，采用搅拌机或人工拌和成具有流动性的砂浆，倾倒于地面上即可。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书、权利要求书中所描述的方案来实现和获得。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明实施例提供了一种磷石膏保温自流平材料，所述磷石膏保温自流平材料的原料包括：改性磷石膏；所述改性磷石膏为磷石膏与沸石粉的混合。
在本发明实施例中，所述磷石膏保温自流平材料的原料按质量份计包括：40-50份改性磷石膏、30-40份砂、7-10份水泥、9-11份重钙、1-3份胶粉、0.08-0.12份减水剂、0.05-0.08份保水剂、0.008-0.012份缓凝剂以及0.04-0.06份消泡剂；可选地，所述磷石膏保温自流平材料由上述原料组成。
在本发明实施例中，所述改性磷石膏为磷石膏与沸石粉的混合，磷石膏中的酸被沸石中和后得到的磷石膏。
在本发明实施例中，所述改性磷石膏的制备包括以下步骤：
取粒径为100-200目，比表面积为500-1000m2/g的天然沸石粉或合成沸石粉；将沸石粉在40-60℃下干燥4-6h；将干燥后的沸石粉与磷石膏混合均匀即得改性磷石膏；可选地，所述改性磷石膏的制备过程为上述步骤。
所述沸石粉与磷石膏的质量比为1:(10-35)；所述磷石膏改性前的pH值为1.5-2.5。
在本发明实施例中，所述砂为河沙或矿砂中的一种或多种；所述砂的级配范围为40-70目砂：70-140目砂＝1:(1-3)。
在本发明实施例中，所述重钙粒度为325-400目。
在本发明实施例中，所述水泥为普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥中的一种或两种，所述水泥强度等级为32.5-52.5。
在本发明实施例中，所述胶粉选自醋酸乙烯/乙烯共聚物和乙烯/丙烯酸枝共聚物中的一种或多种。
在本发明实施例中，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、苯磺酸盐系减水剂、木质素磺酸盐系减水剂、萘系减水剂和三聚氰胺系减水剂中的一种或多种。
在本发明实施例中，所述保水剂选自纤维素醚类保水剂、甲基纤维素类保水剂和羧甲基纤维素钠中的一种或多种。
在本发明实施例中，所述缓凝剂选自缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂、木质素磺酸盐、蛋白质类缓凝剂中的一种或多种；
在本发明实施例中，所述蛋白质类缓凝剂选自骨胶蛋白质缓凝剂和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂。
在本发明实施例中，消泡剂为聚醚类消泡剂、高碳醇脂肪酸酯复合物类消泡剂中的一种或多种。
在本发明实施例中，所述自流平材料的制备方法为按比例称取各原料，并在混合机中混合均匀即可。
在本发明实施例中，所述磷石膏保温自流平材料配置石膏自流平砂浆时，磷石膏保温自流平材料与水的质量比为1:(0.23-0.28)。
在本发明实施例中，所述砂、水泥、重钙、减水剂、保水剂、缓凝剂、消泡剂均为市售材料。
实施例1
称取粒径为120目、比表面积为550m2/g的沸石粉20g，在40℃下干燥2h，掺入380g、pH为2.0的磷石膏中，混合对磷石膏改性。
称取40-70目矿砂100g、70-140目矿砂300g、强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥80g、粒度为325目的重钙110g、瓦克化学5010N胶粉10g；称取瑞士西卡530P减水剂0.8g、日本信越MH300P2保水剂0.5g、瓦克化学缓凝剂P 0.08g、德国明凌P8850消泡剂0.4g作为外加剂；
将以上材料混合搅拌均匀，制得磷石膏基保温自流平材料，将磷石膏基保温自流平材料与水以1：0.25的质量比进行混合，制成磷石膏基保温自流平砂浆。
实施例2
称取粒径为150目、比表面积为680m2/g的沸石粉20g，在48℃下干燥2h，掺入380g、pH为2.2的磷石膏中，混合对磷石膏改性。
称取40-70目河砂120g、70-140目河砂180g、强度等级为42.5的矿渣硅酸盐水泥80g、粒度为350目的重钙100g、瓦克化学5044N胶粉20g；称取浙江龙盛LonS-P(H)减水剂1.0g、日本信越MH2000 YP2保水剂0.5g、西捷集团缓凝剂PE 0.09g、德国明凌P8013消泡剂0.5g作为外加剂。
将以上材料混合搅拌均匀，制得磷石膏基保温自流平材料，将磷石膏基保温自流平材料与水以1：0.23的质量比进行混合，制成磷石膏基保温自流平砂浆。
实施例3
称取取粒径为200目、比表面积为950m2/g的沸石粉30g，在50℃下干燥3h，掺入480g、pH为2.5的磷石膏中，混合对磷石膏改性。
称取40-70目河砂80g、70-140目河砂220g、强度等级为52.5的普通硅酸盐水泥90g；粒度为400目的重钙90g、瓦克化学5544N胶粉20g；称取瑞士西卡530P减水剂1.1g、日本信越MH300P2保水剂0.8g、瓦克化学缓凝剂P 0.12g、德固赛805消泡剂0.6g作为外加剂。
将以上材料混合搅拌均匀，制得磷石膏基保温自流平材料，将磷石膏基保温自流平材料与水以1：28的质量比进行混合，制成磷石膏基保温自流平砂浆。
对比例1
按照实施例1的方法，制备不添加沸石粉的自流平砂浆，其余原料以及制备过程不变。
性能测试
测试上述实施例和对比例磷石膏的pH，结果如表1：
表1
实施例/对比例 磷石膏pH
实施例1 5.2
实施例2 5.8
实施例3 6.1
对比例1 2.0
由表可知，沸石掺入磷石膏中，磷石膏pH增大，因此沸石可有效交换磷石膏中的H+，改善其酸性。
将上述实施例和对比例制备的砂浆与水按照23-28％的重量比混合，采用搅拌机拌和成具有流动性的砂浆，测试砂浆的导热系数，测试结果如表2所示。
表2
砂浆 导热系数(Wm.K)
市售水泥自流平砂浆 0.98
实施例1 0.67
实施例2 0.65
实施例3 0.64
实施例4 0.77
可以看出，本申请实施例的石膏自流平砂浆的导热系数明显较低，说明本申请采用磷石膏作为砂浆的基材，并添加保温材料，能够明显提高砂浆的保温性能，当与地暖配套使用时，可以达到较好的保温效果。
按照标准JC/T 1023-2007《石膏自流平砂浆》，测试上述实施例制备的自流平材料的性能，结果如表3所示。
表3
Figure GDA0002192807840000081
可以看出，本申请实施例1-3制备的自流平材料的各项性能均远高于标准JC/T1023-2007的要求，说明沸石粉的加入不会影响砂浆的基本性能。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种磷石膏保温自流平材料，其中，所述磷石膏保温自流平材料的原料按质量份计由以下组分组成：40-50份改性磷石膏、30-40份砂、7-10份水泥、9-11份重钙、1-3份胶粉、0.08-0.12份减水剂、0.05-0.08份保水剂、0.008-0.012份缓凝剂以及0.04-0.06份消泡剂；所述改性磷石膏为磷石膏与沸石粉的混合，磷石膏中的酸被沸石中和后得到的磷石膏；
所述沸石粉与磷石膏的质量比为1:10-35；所述磷石膏改性前的pH值为1.5-2.5。
2.根据权利要求1所述的磷石膏保温自流平材料，其中，所述改性磷石膏的制备包括以下步骤：
取粒径为100-200目，比表面积为500-1000m2/g的天然沸石粉或合成沸石粉；将沸石粉在40-60℃下干燥4-6h；将干燥后的沸石粉与磷石膏混合均匀即得改性磷石膏。
3.根据权利要求1所述的磷石膏保温自流平材料，其中，所述砂为河沙或矿砂中的一种或多种；所述重钙粒度为325-400目。
4.根据权利要求1所述的磷石膏保温自流平材料，其中，所述水泥为普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥中的一种或两种，所述水泥强度等级为32.5-52.5。
5.根据权利要求1所述的磷石膏保温自流平材料，其中，所述胶粉选自醋酸乙烯/乙烯共聚物和乙烯/丙烯酸枝共聚物中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的磷石膏保温自流平材料，其中，所述减水剂选自聚羧酸系减水剂、苯磺酸盐系减水剂、木质素磺酸盐系减水剂、萘系减水剂和三聚氰胺系减水剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的磷石膏保温自流平材料，其中，所述保水剂选自纤维素醚类保水剂、甲基纤维素类保水剂和羧甲基纤维素钠中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的磷石膏保温自流平材料，其中，所述缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂、木质素磺酸盐、蛋白质类缓凝剂中的一种或多种；
所述蛋白质类缓凝剂选自骨胶蛋白质缓凝剂和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂。
9.根据权利要求1所述的磷石膏保温自流平材料，其中，消泡剂为聚氧化烯衍生物、聚醚类消泡剂、高碳醇脂肪酸酯复合物类消泡剂中的一种或多种。
10.一种权利要求1至9中任一项所述自流平材料的制备方法，其中，制备方法为按比例称取各原料，并在混合机中混合均匀即可。
11.一种石膏自流平砂浆，其中，所述石膏自流平砂浆包含权利要求1至9中任一项所述的磷石膏保温自流平材料和水，磷石膏保温自流平材料与水的质量比为1:0.23-0.28。
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