CN112645671B - 一种轻质高强保温抹灰石膏砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种轻质高强保温抹灰石膏砂浆及其制备方法。该石膏砂浆包括的组分及各组分重量份为：石膏粉45～70份、活性氧化镁5～8份、硫酸镁1～1.6份、矿物缓凝剂9～40.25份、矿物触变剂0.3～0.9份、保水增稠剂3～5.5份、玻化微珠4.5～18份、水40～70份。本发明的矿物缓凝剂不仅可以延长石膏砂浆凝结时间，还可以起到增加石膏砂浆强度，改善石膏砂浆防水性能的作用，避免了使用盐类、蛋白质类缓凝剂降低石膏砂浆强度的问题。该石膏砂浆还使用了矿物触变剂硅酸镁铝，改善了石膏砂浆的施工性能；活性氧化镁与硫酸镁水化生成镁质胶凝材料，提高了石膏砂浆的强度。本发明还提供该轻质高强保温抹灰石膏砂浆的制备方法。

Description

一种轻质高强保温抹灰石膏砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑抹灰材料技术领域，具体涉及一种轻质高强保温抹灰石膏砂浆及其制备方法。
背景技术
抹灰石膏作为一种生态环保的建筑内墙及顶面的抹灰材料，在国家实施节能减排的计划后开始广受人们的关注。相比传统的水泥抹灰材料，抹灰石膏具有质轻、不出现空鼓开裂、吸湿性好、体积稳定性好、防火性优良等特点而被广泛应用。轻质抹灰石膏的干密度在1000kg/m3以下。相比于普通抹灰石膏，采用轻质抹灰石膏将具有更低的密度，低密度材料也具有更加低的导热系数，水泥抹灰的导热系数通常在0.96W/(m·k)左右，而抹灰石膏一般能达到0.3W/(m·k)以下。较低的导热系数能够起到更好的保温效果，同时也能降低建筑物的能耗。因此，轻质抹灰石膏是现在及将来抹灰材料的主流形式。
然而，石膏具有凝结硬化时间短的缺点，因此需要添加缓凝剂来改善其性能，让石膏浆体保持较长时间的可塑性能，有助于提高石膏砂浆的可操作性以及施工性。公开号为CN105819814A的中国发明专利申请，公开了一种脱硫石膏基机喷保温砂浆及其制备方法，煅烧脱硫石膏粉65～85份，水泥5～10份，矿渣微粉10～20份，触变润滑剂0～2.5份，EPS颗粒0.8～2.2份，可再分散乳胶粉0.4～1份，保水剂0.2～0.8份，α-淀粉0.2～0.8份，石膏缓凝剂0.05～0.35份，聚乙烯醇0.1～0.5份，水50～80份。该砂浆抗压强度为0.32～0.47Mpa，与抹灰石膏要求的强度相差甚远。公开号为CN109437797A的中国发明专利申请，公开了一种矿渣微粉改性磷石膏砂浆，选用工业固废磷石膏为主要原料，矿渣微粉和硅酸盐水泥为激发剂，利用矿渣微粉高活性和高比表面积特点，制得一种抗折和抗压强度达标的矿渣微粉改性磷石膏砂浆，但其凝结时间、施工性能是否可以满足工业化操作尚需进一步地研究。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种石膏砂浆适用的矿物缓凝剂，本发明的第二目的在于提供一种轻质高强保温抹灰石膏砂浆及其制备方法。
为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的轻质高强保温抹灰石膏砂浆，包括的组分及各组分重量份为：石膏粉45～70份、活性氧化镁5～8份、硫酸镁1～1.6份、矿物缓凝剂9～40.25份、矿物触变剂0.3～0.9份、保水增稠剂3～5.5份、玻化微珠4.5～18份、水40～70份。
一般缓凝剂的作用机理是降低溶液中石膏溶出率，离子吸附到石膏表面，形成难溶性化合物限制了石膏离子结晶。缓凝剂在延长浆体凝结时间的同时，会给石膏硬化体的强度带来负面影响。本发明通过添加矿物缓凝剂，不仅可以延长石膏砂浆凝结时间目的，还可以起到增加石膏砂浆强度，避免了使用盐类、蛋白质类缓凝剂降低石膏砂浆强度的问题。
进一步说，本发明使用的石膏粉为建筑脱硫石膏，CaSO4·0.5H2O含量＞60％，2h抗折强度≥3MPa，2h抗压强度≥6MPa。活性氧化镁的平均粒径＜20μm，柠檬酸反应活性指数＜400s。硫酸镁为工业级硫酸镁。矿物缓凝剂为一定比例的超细矿粉、超细粉煤灰、超细硅灰混合制得。其中：超细矿粉的比表面积＞600m2/kg、平均粒径＜15μm；超细粉煤灰的比表面积＞600m2/kg、平均粒径＜15μm；超细硅灰的比表面积＞800m2/kg、平均粒径＜10μm。具体地：超细矿粉、超细粉煤灰、超细硅灰的比例为1：1-4：0.1-0.3。
矿物触变剂为325目白色或浅灰色粉状硅酸镁铝。保水增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚和可再分散乳胶粉的混合物，其比例为1：5。玻化微珠，细度70-90目。
本发明的轻质高强保温抹灰石膏砂浆的制备方法为：1)按重量份数将石膏粉、活性氧化镁、矿物缓凝剂、矿物触变剂、保水增稠剂、玻化微珠混合搅拌均匀；2)按重量份数将硫酸镁与水混合搅拌均匀；3)将步骤2所得混合物加入步骤1所得混合物，边加入边低速搅拌90-120s后，静停15-30s，高速搅拌60-90s，静停15-30s，再继续高速搅拌90-120s，制得该轻质高强保温抹灰石膏砂浆。
更进一步说，制备该砂浆时采用低速搅拌是搅拌叶片的自转速度为140-150r/min，公转速度为57-67r/min。高速搅拌是搅拌叶片的自转速度为275-295r/min，公转速度为115-135r/min。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：
1)利用工业副产石膏作为原料，使得固体废弃物得以最大资源化利用。
2)使用矿物触变剂硅酸镁铝，可大大改善石膏砂浆的施工性能，砌筑性能优异，施工手感更滑爽。
3)使用超细化的矿物材料作为石膏缓凝剂，避免了使用化学缓凝剂给石膏砂浆强度带来的负面影响。同时，超细化的矿物材料可以和石膏粉形成颗粒级配作用，填充于石膏砂浆的孔隙，增加石膏砂浆的密实度，从而提高石膏砂浆的强度和耐水性。超细化矿物材料还可水化生成水化产物，进一步地密实石膏砂浆。
4)镁质胶凝材料进一步增强该石膏砂浆的强度。
5)石膏材料价格低廉，来源广泛。砂浆制备方法简便，可操作性强。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本发明采用的原料脱硫石膏粉购自苏州百事达环保建材有限公司，CaSO4·0.5H2O含量80％，2h抗折强度3.3MPa，2h抗压强度7.1MPa。活性氧化镁购自河北镁神科技股份有限公司，其平均粒径小于20μm，柠檬酸反应活性指数270s。硅酸镁铝购自湖南朋泰高新材料有限公司，2：1型层状硅酸盐结构，为两层硅氧四面体夹一层铝(镁)氧八面体，可改变颗粒间的接触方式，具有良好的润滑性能。超细矿粉由盐城市鼎力新材料有限公司S95级矿粉经球磨机粉磨1h制得，超细粉煤灰由二级粉煤灰经球磨机粉磨1h制得。其余所用原料均为市售产品。
实施例1
该实施例的轻质高强保温抹灰石膏砂浆，包括的组分及各组分重量份为：石膏粉45份、活性氧化镁5份、硫酸镁1份、矿物缓凝剂12份、矿物触变剂0.3份、保水增稠剂3份、玻化微珠4.5份、水40份。
该实施例中的矿物缓凝剂为超细矿粉、超细粉煤灰、超细硅灰1：1：0.1，下述实施例相同。
该砂浆的制备方法包括如下步骤：轻质高强保温抹灰石膏砂浆的制备方法为：1)将称取好的石膏粉、活性氧化镁、矿物缓凝剂、矿物触变剂、保水增稠剂、玻化微珠混合搅拌均匀；2)将称取好的硫酸镁与水混合搅拌均匀；3)将步骤2所得混合物加入步骤1所得混合物，边加入边低速搅拌90-120s后，静停15-30s，高速搅拌60-90s，静停15-30s，再继续高速搅拌90-120s，制得该轻质高强保温抹灰石膏砂浆。
该实施例中低速搅拌是搅拌叶片的自转速度为140-150r/min，公转速度为57-67r/min；高速搅拌是搅拌叶片的自转速度为275-295r/min，公转速度为115-135r/min。下述实施例相同。
实施例2
该实施例的轻质高强保温抹灰石膏砂浆，包括的组分及各组分重量份为：石膏粉55份、活性氧化镁6份、硫酸镁1.1份、矿物缓凝剂15.25份、矿物触变剂0.4份、保水增稠剂3％～5.5份、玻化微珠7份、水50份。
该砂浆的制备方法包括如下步骤：轻质高强保温抹灰石膏砂浆的制备方法为：1)将称取好的石膏粉、活性氧化镁、矿物缓凝剂、矿物触变剂、保水增稠剂、玻化微珠混合搅拌均匀；2)将称取好的硫酸镁与水混合搅拌均匀；3)将步骤2所得混合物加入步骤1所得混合物，边加入边低速搅拌90-120s后，静停15-30s，高速搅拌60-90s，静停15-30s，再继续高速搅拌90-120s，制得该轻质高强保温抹灰石膏砂浆。
实施例3
该实施例的轻质高强保温抹灰石膏砂浆，包括的组分及各组分重量份为：石膏粉65份、活性氧化镁7份、硫酸镁1.2份、矿物缓凝剂23份、矿物触变剂0.6份、保水增稠剂4份、玻化微珠10份、水60份。
该砂浆的制备方法包括如下步骤：轻质高强保温抹灰石膏砂浆的制备方法为：1)将称取好的石膏粉、活性氧化镁、矿物缓凝剂、矿物触变剂、保水增稠剂、玻化微珠混合搅拌均匀；2)将称取好的硫酸镁与水混合搅拌均匀；3)将步骤2所得混合物加入步骤1所得混合物，边加入边低速搅拌90-120s后，静停15-30s，高速搅拌60-90s，静停15-30s，再继续高速搅拌90-120s，制得该轻质高强保温抹灰石膏砂浆。
实施例4
该实施例的轻质高强保温抹灰石膏砂浆，包括的组分及各组分重量份为：石膏粉70份、活性氧化镁7份、硫酸镁1.5份、矿物缓凝剂28.5份、矿物触变剂0.6份、保水增稠剂4.5份、玻化微珠14份、水70份。
该砂浆的制备方法包括如下步骤：轻质高强保温抹灰石膏砂浆的制备方法为：1)将称取好的石膏粉、活性氧化镁、矿物缓凝剂、矿物触变剂、保水增稠剂、玻化微珠混合搅拌均匀；2)将称取好的硫酸镁与水混合搅拌均匀；3)将步骤2所得混合物加入步骤1所得混合物，边加入边低速搅拌90-120s后，静停15-30s，高速搅拌60-90s，静停15-30s，再继续高速搅拌90-120s，制得该轻质高强保温抹灰石膏砂浆。
实施例5
该实施例的轻质高强保温抹灰石膏砂浆，包括的组分及各组分重量份为：石膏粉70份、活性氧化镁8份、硫酸镁1.6份、矿物缓凝剂38份、矿物触变剂0.9份、保水增稠剂5.5份、玻化微珠18份、水70份。
该砂浆的制备方法包括如下步骤：轻质高强保温抹灰石膏砂浆的制备方法为：1)将称取好的石膏粉、活性氧化镁、矿物缓凝剂、矿物触变剂、保水增稠剂、玻化微珠混合搅拌均匀；2)将称取好的硫酸镁与水混合搅拌均匀；3)将步骤2所得混合物加入步骤1所得混合物，边加入边低速搅拌90-120s后，静停15-30s，高速搅拌60-90s，静停15-30s，再继续高速搅拌90-120s，制得该轻质高强保温抹灰石膏砂浆。
性能检测
将上述实施例1至5制备的石膏砂浆进行性能检测，获得的结果如下表1所示。
表1实施例1-5制备的石膏砂浆性能测试
Figure GDA0002961706190000051
通过表1可知，本发明制备的轻质高强保温抹灰石膏砂浆性能均能达到《GB/T28627-2012抹灰石膏》性能要求，本发明制备的石膏砂浆强度高，体积密度小，凝结时间满足施工要求。且进一步按照GBT 5464-2010建筑材料不燃性试验方法以及GB 8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级，本发明制备的石膏砂浆防火性能均能达到A2等级。
实施例6
该实施例的轻质高强保温抹灰石膏砂浆，包括的组分及各组分重量份为：石膏粉65份、活性氧化镁7份、硫酸镁1.2份、矿物缓凝剂23份、矿物触变剂0.6份、保水增稠剂4份、玻化微珠10份、水60份。
该实施例中的矿物缓凝剂为超细矿粉、超细粉煤灰、超细硅灰1：2：0.3。
该砂浆的制备方法包括如下步骤：轻质高强保温抹灰石膏砂浆的制备方法为：1)将称取好的石膏粉、活性氧化镁、矿物缓凝剂、矿物触变剂、保水增稠剂、玻化微珠混合搅拌均匀；2)将称取好的硫酸镁与水混合搅拌均匀；3)将步骤2所得混合物加入步骤1所得混合物，边加入边低速搅拌90-120s后，静停15-30s，高速搅拌60-90s，静停15-30s，再继续高速搅拌90-120s，制得该轻质高强保温抹灰石膏砂浆。
该实施例中低速搅拌是搅拌叶片的自转速度为140-150r/min，公转速度为57-67r/min；高速搅拌是搅拌叶片的自转速度为275-295r/min，公转速度为115-135r/min。下述实施例相同。
实施例7
该实施例的轻质高强保温抹灰石膏砂浆，包括的组分及各组分重量份为：石膏粉65份、活性氧化镁7份、硫酸镁1.2份、矿物缓凝剂23份、矿物触变剂0.6份、保水增稠剂4份、玻化微珠10份、水60份。
该实施例中的矿物缓凝剂为超细矿粉、超细粉煤灰、超细硅灰1：4：0.4。
该砂浆的制备方法包括如下步骤：轻质高强保温抹灰石膏砂浆的制备方法为：1)将称取好的石膏粉、活性氧化镁、矿物缓凝剂、矿物触变剂、保水增稠剂、玻化微珠混合搅拌均匀；2)将称取好的硫酸镁与水混合搅拌均匀；3)将步骤2所得混合物加入步骤1所得混合物，边加入边低速搅拌90-120s后，静停15-30s，高速搅拌60-90s，静停15-30s，再继续高速搅拌90-120s，制得该轻质高强保温抹灰石膏砂浆。
性能检测
将上述实施例6和7制备的石膏砂浆进行性能检测，获得的结果如下表2所示。
表2实施例6和7制备的石膏砂浆性能测试
Figure GDA0002961706190000061
通过表2可知，本发明制备的轻质高强保温抹灰石膏砂浆性能均能达到《GB/T28627-2012抹灰石膏》性能要求，本发明制备的石膏砂浆强度高，体积密度小，凝结时间满足施工要求。且进一步按照GBT 5464-2010建筑材料不燃性试验方法以及GB 8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级，本发明制备的石膏砂浆防火性能均能达到A2等级。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (9)

1.一种轻质高强保温抹灰石膏砂浆，其特征在于：包括的组分及各组分重量份为：石膏粉45～70份、活性氧化镁5～8份、硫酸镁1～1.6份、矿物缓凝剂9～40.25份、矿物触变剂0.3～0.9份、保水增稠剂3～5.5份、玻化微珠4.5～18份、水40～70份。
2.根据权利要求1所述的轻质高强保温抹灰石膏砂浆，其特征在于：所述石膏粉为建筑脱硫石膏，CaSO4·0.5H2O含量＞60%，2h抗折强度≥3MPa，2h抗压强度≥6MPa。
3.根据权利要求1所述的轻质高强保温抹灰石膏砂浆，其特征在于：所述活性氧化镁的平均粒径＜20µm，柠檬酸反应活性指数＜400s；所述硫酸镁为工业级硫酸镁。
4.根据权利要求1所述的轻质高强保温抹灰石膏砂浆，其特征在于：所述矿物缓凝剂是由超细矿粉、超细粉煤灰和超细硅灰混合制得；其中：超细矿粉的比表面积＞600m2/kg、平均粒径＜15µm；超细粉煤灰的比表面积＞600m2/kg、平均粒径＜15µm；超细硅灰的比表面积＞800m2/kg、平均粒径＜10µm；超细矿粉、超细粉煤灰、超细硅灰的质量比为1：1-4：0.1-0.3。
5.根据权利要求1所述的轻质高强保温抹灰石膏砂浆，其特征在于：所述矿物触变剂为325目白色或浅灰色粉状硅酸镁铝。
6.根据权利要求1所述的轻质高强保温抹灰石膏砂浆，其特征在于：所述保水增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚和可再分散乳胶粉的混合物，两者的质量比为1：5。
7.根据权利要求1所述的轻质高强保温抹灰石膏砂浆，其特征在于：所述玻化微珠的细度为70-90目。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的轻质高强保温抹灰石膏砂浆的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，按重量份数将石膏粉、活性氧化镁、矿物缓凝剂、矿物触变剂、保水增稠剂、玻化微珠混合搅拌均匀；
第二步，按重量份数将硫酸镁与水混合搅拌均匀；
第三步，将第二步所得的混合物加入第一步所得的混合物中，边加入边低速搅拌90-120s后，静停15-30s，高速搅拌60-90s，静停15-30s，再继续高速搅拌90-120s，制得该轻质高强保温抹灰石膏砂浆。
9.根据权利要求8所述的轻质高强保温抹灰石膏砂浆的制备方法，其特征在于：在所述的第三步中，低速搅拌时搅拌叶片的自转速度为140-150 r/min，公转速度为57-67r/min；高速搅拌时搅拌叶片的自转速度为275-295 r/min，公转速度为115-135 r/min。
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