CN114956757B - 一种轻质石膏抹灰砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种轻质石膏抹灰砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及砂浆技术领域，具体公开了一种轻质石膏抹灰砂浆及其制备方法。砂浆包括以下重量份的原料：磷石膏50‑70份、砂20‑30份、钙粉5‑10份、玻化微珠5‑10份、灰钙0‑5份、无机活性粉料15‑20份、防水剂1‑5份、外加剂1‑8份和水20‑50份。按本申请的配方制得的轻质石膏抹灰砂浆具有良好的强度和防水性，可用于用于贴砖处理，可用于潮湿环境，例如厨房、厕所等，能减轻建筑物容重，且其抹灰面积是传统砂浆的1‑1.5倍，节约材料；此外，本申请用磷石膏完全代替水泥，在保证砂浆胶凝性能的同时能减少被磷化工固体废弃物（磷石膏）所堆放的土地面积，节约土地资源，保护环境，且实现了固体废弃物的回收利用。

Description

一种轻质石膏抹灰砂浆及其制备方法
技术领域
本申请涉及砂浆技术领域，更具体地说，它涉及一种轻质石膏抹灰砂浆及其制备方法。
背景技术
抹灰砂浆是应用涂刷在建筑基面上起到找平或者提供保护的一类砂浆的统称。传统的抹灰砂浆为水泥抹灰砂浆，其主要包括水泥、细骨料和水，在建筑工程中，主要用于两方面，一是基础和墙体砌筑，用做块状砌体材料的粘合剂，比如砌毛石、红砖要用水泥砂浆；二是用于室内、外抹灰。水泥具有良好的粘接性和防水性，但是其涂布率小且自重大，增强了建筑物的荷载。
为了提高抹灰砂浆的涂布率、减轻自重、减轻建筑物的荷载，人们研发了石膏轻质抹灰砂浆，其主要包括石膏、骨料和水，但是，轻质抹灰石膏砂浆的强度小，用于贴砖部位时，粘结不牢固，砂浆易被瓷砖等带走；且其防水性也较差，无法用于潮湿环境，如厨房、卫生间等。
发明内容
为了增强轻质石膏砂浆的强度和防水性，本申请提供一种轻质石膏砂浆及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种轻质石膏抹灰砂浆，采用如下的技术方案：
一种轻质石膏抹灰砂浆，包括以下重量份的原料：
磷石膏50-70份、砂20-30份、钙粉5-10份、玻化微珠5-10份、灰钙0-5份、无机活性粉料15-20份、防水剂1-5份、外加剂1-8份和水20-50份。
通过采用上述技术方案，无机活性粉料、磷石膏和灰钙相互配合，可提高砂浆的强度，从而有利于将轻质石膏抹灰砂浆用于贴砖部位；钙粉中的主要成分CaC03可包裹在磷石膏周围，降低磷石膏的溶解度，从而可增强砂浆的耐水性，防水剂可改善砂浆的防水性能，进一步增强砂浆的耐水性，从而使砂浆可用于潮湿环境，例如厕所、厨房等。
本申请中，用磷石膏完全代替传统砂浆中的水泥，在保证砂浆胶凝性能的同时，可减少二氧化碳的排放，有利于保护环境，此外，磷石膏是磷化工固体废弃物，将磷石膏用于砂浆中，可实现废物利用，节约资源。玻化微珠可减少砂浆的重量，且使砂浆具有一定的保温作用。灰钙，主要成分为Ca(OH)2，可调节体系的pH，提供碱性环境，促进火山灰效应，提高砂浆的强度。
本申请中，各组分相互配合，可制得强度高、防水好且具有保温隔热、调节湿度、容重轻的轻质石膏抹灰砂浆，本申请的轻质石膏抹灰砂浆的容重为680-820kg/m3。
优选的，所述无机活性粉料选自高活性微粉、粉煤灰和矿渣中的任意一种。
通过采用上述技术方案，高活性微粉、粉煤灰和矿渣中均含有活性的Al2O3和SiO2，磷石膏主要含CaSO4·2H2O，体系中Al3+与SO4 2-会与Ca2+、H2O结合生成钙矾石，钙矾石能填补石膏水化过程中内部结构网中产生的间隙，从而提高砂浆的强度；此外，SiO2与水形成富硅凝胶，与灰钙(主要成分Ca(OH)2)反应生成C-S-H凝胶，从而可增强砂浆的强度。
优选的，所述无机活性粉料为高活性微粉。
进一步优选，所述高活性微粉主要含Al2O3和SiO2，其中Al2O3占高活性微粉质量的40％-45％，SiO2占高活性微粉质量的42％-47％。
发明人研究发现，对脱硫石膏增强效果明显的粉煤灰和矿渣对磷石膏增强效果并不强。对磷石膏，高活性微粉的对砂浆的增强效果远大于粉煤灰和矿渣。可能的原因是粉煤灰和矿渣中含有大量的CaO，与水反应形成难溶的Ca(OH)2覆盖于未水化的半水石膏颗粒表面，导致水化不完全，影响了早期强度。
优选的，所述磷石膏、高活性微粉和灰钙重量份数之比为(57-66)：(17-20)：(2-5)。进一步优选，所述磷石膏、高活性微粉和灰钙重量份数之比为62：17.5：3.7。
通过采用上述技术方案，磷石膏、高活性微粉和灰钙重量份数之比为(57-66)：(17-20)：(2-5)，此时，砂浆的强度最好，可用于贴砖等。
优选的，所述防水剂选自KH560或KH570。
进一步优选，所述防水剂的质量占磷石膏质量的1.5％-3.7％。
通过采用上述技术方案，防水剂KH560或防水剂KH570会在水化产物表面和间隙中形成防水膜，可以进一步改善砂浆的耐水性能。发明人经检测发现，未添加防水剂时，磷石膏的起始接触角为48°，分别加入防水剂KH560和防水剂KH570反应10-20s后，磷石膏的接触角分别是58°和71°，由此可知，加入防水剂KH560或防水剂KH570，可增强磷石膏的疏水性，从而可增强砂浆的耐水性。此外，更重要的是，与其他防水剂相比，本申请选择的防水剂KH560或防水剂KH570不会损害砂浆的强度。
优选的，所述外加剂包括纤维素、淀粉酶、施工改善剂和缓凝剂。
进一步优选，所述外加剂为纤维素、淀粉酶、施工改善剂和缓凝剂，且所述纤维素、淀粉酶、施工改善剂和缓凝剂的质量比为(3-5)：(1-2)：(1-5)：(2-4)，最优选为4.5：1.7：2.5：3.3。
在砂浆体系中加入纤维素，有利于砂浆增稠，提高砂浆的保水效果。本申请中缓凝剂为糖钙或葡萄糖酸盐。施工改善剂可改善轻质缓凝的施工性能，而糖钙或葡萄糖酸盐与淀粉酶相互配合，可进一步改善轻质缓凝土的施工性能。
本申请中，外加剂占砂浆总量的5-7％，且纤维素、淀粉酶、施工改善剂和缓凝剂的质量比为(3-5)：(1-2)：(1-5)：(2-4)时，可极大的改善砂浆的提高砂浆的粘聚性和施工性，克服了普通砂浆的起壳、空鼓、开裂等通病，减少落料，节省材料，降低成本。
优选的，所述水胶比为0.44-0.56。
本申请中，凝胶材料包括磷石膏和无机活性粉料。水胶比为0.44-0.56，是指水的质量与磷石膏和无机活性粉料总质量的比值为0.44-0.56。体系中的水胶比为0.44-0.56，有利于砂浆施工，有利于改善砂浆的强度。
第二方面，本申请提供一种轻质石膏抹灰砂浆的制备方法，采用如下的技术方案：一种如上所述轻质石膏抹灰砂浆的制备方法，包括如下步骤：
按配方比例，将一半的粉料混合均匀，随后加入砂，混合均匀，加入剩余的一半粉料，同时加入外加剂和防水剂，混合均匀；然后加入玻化微珠，混合均匀，最后加入水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆；
所述粉料是指磷石膏、钙粉、灰钙和无机活性粉料。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、按本申请的配方制得的轻质石膏抹灰砂浆具有良好的强度和防水性，可用于潮湿环境，例如厨房、厕所等，也可以用于贴砖处理；
2、本申请中用磷石膏完全代替水泥，在保证砂浆胶凝性能的同时，能减少被磷化工固体废弃物(磷石膏)所堆放的土地面积，节约土地资源，保护环境，且实现了固体废弃物的有效利用，结节约成本。
3、本申请制得的轻质石膏抹灰砂浆可以减轻建筑物容重，同时其抹灰面积是传统砂浆的1-1.5倍，极大的节约了材料。
4、本申请制得的轻质石膏抹灰砂浆可以调节空气湿度，当外界湿度高于轻质石膏抹灰砂浆相对应的湿度时，轻质石膏抹灰砂浆会吸收水分，从而延缓湿度上升，当外界湿度低于轻质石膏抹灰砂浆相对于的湿度时，轻质石膏抹灰砂浆内的水分向外界扩散，促使内部水分子蒸发，可起到调节控制湿度的作用。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
实施例中，高活性微粉、粉煤灰和矿渣粉的主要成分含量表如下表1所示。
表1
物质 Al2O3/％ SiO2/％ CaO/％
高活性微粉 42.85 44.45 6.53
粉煤灰 26.81 43.55 10.54
矿渣粉 17.89 33.74 39.85
钙粉：300目；
砂：40-120目水洗砂；
玻化微珠：50-80目，闭孔。
实施例
实施例1
一种轻质石膏抹灰砂浆的制备如下：
将2.5kg磷石膏、0.5kg钙粉和1kg粉煤灰加入搅拌机，混合均匀，随后加入2kg砂，混合均匀，再加入2.5kg磷石膏、0.5kg钙粉和1kg粉煤灰，同时加入0.8kg纤维素和0.1kg防水剂KH560，混合均匀；
加入1kg玻化微珠混合均匀，最后加入3.5kg水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆。
实施例2
一种轻质石膏抹灰砂浆的制备如下：
将2.5kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.25kg灰钙和1kg粉煤灰加入搅拌机，混合均匀，随后加入2kg砂，混合均匀，再加入2.5kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.25kg灰钙和1kg粉煤灰，同时加入0.8kg纤维素和0.1kg防水剂KH560，混合均匀；
加入1kg玻化微珠混合均匀，最后加入3.5kg水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆。
实施例3
一种轻质石膏抹灰砂浆的制备如下：
将2.5kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.25kg灰钙和1kg高活性微粉加入搅拌机，混合均匀，随后加入2kg砂，混合均匀，再加入2.5kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.25kg灰钙和1kg高活性微粉，同时加入0.8kg纤维素和0.1kg防水剂KH560，混合均匀；
加入1kg玻化微珠混合均匀，最后加入3.5kg水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆。
实施例4
一种轻质石膏抹灰砂浆的制备如下：
将2.5kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.25kg灰钙和1kg矿渣加入搅拌机，混合均匀，随后加入2kg砂，混合均匀，再加入2.5kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.25kg灰钙和1kg矿渣，同时加入0.8kg纤维素和0.1kg防水剂KH560，混合均匀；
加入1kg玻化微珠混合均匀，最后加入3.5kg水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆。
实施例5
一种轻质石膏抹灰砂浆的制备如下：
将3.5kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.1kg灰钙和0.75kg高活性微粉加入搅拌机，混合均匀，随后加入2kg砂，混合均匀，再加入3.5kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.1kg灰钙和0.75kg高活性微粉，同时加入0.8kg纤维素和0.1kg防水剂KH560，混合均匀；
加入1kg玻化微珠混合均匀，最后加入4.25kg水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆。
实施例6
一种轻质石膏抹灰砂浆的制备如下：
将3.3kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.25kg灰钙和1kg高活性微粉加入搅拌机，混合均匀，随后加入2kg砂，混合均匀，再加入3.3kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.25kg灰钙和1kg高活性微粉，同时加入0.8kg纤维素和0.1kg防水剂KH560，混合均匀；
加入1kg玻化微珠混合均匀，最后加入4.3kg水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆。
实施例7
一种轻质石膏抹灰砂浆的制备如下：
将3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉加入搅拌机，混合均匀，随后加入2kg砂，混合均匀，再加入3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉，同时加入0.8kg纤维素和0.1kg防水剂KH560，混合均匀；
加入1kg玻化微珠混合均匀，最后加入3.975kg水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆。
实施例8
一种轻质石膏抹灰砂浆的制备如下：
将3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉加入搅拌机，混合均匀，随后加入2kg砂，混合均匀，再加入3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉，同时加入0.8kg纤维素和0.1kg防水剂KH570，混合均匀；
加入1kg玻化微珠混合均匀，最后加入3.975kg水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆。
实施例9
一种轻质石膏抹灰砂浆的制备如下：
将3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉加入搅拌机，混合均匀，随后加入2kg砂，混合均匀，再加入3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉，同时加入0.8kg纤维素和0.1kg防水剂KH550，混合均匀；
加入1kg玻化微珠混合均匀，最后加入3.975kg水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆。
实施例10
一种轻质石膏抹灰砂浆的制备如下：
将3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉加入搅拌机，混合均匀，随后加入2kg砂，混合均匀，再加入3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉，同时加入0.8kg纤维素和0.5kg防水剂KH570，混合均匀；
加入1kg玻化微珠混合均匀，最后加入3.975kg水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆。
实施例11
一种轻质石膏抹灰砂浆的制备如下：
将3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉加入搅拌机，混合均匀，随后加入2kg砂，混合均匀，再加入3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉，同时加入0.169kg纤维素、0.169kg淀粉酶、0.169kg施工改善剂、0.169kg缓凝剂和0.1kg防水剂KH570，混合均匀；
加入1kg玻化微珠混合均匀，最后加入3.975kg水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆。
实施例12
一种轻质石膏抹灰砂浆的制备如下：
将3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉加入搅拌机，混合均匀，随后加入2kg砂，混合均匀，再加入3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉，同时加入0.255kg纤维素、0.096kg淀粉酶、0.129kg施工改善剂、0.196kg缓凝剂和0.1kg防水剂KH570，混合均匀；
加入1kg玻化微珠混合均匀，最后加入3.975kg水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆。
实施例13
一种轻质石膏抹灰砂浆的制备如下：
将3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉加入搅拌机，混合均匀，随后加入2kg砂，混合均匀，再加入3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉，同时加入0.0375kg纤维素、0.0142kg淀粉酶、0.0192kg施工改善剂、0.0292kg缓凝剂和0.1kg防水剂KH570，混合均匀；
加入1kg玻化微珠混合均匀，最后加入3.975kg水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆。
实施例14
一种轻质石膏抹灰砂浆的制备如下：
将3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉加入搅拌机，混合均匀，随后加入2kg砂，混合均匀，再加入3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉，同时加入0.255kg纤维素、0.096kg淀粉酶、0.129kg施工改善剂、0.196kg缓凝剂和0.1kg防水剂KH570，混合均匀；
加入1kg玻化微珠混合均匀，最后加入3.18kg水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆。
实施例15
一种轻质石膏抹灰砂浆的制备如下：
将3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉加入搅拌机，混合均匀，随后加入2kg砂，混合均匀，再加入3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉，同时加入0.255kg纤维素、0.096kg淀粉酶、0.129kg施工改善剂、0.196kg缓凝剂和0.1kg防水剂KH570，混合均匀；
加入1kg玻化微珠混合均匀，最后加入4.452kg水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆。
实施例16
一种轻质石膏抹灰砂浆的制备如下：
将3.1kg磷石膏、0.25kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉加入搅拌机，混合均匀，随后加入3kg砂，混合均匀，再加入3.1kg磷石膏、0.5kg钙粉、0.185kg灰钙和0.875kg高活性微粉，同时加入0.255kg纤维素、0.096kg淀粉酶、0.129kg施工改善剂、0.196kg缓凝剂和0.1kg防水剂KH570，混合均匀；
加入0.5kg玻化微珠混合均匀，最后加入4.25kg水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆。
对比例
对比例1
对比例1与实施例7的区别在于，对比例1中不加入高活性微粉，其余均与实施例7保持一致。
对比例2
对比例2与实施例8的区别在于，对比例2中不加入防水剂KH570，其余均与实施例8保持一致。
对比例3
对比例3与实施例8的区别在于，对比例3中用水泥等量代替磷石膏，其余均与实施例8保持一致。
性能检测试验
根据GB/T 28627-2012《建筑石膏》检测实施例1-16和对比例1-3制得的轻质石膏抹灰砂浆的性能，具体检测项目和检测数据如下表2所示。
表2
轻质石膏抹灰砂浆 28天抗压强度/MPa 软化系数
实施例1 21.4 0.78
实施例2 24.1 0.79
实施例3 26.5 0.82
实施例4 22.9 0.76
实施例5 26.1 0.80
实施例6 27.8 0.83
实施例7 28.9 0.84
实施例8 29.0 0.92
实施例9 28.3 0.70
实施例10 29.0 0.85
实施例11 29.3 0.90
实施例12 30.3 0.94
实施例13 29.5 0.88
实施例14 28.7 0.81
实施例15 30.8 0.95
实施例16 30.5 0.91
对比例1 17.5 0.82
对比例2 28.8 0.58
对比例3 28.5 0.85
结合实施例1-2并结合表2可以看出，体系中是否含有灰钙会影响轻质石膏抹灰砂浆的强度。
结合实施例2-4并结合表2可以看出，体系中是加入高活性微粉，得到的轻质石膏抹灰砂浆的强度更好，高活性微粉的对砂浆的增强效果远大于粉煤灰和矿渣，可能的原因是粉煤灰和矿渣中含有大量的CaO，与水反应形成难溶的Ca(OH)2覆盖于未水化的半水石膏颗粒表面，导致水化不完全，影响了强度。
结合实施例5-7并结合表2可以看出，磷石膏、高活性微粉和灰钙的质量比会影响轻质石膏抹灰砂浆的强度，当磷石膏、高活性微粉和灰钙的质量比为62：17.5：3.7时，轻质石膏抹灰砂浆的强度更好。
结合实施例7和对比例1并结合表2可以看出，体系中不加高活性微粉，得到的轻质石膏抹灰砂浆的强度很差，由此可知，高活性微粉与磷石膏配合，可极大的提高体系的强度。
结合实施例7-9并结合表2可以看出，防水剂KH560和防水剂KH570在不影响强度的前提下可提高轻质石膏抹灰砂浆的防水性，但是防水剂KH550加入体系中，会损害体系的防水性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种轻质石膏抹灰砂浆，其特征在于：包括以下重量份的原料：
磷石膏50-70份、砂20-30份、钙粉5-10份、玻化微珠5-10份、灰钙0-5份、无机活性粉料15-20份、防水剂1-5份、外加剂1-8份和水20-50份；所述防水剂选自KH560或KH570，所述防水剂的质量占磷石膏质量的1.5%-3.7%；水胶比为0.44-0.56，凝胶材料包括磷石膏和无机活性粉料，所述外加剂包括纤维素、淀粉酶、施工改善剂和缓凝剂，且所述纤维素、淀粉酶、施工改善剂和缓凝剂的质量比为（3-5）：（1-2）：（1-5）：（2-4）；
所述无机活性粉料选自高活性微粉、粉煤灰和矿渣中的任意一种；
所述高活性微粉主要含Al2O3和SiO2，其中Al2O3占高活性微粉质量的40%-45%，SiO2占高活性微粉质量的42%-47%。
2.根据权利要求1所述的轻质石膏抹灰砂浆，其特征在于：所述无机活性粉料为高活性微粉。
3.根据权利要求1所述的轻质石膏抹灰砂浆，其特征在于：所述磷石膏、高活性微粉和灰钙的重量份数之比为（57-66）：（17-20）：（2-5）。
4.如权利要求1-3中任一项所述的轻质石膏抹灰砂浆的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
按配方比例，将一半的粉料混合均匀，随后加入砂，混合均匀，加入剩余的一半粉料，同时加入外加剂和防水剂，混合均匀；然后加入玻化微珠混合均匀，最后加入水，混合均匀，制得轻质石膏抹灰砂浆；
所述粉料是指磷石膏、钙粉、灰钙和无机活性粉料。
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