CN115521124A - 防霉防返碱砂浆及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了防霉防返碱砂浆，包括按质量百分比计的如下组份：半水磷石膏90％～97％、防霉助剂1％～3％、防返碱助剂1％～3％、缓凝剂0.05％～2％、减水剂0.05％～2％。本发明还公开了防霉防返碱砂浆的制备方法，包括如下步骤：S1、将缓凝剂、减水剂分别在密闭条件下搅拌翻动，搅拌翻动的同时进行灭菌处理；S2、将经灭菌后的缓凝剂、减水剂与半水磷石膏、防霉助剂、防返碱助剂搅拌混匀，在搅拌混合的同时进行灭菌处理。本发明的方法从有机原料灭菌、砂浆配制过程灭菌、使用过程中通过无机纳米杀菌剂抑菌实现全过程抑菌，并通过添加防返碱剂同时实现磷石膏砂浆的防霉、防返碱性能，较现有技术更为先进、环保。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种防霉防返碱砂浆及制备方法。
背景技术
磷石膏是生产磷酸、磷肥时副产的固体废弃物，每生产1吨磷酸约产生4～5吨磷石膏。从全世界范围来看，磷石膏的年排放量已达到了280兆吨，我国年排放量达到7000多万吨。磷石膏的处置一直以来都是比较棘手的问题，全世界普遍采用三种方式处理磷石膏：直接排放、无害化堆存和磷石膏综合利用。从保护环境和土地资源利用方面来说，直接排放和堆存都不是长久之计、治本之策，将磷石膏应用于建材是磷石膏消纳的重要途径。相较传统建筑材料，磷石膏具备优质防火、保温、隔音、节能、轻质、无甲醛、无碳排放等多种性能，完全满足A类建材要求；用磷石膏做成的建材，天然防火阻燃，耐火等级达到了最高的A1级(即不燃烧性)，在消防领域的使用已经得到认可。
磷石膏用于建材主要是用于磷石膏砌块、磷石膏墙材和磷石膏砂浆(包括保温砂浆、抹灰砂浆、自流平砂浆等)等。磷石膏砂浆具有保温、隔热性好的优点，但是由于磷石膏中通常含有有机质、可溶性磷、可溶性钠盐等杂质，且磷石膏吸水性强，导致磷石膏砂浆涂抹上墙后易发生长霉、返碱事故，返工导致原料和施工成本增加，影响了磷石膏建材产品的形象，从而阻碍了磷石膏砂浆的推广应用。
为了避免磷石膏建材长霉，中国发明专利CN111592786A《一种建筑腻子粉增稠材料及其制备方法》中以磷石膏作为主要原料的腻子粉中加入1-3份的对羟基苯甲酸丁酯为防霉剂；中国发明专利CN111606684A《具有抗菌、防霉及净醛功能的纸面石膏板及其制备方法》中通过添加有机季磷盐类抗菌剂如四羟甲基硫酸磷、四羟烷基氯化磷等实现纸面石膏板的抗菌、防霉效果。这些有机的防霉剂、杀菌剂对人体和环境有危害。为了抑制石膏建材的返碱问题，研究人员也作了大量探索，例如中国发明专利CN108314399A《一种防止返碱的石膏基浇筑砂浆材料及其制备方法》添加由活性氧化硅、消泡剂、纤维素醚、硫酸亚铁、萘磺酸甲醛缩合物钠盐、混合松香、乙二胺四乙酸按照质量比2:2:2:1:1:0.5:0.5混合而成的抑碱剂。虽然对磷石膏建材较为普遍的长霉、返碱问题分别有应对的技术方案，但是同时实现防霉、防返碱功能的磷石膏砂浆尚未见报道。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种绿色防霉防返碱磷石膏砂浆及其制备方法，以克服现有技术的不足，实现消除磷石膏砂浆建材常见的长霉、返碱现象。
根据本发明的一个方面，提供了防霉防返碱砂浆，包括按质量百分比计的如下组份：半水磷石膏90％～97％、防霉助剂1％～3％、防返碱助剂1％～3％、缓凝剂0.05％～2％、减水剂0.05％～2％。
进一步地，所述防霉助剂包括按质量百分比计的如下组份：熟石灰(Ca(OH)2)95％、纳米二氧化钛4％～5％、纳米银0～1％。
进一步地，所述防返碱助剂包括按质量百分比计的如下组份：有机硅憎水剂粉体0.1～1％、硅灰99％～99.9％。
进一步地，所述半水磷石膏为磷化工废渣磷石膏经过加热炒制或者转晶处理得到的含有半个结晶水的半水磷石膏(CaSO4·1/2H2O)。
根据本发明的一个方面，提供了防霉防返碱砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将缓凝剂、减水剂分别在密闭条件下搅拌翻动，搅拌翻动的同时进行灭菌处理；
S2、将经灭菌后的缓凝剂、减水剂与半水磷石膏、防霉助剂、防返碱助剂搅拌混匀，在搅拌混合的同时进行灭菌处理。
所述步骤S1进一步包括将缓凝剂、减水剂分别在密闭状态的小搅拌釜中搅拌翻动，在搅拌翻动下采用紫外灯灭菌，紫外灯设置于搅拌釜内的顶部。
所述步骤S2进一步包括将经灭菌后的缓凝剂、减水剂与半水磷石膏、防霉助剂、防返碱助剂等原料置于大搅拌釜中搅拌混合，在搅拌混合的过程中同时用紫外灯灭菌，紫外灭菌灯设置于大搅拌釜内的顶部。
本发明砂浆是绿色环保的防霉防返碱磷石膏砂浆，以半水磷石膏、防霉助剂、防返碱助剂、缓凝剂、减水剂等为原料，先对缓凝剂、减水剂进行灭菌处理，并在砂浆配制过程中保持灭菌状态，后续使用过程中通过防霉助剂、防返碱助剂的协同作用实现砂浆的防霉、防返碱功能。
发明人对磷石膏建材长霉的研究发现，霉菌主要来源于两份个方面：一是环境空气中的细菌孢子，二是磷石膏建材中的有机添加剂。对于磷石膏砂浆而言，主要是有机的缓凝剂和减水剂。目前磷石膏砂浆常用蛋白质类及氨基酸类缓凝剂，这类缓凝剂对石膏强度影响小，但是却是霉菌的良好营养来源。作为磷石膏建材的添加剂，蛋白类缓凝剂在生产和运输难免受到环境霉菌的污染，在使用过程中，在合适的湿度和温度条件下就容易从砂浆内部生长出来。类似，磷石膏建材常用的减水剂为木质素磺酸盐系、羟基羧酸盐系、糖蜜类和腐殖酸类等，这些有机物也易于生长霉菌。为此，本发明在配制砂浆前，先对缓凝剂和减水剂进行紫外灭菌，可有效避免有机缓凝剂、减水剂上的霉菌带来的长霉隐患。并且在砂浆配制过程中保持紫外杀菌状态，避免配制过程受到环境中的霉菌污染。为了提升磷石膏砂浆的质量，同时消除磷石膏砂浆易长霉、返碱的不足，本发明通过环保防霉剂、防返碱剂的协同使用，同时实现磷石膏砂浆的防霉、防返碱性能。
本发明的有益效果是：(1)按照本发明方法配制的磷石膏砂浆前先将缓凝剂原料进行灭菌处理，避免缓凝剂带入霉菌，在配制过程中进行灭菌处理避免环境中的霉菌污染砂浆；采用纳米二氧化钛和/或纳米银作为防霉杀菌剂，对人体和环境无害。(2)本发明的方法从有机原料灭菌、砂浆配制过程灭菌、使用过程中通过无机纳米杀菌剂抑菌实现全过程抑菌，并通过添加防返碱剂同时实现磷石膏砂浆的防霉、防返碱性能，较现有技术更为先进、环保。
附图说明
图1为本发明一实施方式的防霉防返碱砂浆的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对发明作进一步详细的说明。
实施例1
防霉防返碱砂浆，包括按质量百分比计的如下组份：半水磷石膏90％～97％、防霉助剂1％～3％、防返碱助剂1％～3％、缓凝剂0.05％～2％、减水剂0.05％～2％。
上述半水磷石膏为磷化工废渣磷石膏经过加热炒制或者转晶处理得到的含有半个结晶水的半水磷石膏(CaSO4·1/2H2O)。
上述防霉助剂为熟石灰(Ca(OH)2)、纳米二氧化钛、纳米银的混合物，其组成按质量百分比计为：熟石灰(Ca(OH)2)95％、纳米二氧化钛4％～5％、纳米银0～1％。
上述防返碱助剂为有机硅憎水剂粉体与硅灰的混合物，其组成按质量百分比计为：有机硅憎水剂粉体0.1～1％、硅灰99％～99.9％。
上述缓凝剂可以采用现有技术中磷石膏砂浆常用的是蛋白或者氨基酸类缓凝剂。
上述减水剂可以采用现有技术中的木质素磺酸盐、羟基羧酸盐系、糖蜜类和腐殖酸类减水剂等。
实施例2
图1示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的防霉防返碱砂浆的制备方法。
参照图1，防霉防返碱砂浆的制备方法，包括如下步骤：
S1、将缓凝剂、减水剂分别在密闭条件下搅拌翻动，同时进行灭菌处理：将缓凝剂、减水剂分别置于密闭状态的小搅拌釜中搅拌翻动，在搅拌翻动下采用紫外灯灭菌20～30分钟，紫外灯可以设置于搅拌釜内的顶部。密闭环境可以避免环境大气中的霉菌污染原料。
S2、将经灭菌后的缓凝剂、减水剂与半水磷石膏、防霉助剂、防返碱助剂搅拌混匀，在搅拌混合的同时进行灭菌处理：将经灭菌后的缓凝剂、减水剂与半水磷石膏、防霉助剂、防返碱助剂等原料按实施例1的比例置于大搅拌釜中搅拌混合，在搅拌混合的过程中同时用紫外灯灭菌20～30分钟，紫外灭菌灯设置于大搅拌釜内的顶部。
实施例3
将5kg缓凝剂装入小搅拌釜，密闭、紫外灯照射下搅拌灭菌20min；将5kg减水剂装入小搅拌釜，密闭、紫外灯照射下搅拌灭菌20min；然后将经过灭菌的缓凝剂与减水剂与1600kg半水磷石膏、20kg防霉助剂、20kg防返碱助剂一起装入大搅拌釜，密闭、紫外灯照射下灭菌搅拌20min,然后装袋，得到绿色防霉防返碱砂浆。其中防霉助剂为熟石灰19kg、纳米二氧化钛0.8kg、纳米银0.2kg的混合物，防返碱助剂为有机硅憎水剂粉体0.2kg和硅灰19.8kg的混合物。
实施例4
将5kg缓凝剂装入小搅拌釜，密闭、紫外灯照射下搅拌灭菌25min；将3kg减水剂装入小搅拌釜，密闭、紫外灯照射下搅拌灭菌25min；然后将经过灭菌的缓凝剂与减水剂与1500kg半水磷石膏、25kg防霉助剂、20kg防返碱助剂一起装入大搅拌釜，密闭、紫外灯照射下灭菌搅拌25min,然后装袋，得到绿色防霉防返碱砂浆。其中防霉助剂为熟石灰23.75kg、纳米二氧化钛1.2kg、纳米银0.05kg的混合物，防返碱助剂为有机硅憎水剂粉体0.02kg和硅灰19.98kg的混合物。
实施例5
将6kg缓凝剂装入小搅拌釜，密闭、紫外灯照射下搅拌灭菌20min；将8kg减水剂装入小搅拌釜，密闭、紫外灯照射下搅拌灭菌30min；然后将经过灭菌的缓凝剂与减水剂与1200kg半水磷石膏、25kg防霉助剂、30kg防返碱助剂一起装入大搅拌釜，密闭、紫外灯照射下灭菌搅拌30min,然后装袋，得到绿色防霉防返碱砂浆。其中防霉助剂为熟石灰23.75kg、纳米二氧化钛1.25kg的混合物，防返碱助剂为有机硅憎水剂粉体0.15kg和硅灰29.85kg的混合物。
实施例6
将10kg缓凝剂装入小搅拌釜，密闭、紫外灯照射下搅拌灭菌30min；将8kg减水剂装入小搅拌釜，密闭、紫外灯照射下搅拌灭菌30min；然后将经过灭菌的缓凝剂与减水剂与1300kg半水磷石膏、30kg防霉助剂、30kg防返碱助剂一起装入大搅拌釜，密闭、紫外灯照射下灭菌搅拌30min,然后装袋，得到绿色防霉防返碱砂浆。其中防霉助剂为熟石灰28.5kg、纳米二氧化钛1.38kg、纳米银0.12kg的混合物，防返碱助剂为有机硅憎水剂粉体0.2kg和硅灰10.8kg的混合物。
参考HG/T 3950-2007《抗菌涂料》测试上述砂浆的防霉性能，得到防霉等级达到0级的磷石膏砂浆。通过加速浸出实验测试上述砂浆的防返碱性能，将砂浆按GB/T 28627-2012《抹灰石膏》的要求进行加速浸出实验，具体为：加水配制为40mm*40mm*160mm的条块，并养护7天后将条块竖直放置于500ml-1000ml的烧杯中，加纯水至砂浆条块一半高度(约80mm)，放置一周(期间注意补水)，观察条块顶部是否有白色粉末析出，若有则为返碱，若无则不返碱。检测结果如下表：
| 实施例 | 防霉等级 | 返碱性能 |
| 实施例3 | 0级 | 不返碱 |
| 实施例4 | 0级 | 不返碱 |
| 实施例5 | 0级 | 不返碱 |
| 实施例6 | 0级 | 不返碱 |
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。
Claims (7)
1.防霉防返碱砂浆，其特征在于，包括按质量百分比计的如下组份：半水磷石膏90％～97％、防霉助剂1％～3％、防返碱助剂1％～3％、缓凝剂0.05％～2％、减水剂0.05％～2％。
2.根据权利要求1所述的防霉防返碱砂浆，其特征在于，所述防霉助剂包括按质量百分比计的如下组份：熟石灰(Ca(OH)2)95％、纳米二氧化钛4％～5％、纳米银0～1％。
3.根据权利要求2所述的防霉防返碱砂浆，其特征在于，所述防返碱助剂包括按质量百分比计的如下组份：有机硅憎水剂粉体0.1～1％、硅灰99％～99.9％。
4.根据权利要求1、2或3所述的防霉防返碱砂浆，其特征在于，所述半水磷石膏为磷化工废渣磷石膏经过加热炒制或者转晶处理得到的含有半个结晶水的半水磷石膏。
5.防霉防返碱砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将缓凝剂、减水剂分别在密闭条件下搅拌翻动，搅拌翻动的同时进行灭菌处理；
S2、将经灭菌后的缓凝剂、减水剂与半水磷石膏、防霉助剂、防返碱助剂搅拌混匀，在搅拌混合的同时进行灭菌处理。
6.根据权利要求5所述防霉防返碱砂浆的制备方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括将缓凝剂、减水剂分别在密闭状态的小搅拌釜中搅拌翻动，在搅拌翻动下采用紫外灯灭菌20～30分钟，紫外灯设置于搅拌釜内的顶部。
7.根据权利要求5所述防霉防返碱砂浆的制备方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括将经灭菌后的缓凝剂、减水剂与半水磷石膏、防霉助剂、防返碱助剂等原料置于大搅拌釜中搅拌混合，在搅拌混合的过程中同时用紫外灯灭菌20～30分钟，紫外灭菌灯设置于大搅拌釜内的顶部。
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