CN116514443A - 一种外加剂、轻质抹灰石膏及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种外加剂、轻质抹灰石膏及其制备方法，属于石膏技术领域。该外加剂，包括引气剂和稳定剂。该轻质抹灰石膏，按照重量份数共计1000份计算，包括填料0～500份，保水剂0～10份，缓凝剂0～5份，外加剂0.1～10份，其余为石膏。该轻质抹灰石膏的制备方法，包括以下步骤：依次将石膏粉、填料、保水剂、缓凝剂和外加剂投入混合机中混合得到。本发明提出的外加剂添加至石膏中在不使用轻集料的情况下能够得到轻质抹灰石膏，可缩短混合的时间至4min，内墙施工中减少罩面石膏工序，强度更高。
Description
技术领域
本发明涉及石膏技术领域，具体涉及一种外加剂、轻质抹灰石膏及其制备方法。
背景技术
随着抹灰石膏的不断发展进步，市场上的抹灰石膏逐步向更轻质化发展，随之带动了轻集料的生产和销售。
根据GB/T 28627-2023《抹灰石膏》的标准要求来看，轻质抹灰石膏最大特征在于体积密度小于1 000kg/m3，而石膏作为其主要胶凝材料，其松散堆积密度一般为800kg/m3～1000kg/m，为了使抹灰石膏轻质化，最直接的方法就是添加轻集料。
轻集料主要包括玻化微珠、膨胀珍珠岩、陶粒、浮石、膨胀蛭石等，松散堆积密度一般为60kg/m3～600kg/m3不等，其主要特征一般为内部多孔空腔结构。
玻化微珠凭借绝热、耐火、吸音、环保等诸多优点，成为建筑行业室内轻质抹灰石膏中常用的轻集料，也有地区会使用膨胀珍珠岩、陶粒、浮石等轻质骨料。
现有市售的轻质抹灰石膏，主要为建筑石膏粉(以下简称石膏粉)、玻化微珠以及其他添加剂。实际生产中，砂浆厂先将石膏粉和添加剂混合均匀，再投入玻化微珠继续混合至粉体均匀。一般情况下，使用3m3混合机，混合速度为40r/min转速时，生产1吨轻质抹灰石膏投料和混合过程耗时约25min。
轻质抹灰石膏配方中因加入了玻化微珠作为轻集料，使得工人施工时手感轻便。但是此类轻质抹灰石膏硬化后表面比较粗糙、凹凸不平，工人还需要再批刮1～2遍罩面石膏盖住凹凸层，然后才能开展打底腻子和罩面腻子等施工工序。
总结起来，轻质抹灰石膏加入玻化微珠作为轻集料，其主要弊病有：玻化微珠松散堆积密度仅80kg/m3～200kg/m3，占地面积大，装卸投料粉尘污染大；与石膏等粉体混合时，因密度相差过大，不易搅拌均匀；投料和混合时间长，生产效率低；施工后表面粗糙，要获得细致表面，需多道后续工序；且轻质抹灰石膏强度较低，其抗折干强度一般仅1MPa～1.5MPa；另外，玻化微珠产地主要集中在中原地区，因密度小、体积大，运输成本很高，严重限制了工业副产石膏推广与应用。
因此，如何避免轻质抹灰石膏使用玻化微珠的弊病，是急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种外加剂、轻质抹灰石膏及其制备方法，解决了现有轻质抹灰石膏使用玻化微珠作为轻骨料的技术弊病。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种外加剂，包括引气剂和稳定剂。
进一步地，按照重量份数计算，包括40～60份引气剂和40～60份稳定剂。进一步优选的，所述外加剂为50份引气剂和50份稳定剂。
进一步地，所述引气剂为松香类引气剂、烷基苯磺酸盐类引气剂、皂角苷类引气剂、脂肪醇磺酸盐类引气剂、脂肪醇聚氧乙烯醚类引气剂中的至少一种。进一步优选的，引气剂为松香类引气剂、烷基苯磺酸盐类引气剂、皂角苷类引气剂中的一种。
进一步地，所述稳定剂为淀粉醚、硅酸镁铝、聚乙烯醇、黄原胶、瓜尔胶、可再分散乳胶粉、改性淀粉中的至少一种。进一步优选的，稳定剂为聚乙烯醇、改性淀粉、黄原胶中的一种。
作为一种优选的实施方式，所述外加剂为50份松香类引气剂和50份聚乙烯醇稳定剂，或者50份皂角苷类引气剂和50份改性淀粉稳定剂，或者50份烷基苯磺酸盐类引气剂和50份黄原胶稳定剂。
进一步地，所述外加剂的细度为60目～400目，松散堆积密度为200kg/m3～1000kg/m3，pH值为6～9。进一步优选的，所述外加剂的细度为120目～200目，松散堆积密度为550kg/m3～650kg/m3，pH值为7。
此外，本发明还提出一种轻质抹灰石膏，按照重量份数共计1 000份计算，包括填料0～500份，保水剂0～10份，缓凝剂0～5份、上述外加剂0.1～10份，其余为石膏粉。进一步优选的，填料0～300份，保水剂2～3份，缓凝剂0.5～2份、上述外加剂0.2～2份，其余为石膏粉。
进一步地，所述填料为碳酸钙粉、粉煤灰和矿渣粉中的至少一种，目数在60目～800目。进一步优选的，所述填料为碳酸钙粉，目数在180目～350目，松散堆积密度为1000kg/m3～1 200kg/m3。
进一步地，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚和羟乙基纤维素醚中的至少一种。进一步优选的，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚。
进一步地，所述缓凝剂为动物蛋白类、改性氨基酸类、EDTA和酒石酸中的至少一种。进一步优选的，缓凝剂为改性氨基酸类。
进一步地，所述石膏粉为建筑石膏粉、天然石膏、脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏、盐石膏中的至少一种。进一步优选的，所述石膏为磷石膏，抗折干强度为5.0MPa～8.0MPa，抗压干强度为12.0MPa～18.0MPa。
进一步地，本发明还提出一种上述轻质抹灰石膏的制备方法，包括以下步骤：依次将石膏粉、填料、保水剂、缓凝剂和外加剂投入混合机中混合得到。
进一步地，所述混合速度为40～150r/min转速，混合的时间为4～8min。进一步优选的，所述混合速度为120r/min转速，混合的时间为4min。
本发明提出的外加剂添加至石膏中，在不使用玻化微珠等轻集料的情况下能够得到轻质抹灰石膏。
进一步地，所述轻质抹灰石膏在添加预定水量后，通过机械搅拌的方式获得可供工人施工的石膏砂浆。
进一步地，本申请人意外发现，所述轻质抹灰石膏中在加水搅拌过程中，其外加剂中的引气剂迅速分散，高速搅拌的情况下，在砂浆体系中形成绵密的小气泡。
进一步地，稳定剂溶解后能维持气泡的稳定性，防止气泡炸裂，从而获得具有均匀气孔的抹灰石膏。
进一步地，本申请人通过大量试验证明，形成气泡的多少及气泡的稳定性与外加剂中引气剂和稳定剂的配合比有直接关系。
进一步地，因为砂浆体系中增加的绵密气泡，使得上述未添加轻集料的石膏砂浆，达到了添加玻化微珠等轻集料石膏砂浆的基础技术特征。
进一步地，因为所述外加剂形成的气泡代替了玻化微珠的多孔空腔结构，使所得石膏砂浆体积密度变小。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提出的轻质抹灰石膏制备方法，无需采购玻化微珠；无玻化微珠粉尘污染；生产时投料和混合时间可缩短至4min；内墙施工中减少罩面石膏工序；抗折干强度为1.8MPa～3.0MPa，抗压干强度为3.0MPa～8.0MPa，体积密度小于1 000kg/m3；能促进工业副产石膏的推广与应用；综合成本大幅度降低。
附图说明
图1是本发明实施例4的轻质抹灰石膏制得的石膏试件的图片；
图2是本发明实施例7的轻质抹灰石膏制得的石膏试件的图片。
图3是本发明实施例4和对比例1的轻质抹灰石膏断面图片；
图4是本发明对比例1的轻质抹灰石膏制得的石膏试件批刮罩面石膏后的图片；
图5是本发明实施例4的轻质抹灰石膏制得的石膏试件批刮打底腻子后的图片。
具体实施方式
本具体实施方式提供一种外加剂，包括引气剂和稳定剂。
在某些实施例中，按照重量份数计算，包括40～60份引气剂和40～60份稳定剂。进一步地，所述引气剂为松香类引气剂、烷基苯磺酸盐类引气剂、皂角苷类引气剂、脂肪醇磺酸盐类引气剂、脂肪醇聚氧乙烯醚类引气剂中的至少一种。进一步优选的，引气剂为松香类引气剂、烷基苯磺酸盐类引气剂、皂角苷类引气剂中的一种。所述稳定剂为淀粉醚、硅酸镁铝、聚乙烯醇、黄原胶、瓜尔胶、可再分散乳胶粉、改性淀粉中的至少一种。进一步优选的，稳定剂为聚乙烯醇、改性淀粉、黄原胶中的一种。
进一步地，该外加剂，按照重量份数计算，包括50份引气剂和50份稳定剂；所述外加剂为50份松香类引气剂和50份聚乙烯醇稳定剂，或者所述外加剂为50份皂角苷类引气剂和50份改性淀粉稳定剂，或者所述外加剂为50份烷基苯磺酸盐类引气剂和50份黄原胶稳定剂；所述外加剂的细度为120目～200目，松散堆积密度为550kg/m3～650kg/m3，pH值为7。
本具体实施方式还提出一种轻质抹灰石膏，按照重量份数共计1000份计算，包括填料0～300份，保水剂2～3份，缓凝剂0.5～2份、上述外加剂0.2～2份，其余为石膏粉；进一步地，所述填料为碳酸钙粉、粉煤灰和矿渣粉中的至少一种，目数在60目～800目；进一步地，进一步地，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚和羟乙基纤维素醚中的至少一种。进一步地，所述缓凝剂为动物蛋白类、改性氨基酸类、EDTA和酒石酸中的至少一种。进一步地，所述石膏粉为建筑石膏粉、天然石膏、脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏、盐石膏中的至少一种。
在某些实施例中，所述填料为碳酸钙粉，目数在180目～350目，松散堆积密度为1000kg/m3～1 200kg/m3；所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，保水剂的粘度范围在10000cps～20 000cps，保水率＞90％；所述缓凝剂为改性氨基酸类；所述石膏粉为磷石膏，抗折干强度5.0MPa～8.0MPa，抗压干强度12.0MPa～18.0MPa。
此外，本具体实施方式还提出一种上述轻质抹灰石膏的制备方法，包括以下步骤：依次将石膏粉、填料、保水剂、缓凝剂和外加剂投入混合机中混合得到；所述混合速度为20～150r/min转速，混合时间为4～8min。实现混合的混合机可以是犁刀混合机、螺带混合机、双轴无重力混合机等其中一种，容积为1m3～10m3。打包设备可以是阀口式干粉砂浆包装机和敞口式干粉砂浆包装机。包装袋可以是阀口袋和敞口袋。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下述实施例或者对比例中的填料为碳酸钙粉，目数为325目，松散堆积密度为1 000kg/m3～1 200kg/m3；保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，粘度范围在10 000cps～20 000cps，保水率＞90％；缓凝剂为改性氨基酸类；石膏为磷石膏，抗折干强度为5.0MPa～8.0MPa，抗压干强度为12.0MPa～18.0MPa。
实施例1
本实施例提出一种外加剂，按照重量份数计算，包括50份引气剂和50份稳定剂；所述引气剂为松香类引气剂；所述稳定剂为聚乙烯醇。
本实施例提出的外加剂的细度为120目～200目，松散堆积密度为600kg/m3，pH值为7。
实施例2
本实施例提出一种外加剂，按照重量份数计算，包括50份引气剂、50份稳定剂；所述引气剂为皂角苷类引气剂；所述稳定剂为改性淀粉。
本实施例提出的外加剂的细度为120目～200目，松散堆积密度为550kg/m3，pH值为7。
实施例3
本实施例提出一种外加剂，按照重量份数计算，包括50份引气剂、50份稳定剂；所述引气剂为烷基苯磺酸盐类引气剂；所述稳定剂为黄原胶。
本实施例提出的外加剂的细度为120目～200目，松散堆积密度为650kg/m3，pH值为7。
实施例4
本实施例提出一种轻质抹灰石膏，按照重量份数共计1 000份计算，包括保水剂2.5份，缓凝剂2份，实施例1的外加剂1份，其余为石膏粉；所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚；所述缓凝剂为改性氨基酸类；所述石膏粉为磷石膏。
其制备方法包括以下步骤：依次将石膏粉、保水剂、缓凝剂和外加剂投入混合机中混合得到；所述混合速度为120r/min转速，混合时间为4min，待粉体混匀后，即可打包装袋使用。
实施例5
本实施例提出一种轻质抹灰石膏，按照重量份数共计1 000份计算，包括填料300份，保水剂2.5份，缓凝剂1.5份，实施例1的外加剂1份，其余为石膏粉；所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚；所述缓凝剂为改性氨基酸类；所述石膏粉为磷石膏。
其制备方法包括以下步骤：依次将石膏粉、填料、保水剂、缓凝剂和外加剂投入混合机中混合得到；所述混合速度为120r/min转速，混合时间为4min，待粉体混匀后，即可打包装袋使用。
实施例6
本实施例提出一种轻质抹灰石膏，按照重量份数共计1 000份计算，包括保水剂2.5份，缓凝剂2份，实施例2的外加剂1份，其余为石膏粉；所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚；所述缓凝剂为改性氨基酸类；所述石膏粉为磷石膏。
其制备方法包括以下步骤：依次将石膏粉、保水剂、缓凝剂和外加剂投入混合机中混合得到；所述混合速度为120r/min转速，混合时间为4min，待粉体混匀后，即可打包装袋使用。
实施例7
本实施例提出一种轻质抹灰石膏，按照重量份数共计1 000份计算，包括填料300份，保水剂2.5份，缓凝剂1.5份，实施例2的外加剂1份，其余为石膏粉；所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚；所述缓凝剂为改性氨基酸类；所述石膏粉为磷石膏。
其制备方法包括以下步骤：依次将石膏粉、填料、保水剂、缓凝剂和外加剂投入混合机中混合得到；所述混合速度为120r/min转速，混合时间为4min，待粉体混匀后，即可打包装袋使用。
实施例8
本实施例提出一种轻质抹灰石膏，按照重量份数计算，按照重量份数共计1 000份计算，包括保水剂2.5份，缓凝剂2份，实施例3的外加剂1份，其余为石膏粉；所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚；所述缓凝剂为改性氨基酸类；所述石膏粉为磷石膏。
其制备方法包括以下步骤：依次将石膏粉、保水剂、缓凝剂和外加剂投入混合机中混合得到；所述混合速度为120r/min转速，混合时间为4min，待粉体混匀后，即可打包装袋使用。
实施例9
本实施例提出一种轻质抹灰石膏，按照重量份数计算，按照重量份数共计1 000份计算，包括填料300份，保水剂2.5份，缓凝剂1.5份，实施例3的外加剂1份，其余为石膏粉；所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚；所述缓凝剂为改性氨基酸类；所述石膏粉为磷石膏。
其制备方法包括以下步骤：依次将石膏粉、填料、保水剂、缓凝剂和外加剂投入混合机中混合得到；所述混合速度为120r/min转速，混合时间为4min，待粉体混匀后，即可打包装袋使用。
对比例1
本对比例与实施例9的区别在于，用60份的玻化微珠取代60份填料，具体地，本实施例提出一种轻质抹灰石膏，按照重量份数共计1 000份计算，包括填料240份，60份玻化微珠，保水剂2.5份，缓凝剂1.5份，其余为石膏；所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚；所述缓凝剂为改性氨基酸类；所述石膏粉为磷石膏。
其制备方法包括以下步骤：依次将石膏粉、填料、保水剂、缓凝剂投入混合机中混合，所述混合速度为120r/min转速，投料和混合时间为4min；之后降低混合速度至40r/min转速，再投入玻化微珠继续混合至粉体均匀，为避免玻化微珠混合过程中破碎，所述混合速度为40r/min转速，混合时间为16min。
该对比例中，轻质抹灰石膏所述轻集料为玻化微珠，粒径为40～140目，松散堆积密度为120kg/m3，体积吸水率为40％。
对比例2
本对比例与实施例9的区别仅在于，外加剂中没有稳定剂。
对比例3
本对比例与实施例9的区别仅在于，外加剂中的引气剂为80份，稳定剂为20份。
对比例4
本对比例与实施例9的区别仅在于，外加剂中的引气剂为20份，稳定剂为80份。
相关试验
将实施例4～9和对比例1～4提出的轻质抹灰石膏与水混合制得石膏试件进行性能检测，检测结果如表1和表2所示。
表1各实施例和对比例1的石膏性能测试结果
表2实施例9和各对比例的石膏性能测试结果
从表1可以看出，按照GB/T 28627-2023《抹灰石膏》的标准要求，轻质抹灰石膏的抗折干强度不小于1.0MPa，抗压干强度不小于2.5MPa，体积密度小于1 000kg/m3，实施例4～9的石膏的强度均满足要求，体积密度符合轻质抹灰石膏要求。而对比例1添加玻化微珠，虽然体积密度略低，但强度也较低。
从表2可以看出，对比例2和对比例3在没有稳定剂或稳定剂较少的情况下，轻质抹灰石膏增稠迅速，工作时间短，不能满足施工要求。对比例4引气量不够，湿密度大，施工手感较重，上墙易流挂。说明本发明提出的外加剂技术效果是特定用量的组分共同配合的结果。
实施例4和7的石膏制得石膏试件如图1和2所示，可以看出石膏试件的表面较平滑。
将实施例4和对比例1的石膏砂浆断面如图3所示，左为实施例4，右为对比例1，可以观察到左图内部气孔均匀分散，右图有玻珠及少量大气泡。
对比例1的石膏制得的石膏试件如图4所示，表面粗糙，需要抹罩面石膏处理才可批刮打底腻子，实施例4制得的石膏试件如图5所示，表面平整，批刮打底腻子即可刮平，无需罩面，节省了罩面石膏的材料。
本发明的其他有益效果：
1)减少自然资源利用。既大幅减少对玻化微珠等自然资源的利用，相当于保护了自然生态，同时又提升了对固废石膏的综合利用率，为国家环保做贡献。
2)减少投料和混合时间。一次性投料混匀，用同样3m3搅拌设备生产1吨抹灰石膏砂浆的投料和混合时间缩短至约4min。
3)减少设备清理。再次生产其他干粉砂浆时无需彻底清仓，无需担心玻化微珠污染。
4)广泛增加轻质抹灰石膏强度。在保证施工手感和涂布率情况下，增加砂浆强度。
5)减少内墙抹灰石膏施工工序。减少了批刮罩面石膏工序。
6)降低内墙抹灰施工的综合成本。通过使用一种合成外加剂代替玻化微珠、陶粒等轻集料，生产轻质抹灰石膏，降低轻质抹灰石膏在无玻化微珠地区的材料成本，并且节省了罩面石膏的材料。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种外加剂，其特征在于，包括引气剂和稳定剂。
2.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，按照重量份数计算，包括40～60份引气剂和40～60份稳定剂。
3.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，所述引气剂为松香类引气剂、烷基苯磺酸盐类引气剂、皂角苷类引气剂、脂肪醇磺酸盐类引气剂、脂肪醇聚氧乙烯醚类引气剂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，所述稳定剂为淀粉醚、硅酸镁铝、聚乙烯醇、黄原胶、瓜尔胶、可再分散乳胶粉、改性淀粉中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，所述外加剂的细度为60目～400目，松散堆积密度为200kg/m3～1 000kg/m3，pH值为6～9。
6.一种轻质抹灰石膏，其特征在于，按照重量份数共计1 000份计算，包括填料0～500份，保水剂0～10份，缓凝剂0～5份以及权利要求1～5任一项所述的外加剂0.1～10份，其余为石膏粉。
7.根据权利要求6所述的轻质抹灰石膏，其特征在于，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚和羟乙基纤维素醚中的至少一种；和/或，所述缓凝剂为动物蛋白类、改性氨基酸类、EDTA和酒石酸中的至少一种；和/或，所述填料为碳酸钙粉、粉煤灰和矿渣粉中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的轻质抹灰石膏，其特征在于，所述石膏粉为建筑石膏粉，如天然石膏、脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏、盐石膏等，其中的至少一种。
9.一种权利要求6～8任一项所述的轻质抹灰石膏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：依次将石膏粉、填料、保水剂、缓凝剂和外加剂投入混合机中混合得到。
10.根据权利要求9所述的轻质抹灰石膏的制备方法，其特征在于，所述混合速度为40～150r/min转速，混合时间为4～8min。
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