CN111233414A - 一种耐水轻质型石膏材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐水轻质型石膏材料，按原材料质量份数计，包括以下组分：建筑石膏100份、水泥5‑20份、水70‑95份、玻化微珠50‑60份、防水剂0.2‑0.7份、硅丙乳液0.2‑0.7份、胶粘剂0.2‑0.5份、保水剂0.2‑0.5份、减水剂0.2‑0.7份和缓凝剂0.2‑0.5份。本发明建立硫铝酸盐水泥与石膏复合反应体系，通过多种助剂的复配及其含量配比，在有效降低石膏基材料的干密度同时，保证了石膏基材料的强度，并提高石膏基材料的耐水性，通过测试，大大降低了成品的24h吸水率。

Description

一种耐水轻质型石膏材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑保温材料领域，涉及以石膏为基础材料建筑材料，更涉及一种耐水轻质型石膏材料及其制备方法。

背景技术

建筑行业是我国经济发展的重大产业，研究显示2019年上半年，全国建筑业共计完成总产值10.2万亿元，比去年同期增长7.2％。全国建筑业完成房屋建筑施工面积107.50亿平方米，同比增长2.71％。今后若干年我国仍将致力于城市化人口住房问题和城镇建设问题，住房和城市大型基础公用设施的建设比将加大对建筑材料的需求和加速对中国建筑材料的研究生产。建材是建筑行业的主要组成部分，建材种类的研究和选用对中国的经济发展以及能源和环境的影响起着重要的作用。目前我国建筑行业在无机胶凝材料里用量最大的是水泥胶凝材料，水泥胶凝材料虽然有着不少优点，但对资源、能源的消耗和对环境的危害却非常大：比如天然资源、能源的消耗、以及粉尘和有害气体的排放与污染。并且随着节能建筑推广应用工作的深入，建筑外墙必须采取保温措施才能满足建筑节能的基本要求。建筑外墙保温分为外保温、内保温、自保温，外保温较适合以保温为主的地区，如我国北方；内保温较适合以隔热为主的地区，如我国南方。

石膏因在自然界中的含量丰富、低毒、干燥时不需要相对高的温度和能量等特点，是一种可循环使用、环境负荷小的绿色建材，是一种不燃性材料，被认为是最可能替代水泥的材料。我国石膏矿产资源丰富，天然石膏储备量稳居世界第一，有高达600亿吨的储量，然而，由于常温下建筑石膏溶解度较大，且硬化体疏松多孔，吸水率较高，均造成石膏制品耐水性较差。因此，建筑石膏属于典型的气硬性胶凝材料，其制品难以在潮湿环境中使用，这严重地制约了建筑石膏在工程上大规模与高质量应用。另外，对于轻质石膏，其密度大幅降低，内部孔隙数量增多且连通性较好，因此极易吸收空气中水蒸气，增加导热系数，从而大幅降低保温隔热性能，造成建筑物使用能耗增加。

现阶段，针对建筑石膏耐水性研究取得了一定进展，其改善措施主要有：一方面，通过防水剂在基体中形成憎水膜，降低吸水率，从而提高耐水性；另一方面，掺加硅酸盐水泥或铝酸盐水泥等水硬性胶凝材料以增加硬化体密实度，细化孔径，降低孔隙之间连通性，达到改善耐水性目的。但是，这些措施在轻质石膏耐水性方面缺乏针对性，如铝酸盐水泥为膨胀性、在收缩性硅酸盐水泥系统中适用，但在膨胀性石膏系统中不适用，且忽略了多种方式之间协同优化，优势互补作用。现有石膏硬化体密度1200-1300Kg/m³,虽然加入大量玻化微珠可降低密度，但同时强度大幅度降低，且工作性极差，需水量大幅度提高。

因此，采取有效措施提高轻质石膏耐水性，不仅有利于扩展石膏在潮湿环境中应用领域，还能增强轻质石膏的保温隔热性能，对我国实现建筑石膏大规模、高质量工程应用起到积极的促进作用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐水性轻质石膏，及其制备方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1.一种耐水轻质型石膏材料，按原材料质量份数计，包括以下组分：建筑石膏100份、水泥5-20份、水70-95份、玻化微珠50-60份、防水剂0.2-0.7份、硅丙乳液0.2-0.7份、胶粘剂0.2-0.5份、保水剂0.2-0.5份、减水剂0.2-0.7份和缓凝剂0.2-0.5份。

进一步，按原材料质量份数计，包括以下组分：建筑石膏100份、水泥15份、水80-90份、玻化微珠50-60份、防水剂0.5-0.7份、硅丙乳液0.5-0.7份、胶粘剂0.2-0.5份、保水剂0.2-0.5份、减水剂0.2-0.7份和缓凝剂0.2-0.5份。

进一步，所用建筑石膏为脱硫建筑石膏粉，细度为200μm筛余≤10％。

进一步，所述水泥为硫铝酸盐水泥。

进一步，所述水泥为42.5级硫铝酸盐水泥，比表面积为365m²/kg，标稠用水量0.26，初凝20min，终凝35min，28d抗折强度9.5MPa，28d抗压强度72MPa。

进一步，水采用自来水。

进一步，所述玻化微珠粒径大小为150μm～250μm。

进一步，玻化微珠容重为80-130kg/m³，表面玻化率≥98％，体积吸水率≤15％。

进一步，所述防水剂为水性氢硅油乳液。

防水剂为乳白色黏稠状液体，固含量为30％，pH值为7。

进一步，硅丙乳液为乳白色微带蓝光液体，固含量为46％，pH值为7-9。

进一步，胶粘剂为白色粉末状的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物可再分散乳胶粉，粒径为0.2～2μm，不挥发物含量≥98％，拉伸强度5.6MPa。

进一步，保水剂为白色粉末状羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)，粒径<180μm，10万粘度。

进一步，减水剂为磺化三聚氰胺系减水剂，白色粉末状，减水率为25％，pH值：9-11.4。

进一步，缓凝剂为柠檬酸与骨胶蛋白质按质量比1：2混合而成。

2.一种耐水轻质型石膏材料的制备方法，具体步骤为：

a.先取四分之一到三分之一水量，将硅丙乳液、防水剂、保水剂、减水剂、缓凝剂加入水中快速搅拌一分钟，得到混合液A备用；

b.将建筑石膏、水泥、玻化微珠、胶粘剂进行干混搅拌至混匀，然后将混合液A加入该干混料中，继续搅拌均匀即可。

本发明的有益效果在于：本发明主要在基于建立硫铝酸盐水泥与石膏复合反应体系上，辅以防水剂、硅丙乳液形成复合防水作用，增加水硬性水化产物，并吸附包裹在石膏晶体表面，起到密实硬化体结构，有效降低内部孔隙连通性作用，从而减小石膏基体吸水率、溶解性，提高耐水性；所用防水剂可在孔隙表面形成憎水膜，提高石膏硬化体的表面能，致使外部水分子成凝聚状态而不能渗入毛细孔道内，从而降低石膏吸水率，增加耐水性；掺入的硅丙乳液则可在石膏基体内形成防水膜层，堵塞硬化体中的微毛细孔道，有效降低孔连通性，从而减小吸水率，提高耐水性。另外，玻化微珠能够显著降低石膏基体密度，减小导热系数，具有良好的保温隔热性能；胶粘剂乙烯-醋酸乙烯酯共聚物可再分散乳胶粉则大幅提高石膏的粘结强度，防止从基底中脱落，保证产品质量；保水剂羧甲基纤维素醚则有效提高了石膏胶浆保水性，减小由干燥收缩应力造成的开裂风险；磺化三聚氢胺系减水剂可显著减小标准稠度下石膏胶浆的用水量，后期形成较为致密的硬化体有利于强度增加；复配的缓凝剂中柠檬酸可保证施工的可操作时间，同时骨胶蛋白质则能有效避免强度大幅损失。

具体实施方式

下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

实施例1

以制备本发明耐水型轻质石膏所用建筑石膏100kg为例，所用原材料及其质量如下：

上述的本发明中所用建筑石膏为脱硫建筑石膏粉，细度为200μm筛余≤10％；水泥为42.5级硫铝酸盐水泥，比表面积为365m²/kg，标稠用水量0.26，初凝20min，终凝35min，28d抗折强度9.5MPa，28d抗压强度72MPa，本发明采用硫铝酸盐水泥快速水化硬化、与石膏凝结硬化时间匹配，而其他普硅水泥则凝结硬化缓慢、与石膏不匹配；水采用普通自来水；玻化微珠容重为80-130kg/m3,粒径大小为150μm～250μm，表面玻化率≥98％，体积吸水率≤15％；防水剂为乳白色黏稠状液体，主要组成为水性氢硅油乳液，固含量为30％，pH值为7；硅丙乳液为乳白色微带蓝光液体，固含量为46％，pH值为7-9；胶粘剂为白色粉末状的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)可再分散乳胶粉，粒径为0.2～2μm，不挥发物含量≥98％，拉伸强度5.6MPa；保水剂为白色粉末状羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)，粒径<180μm，10万粘度；减水剂为磺化三聚氰胺系减水剂，白色粉末状，减水率为25％，pH值：9-11.4；缓凝剂为柠檬酸与骨胶蛋白质按质量比1：2混合而成。

制备方法：

a.先取四分之一到三分之一水量，将硅丙乳液、防水剂、保水剂、减水剂、缓凝剂加入水中快速搅拌1-10分钟，得到混合液A备用；

b.将建筑石膏、水泥、玻化微珠、胶粘剂进行干混搅拌2-10分钟至混匀，然后将混合液A加入该干混料中，继续搅拌均匀即可。

搅拌可采用强制式卧式砂浆搅拌机。

本发明主要特点在于建立硫铝酸盐水泥与石膏复合反应体系，增加水硬性水化产物，并吸附包裹在石膏晶体表面，起到密实硬化体结构，有效降低内部孔隙连通性作用，从而减小石膏基体吸水率、溶解性，提高耐水性；硫铝酸盐水泥快速水化硬化、与石膏凝结硬化时间匹配；所用防水剂可在孔隙表面形成憎水膜，提高石膏硬化体的表面能，致使外部水分子成凝聚状态而不能渗入毛细孔道内，从而降低石膏吸水率，增加耐水性；掺入的硅丙乳液则可在石膏基体内形成防水膜层，堵塞硬化体中的微毛细孔道，有效降低孔连通性，从而减小吸水率，提高耐水性。另外，玻化微珠能够显著降低石膏基体密度，减小导热系数，具有良好的保温隔热性能；胶粘剂醋酸乙烯酯-乙烯共聚合物可再分散乳胶粉则大幅提高石膏的粘结强度，防止从基底中脱落，保证产品质量；保水剂羧甲基纤维素醚则有效提高了石膏胶浆保水性，减小由干燥收缩应力造成的开裂风险；磺化三聚氢胺系减水剂可显著减小标准稠度下石膏胶浆的用水量，后期形成较为致密的硬化体有利于强度增加；复配的缓凝剂中柠檬酸可保证施工的可操作时间，同时骨胶蛋白质则能有效避免强度大幅损失。

实施例2

以制备本发明耐水型轻质石膏所用建筑石膏100kg为例，所用原材料及其质量如下：

上述原材料的规格及制备方法与实施例1相同。

实施例3

以制备本发明耐水型轻质石膏所用建筑石膏100kg为例，所用原材料及其质量如下：

上述原材料的规格及制备方法与实施例1相同。

实施例4

以制备本发明耐水型轻质石膏所用建筑石膏100kg为例，所用原材料及其质量如下：

上述原材料的规格及制备方法与实施例1相同。

实施例5

以制备本发明耐水型轻质石膏所用建筑石膏100kg为例，所用原材料及其质量如下：

上述原材料的规格及制备方法与实施例1相同。

实施例6

以制备本发明耐水型轻质石膏所用建筑石膏100kg为例，所用原材料及其质量如下：

上述原材料的规格及制备方法与实施例1相同。

对比例1

以制备一种耐水型轻质石膏所用建筑石膏100kg为例，所用原材料及其质量如下：

上述原材料的规格及制备方法与实施例1相同。

对比例2

以制备一种耐水型轻质石膏所用建筑石膏100kg为例，所用原材料及其质量如下：

上述原材料的规格及制备方法与实施例1相同。

将本发明各实施例级对比例制备的耐水型轻质石膏的进行性能测试，测试结果如表1所示。

表1耐水型轻质石膏的性能

由表1可说明，本发明的耐水型轻质石膏在降低一定干密度的基础上，大幅度降低了轻质石膏材料的吸水率，有利于扩展石膏在潮湿环境中应用领域，还能增强轻质石膏的保温隔热性能，对我国实现建筑石膏大规模、高质量工程应用起到积极的促进作用。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种耐水轻质型石膏材料，其特征在于，按原材料质量份数计，包括以下组分：建筑石膏100份、水泥5-20份、水70-95份、玻化微珠50-60份、防水剂0.2-0.7份、硅丙乳液0.2-0.7份、胶粘剂0.2-0.5份、保水剂0.2-0.5份、减水剂0.2-0.7份和缓凝剂0.2-0.5份。

2.根据权利要求1所述的耐水轻质型石膏材料，其特征在于，按原材料质量份数计，包括以下组分：建筑石膏100份、水泥15份、水80-90份、玻化微珠50-60份、防水剂0.5-0.7份、硅丙乳液0.5-0.7份、胶粘剂0.2-0.5份、保水剂0.2-0.5份、减水剂0.2-0.7份和缓凝剂0.2-0.5份。

3.根据权利要求1所述的耐水轻质型石膏材料，其特征在于，所述水泥为硫铝酸盐水泥。

4.根据权利要求1所述的耐水轻质型石膏材料，其特征在于，所述玻化微珠粒径大小为150μm～250μm。

5.根据权利要求1所述的耐水轻质型石膏材料，其特征在于，所述防水剂为水性氢硅油乳液。

6.根据权利要求1所述的耐水轻质型石膏材料，其特征在于，胶粘剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物可再分散乳胶粉。

7.根据权利要求1所述的耐水轻质型石膏材料，其特征在于，保水剂为白色粉末状羟丙基甲基纤维素醚，粒径<180μm，10万粘度。

8.根据权利要求1所述的耐水轻质型石膏材料，其特征在于，减水剂为磺化三聚氰胺系减水剂。

9.根据权利要求1所述的耐水轻质型石膏材料，其特征在于，缓凝剂为柠檬酸与骨胶蛋白质按质量比1：2混合而成。

10.根据权利要求1-9任一项所述的耐水轻质型石膏材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

a.先取四分之一到三分之一水量，将硅丙乳液、防水剂、保水剂、减水剂、缓凝剂加入水中快速搅拌一分钟，得到混合液A备用；

b.将建筑石膏、水泥、玻化微珠、胶粘剂进行干混搅拌至混匀，然后将混合液A加入该干混料中，继续搅拌均匀即可。