高性能的石膏基板材粘結砂漿及其製備方法與流程
2023-06-26 23:55:01
本發明涉及建築材料技術領域，尤其涉及一種高性能的石膏基板材粘結砂漿及其製備方法。
背景技術：
水泥基粘結砂漿材料是由水泥、細骨料和水，以及根據需要加入的石灰、活性摻合料或外加劑在現場配成的砂漿；其砂漿用於建築之後，由於其材質成分的原因，其存在乾燥收縮和養護周期長的不足。為了降低上述缺陷，通常採用降低水泥的摻量、減少因水泥凝結固化引起的乾燥收縮，摻入膨脹組份，補償因水泥引起的乾燥收縮等方式來延緩水泥水化熱、抑制乾燥收縮。
但是採用上述改進以後，砂漿材料在使用中自身內聚力、耐水性等方面會相應降低；並且材料的容重和導熱會升高，降低了用於板材之後的品質和效果。更重要地。由於這一類砂漿吸溼量有限，放溼再生能力比較強，調溼性能不理想、難以循環利用，大大降低了水泥基粘結砂漿材料的應用價值。
技術實現要素：
本發明的主要目的在於提供一種強度、收縮率以及調試性能更加優良的高性能石膏基板材粘結砂漿，旨在很好地解決收縮開裂、調溼不足而提升粘結砂漿材料的品質。
為實現上述目的，本發明的高性能的石膏基板材粘結砂漿，由石膏、石英砂、重鈣和功能添加劑按照20～40：50～70：8～10：1～2的質量比例組成；其中，所述功能添加劑由緩凝劑、減水劑、保水劑、引氣劑、纖維、水泥組成，按照1：1～1.5：2～4：0.5～1：0.5～1：2～4的質量比例組成。
本發明還提出一種製備上述高性能的石膏基板材粘結砂漿的方法，包括如下步驟：
按照上述高性能石膏基板材粘結砂漿成分要求獲取原料；
將原料中的緩凝劑、減水劑、保水劑、引氣劑、纖維、水泥混合均勻，得到功能添加劑；
將原料中石膏、石英砂、重鈣粉與所述功能添加劑均勻混合後，加水攪拌。
本發明的砂漿以石膏作為基材，並且以聚合物材料作為主要添加劑，配以優質礦物骨料、填料和天然礦物精製而成；由於石膏具有自身微膨脹、和粘結強度高，所得到的產品具有比較低的收縮率；同時進一步搭配有特異性選擇的功能性添加劑，可使砂漿內形成細小的毛細管通道，有利於水汽與外界交換，增強砂漿的調溼性能。
具體實施方式
本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，做進一步說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
本發明提供一種高性能的石膏基板材粘結砂漿，由石膏、石英砂、重鈣和功能添加劑組成，且各組分中石膏：石英砂：重鈣粉：外加劑的重量比例為20～40：50～70：8～10：1～2；其中，
功能添加劑由緩凝劑、減水劑、保水劑、引氣劑、纖維、水泥組成，且緩凝劑、減水劑、保水劑、引氣劑、纖維、水泥各組分的重量比為1：1～1.5：2～4：0.5～1：0.5～1：2～4。
從上述可以看出，本發明的砂漿以石膏作為基材，並且以聚合物材料作為主要添加劑，配以優質礦物骨料、填料和天然礦物精製而成。石膏基面砂漿，由於石膏具有自身微膨脹、和粘結強度高，所得到的產品具有比較低的收縮率。同時進一步搭配有特異性選擇的功能性添加劑，其中包含的特種引氣劑、保水劑，可使砂漿內形成細小的毛細管通道，有利於水汽與外界交換，增強砂漿的調溼性能。而石膏自身作為膠凝材料，凝結硬化周期短，更有利於施工節點的控制，最終還能大大提高施工效率。
首先，其中作為主料的石膏，本發明中採用滿足gb/t9776-2008要求的建築石膏；優選採用高強α半水石膏，其主要特點為基礎抗壓強度可達40～60mpa，有的甚至達100mpa；具有三方晶系、層狀結構，具有非常良好的功能型活性填料效果，水化速度慢、水化熱低、需水量小、硬化體結構密實。本發明採用其作為砂漿主材一方面是基於其上述特性；另一方面是與β型石膏相比，其內部結構緻密可耐水，本身帶有一定的粘結能力，與其他成分搭配後加水混勻攪拌，晶體相互交叉連接，最終形成分子間的網絡結構，使石膏漿體失去流動性而凝結，整體會具有非常穩固的結構骨架、和塑性強度，能儘可能降低凝固引起的乾燥收縮，摻入膨脹。
進一步在主料石膏之外，本發明砂漿中還搭配有重鈣粉和石英砂；其中，重鈣粉可以選用粗磨碳酸鈣（粒徑>3μm）、細磨碳酸鈣（粒徑1～3μm）、超細碳酸鈣（粒徑0.5～1μm）的一種或幾種。這兩種共同的主料成分，在石膏之外作為填充材料，首先與石膏搭配提升石膏砂漿的韌性，並且其填充的效果可以補充砂漿產品的填充縫隙及提高表面效果，從而降低板材的收縮率；且這兩種屬於中性鹽/氧化物的無機填料，化學和物理性能都趨於穩定，可以用於降低膨化物的係數，以及收縮率，讓其更加穩定，可以延長施工時間。而且，補充作為主料成分添加之後，增加了比表的面積，同時也增大了與其他粘結成分的接觸面，進而提高了砂漿的機械強度。其中，石英砂本身具有的矽含量較大，可以讓砂漿的密度增大，提高水泥的硬度，讓石膏砂漿更加抗壓、抗拉、抗衝擊、耐磨；當然，這兩種作為填充還可以降低砂漿的成本。
進一步在上述主料的基礎上，本發明的石膏粘結砂漿還添加有特定選擇的功能添加劑；功能添加劑中的緩凝劑，用於控制和調整凝結時間和降低攪拌結塊，從而保證各成分之間更能充分地反應結合，還能有利於長時間地保持塑性。本發明中採用的緩凝劑優選為磷酸鹽類石膏緩凝劑、蛋白質類石膏緩凝劑、腐殖酸類石膏緩凝劑的一種或幾種。當然，在實施中優選採用這幾種的結合，蛋白類緩凝的有機成分，分子結構中含有比較多的氨基、羧基等絡合物形成基，與主料成分中的鈣離子結合形成不穩定的絡合物，在水化初期控制液相中凝結濃度，隨著水化過程的進行，這種不穩定的絡合物將自行分解，水化將繼續正常進行，並不影響水泥後期水化。羥基、氨基、羧基均易與水分子通過氫鍵締合，再加上水分子之問的氫鍵締合．使水泥顆粒表面形成了一層穩定的溶劑化水膜．阻止了石膏分子鍵的直接接觸，有利於防止水化。並且蛋白質緩凝在石膏體系中形成膠體，覆蓋在石膏晶體表面，由於對各個晶面生長的抑制沒有選擇性，晶面有充分的時間發育生長，使石膏晶體出現明顯粗化，但晶體形貌並未發生變化，有助於砂漿成分的結構穩定。並且蛋白質類石膏緩凝搭配磷酸鹽緩凝劑、腐殖酸的緩凝劑，產生的無機鹽離子會與石膏發聲表面置換和凝聚作用，在主料凝結硬化過程中產生難溶的膜層；兩種搭配使用各種無機/有機分子鍵，分別會與板材中成分中的無機/有機成分對應具有分子相容性；這種相容性結構，會有效降低了材料內部因納米尺寸效應而發生的聚集，使各類鍵合結構均勻分散在整體材料中，起到納米增強、提高耐久性的作用。
同時，功能添加劑還具有減水劑、保水劑、引氣劑搭配組合。其中，減水劑可為葡萄糖酸鈉或具有類似功能的其它外加劑組合而成；保水劑為甲基纖維素醚、羧甲基纖維素醚、羧丙基甲基纖維素醚或羧已基纖維素醚中的一種或幾種；引氣劑為松香類或磺酸鹽類引氣劑的一種或幾種。
首先，保水劑是各類纖維素醚，是在鹼性條件下，鹼纖維素與不同的醚化劑發生反應，生成的各種纖維素衍生物的總稱；也就是纖維素大分子含氧六元環單元上的羥基，被醚化基團部分取代或者全部取代的產物。添加之後，溶液的黏度會隨著纖維素醚固含量的增加迅速提升；從而最終可以促進石膏、水泥與其他主料之間的粘結力、石膏基質之間的鍵結力，也增強了護面紙與芯材的粘結，從而進一步提高石膏製品的遇火穩定性、抗壓縮強度等性能以及石膏製品的良好的加工性能。並且其融入板材之後，長鏈纖維和聚合結構形態可以提高保水率，防止牆體在乾燥過程中出現裂紋；並且能夠提高牆體強度，以及軟化係數。
其次，粘結砂漿產品的質量以及本發明所要求的調溼功能，與最終的砂漿的孔隙通道相關，固定泡沫量攪拌速度和攪拌時間會影響泡沫漿料的均勻性，進而影響砂漿的泡孔均勻性。因此進一步搭配減水劑和引氣劑，其中減水劑摻入不僅具有良好的助磨作用，而且可顯著提高石膏顆粒和其他成分的吸附能力，改善石膏流變性和硬化體孔結構。並且，本發明採用的減水劑優選可為葡萄糖酸鈉或具有類似功能的其它外加劑組合而成。進一步還搭配有松香類或磺酸鹽類引氣劑，使氣泡之產生微氣泡，降低表觀密度，提高抹灰砂漿的和易性，增加適用面積。最終這幾種功能添加劑搭配使用，可以使砂漿內部形成細小的毛細管通道，有利於水汽與外界交換，從而增強調溼性能。
最終，本發明的砂漿的功能添加劑還有纖維和水泥，其中纖維為混合纖維，長度為3mm～6mm的木纖維或化學纖維混合，其比例為1：2～4；木纖維是由木質化的增厚的細胞壁和具有細裂縫狀紋孔的纖維細胞所構成的機械組織，是構成木質部的主要成分之一，是吸水而不溶於水的天然纖維，具有優異的柔韌性、分散性；化學纖維比如尼龍纖維、玻璃纖維。這些纖維投入到砂漿後，在砂漿攪拌過程中，纖維單絲間的橫向連結經砂漿自身的揉搓和摩擦作用而破壞，形成纖維單絲或網狀結構充分張開，從而實現數量眾多纖維均勻摻入混凝土中的效果，最終可以增強砂漿的抗裂性能和抗流掛性能等。最終，還補充添加有一定的水泥，優選採用的水泥為42.5等級白水泥，搭配輔助少量的水泥，有助於優化粘結性和提升防水性。
本發明在上述高性能石膏基板材粘結砂漿成分的基礎上，還進一步提出一種製備石膏基板材粘結砂漿的方法，包括如下步驟：
s10，按照上述所描述的高性能石膏基板材粘結砂漿成分獲取原料；
s20，將原料中的緩凝劑、減水劑、保水劑、引氣劑、纖維、水泥按照上述規定比例混合均勻，得到功能添加劑；
s30，將石膏、石英砂、重鈣與步驟s20獲得的功能添加劑按照上述規定比例均勻混合，加水攪拌而成。
本發明的上述製備過程，以上述成分為基礎兩步法混勻，方法過程簡單且生成效率快周期短，並且最終製備的砂漿性能上具有良好抗收縮、調溼性能和較短的養護周期。
為使本發明上述高性能的石膏基板材粘結砂漿及製備過程的細節更利於本領域技術人員的理解和實施，以及突出本案製備得到的高性能的石膏基板材粘結砂漿的進步性效果，以下通過具體的實施例來對本案的上述內容進行舉例說明。
實施例1
s10，將滿足上面所描述要求的市售購買的特定緩凝劑（蛋白質石膏緩凝劑與腐殖酸類石膏緩凝劑的對半混合）、減水劑（葡萄糖酸鈉）、保水劑（羧甲基纖維素醚）、引氣劑（磺酸鈉）、纖維（木纖維）、水泥（42.5等級白水泥）按照1：1：2：0.5：0.5：2的重量比例混合均勻，得到功能添加劑；
s20，取gb/t9776-2008要求的建築石膏、重鈣粉、石英砂、及步驟s10製備的功能添加劑按照40：60：10：2的比例均勻混合，加水攪拌。
實施例2
s10，將滿足上面所描述要求的市售購買的特定緩凝劑（蛋白質石膏緩凝劑與磷酸鈣的對半混合）、減水劑（葡萄糖酸鈉）、保水劑（羧丙基甲基纖維素醚）、引氣劑（磺酸鈉）、纖維（木纖維和尼龍纖維按1：3混合）、水泥（42.5等級白水泥）按照1：1.5：4：1：1：4的重量比例混合均勻，得到功能添加劑；
s20，取gb/t9776-2008要求的建築石膏、重鈣粉、石英砂、及步驟s10製備的功能添加劑按照20：50：8：1的比例均勻混合，加水攪拌。
進一步為了驗證本發明製備得到的石膏基輕質節能板產品品質，按照國標進行各項性能測試，結果如下表：
從上述測試的各項重要指標可以看出，尤其是強度和收縮率，相比之下本發明產品具有更好的密實性和綜合性能，可以很好地解決目前收縮開裂；並且在實施中，在不同環境下進行表面溼度測試，砂漿具有比較好的溼度調節性能，具有明顯的技術和經濟效益。
以上僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。