CN101830682B - 一种利用建筑垃圾和磷石膏制备的抹灰砂浆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抹灰砂浆，该抹灰砂浆主要由以下原料制成：水泥10％～20％，改性磷石膏20％～30％，建筑垃圾粉料20％～30％，砂30％～40％，激发剂3％～5％，均为质量百分比。该抹灰砂浆的制备方法包括改性磷石膏的制备、建筑垃圾粉料的制备、激发剂的制备和最终产品的制备步骤。本发明对于建筑垃圾高效利用、减少固体废弃物对环境的污染、降低生产成本具有重要的意义，同时提供的抹灰砂浆具有低成本和强度较高的优势。

Description

一种利用建筑垃圾和磷石膏制备的抹灰砂浆

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种利用建筑垃圾和磷石膏制备的抹灰砂浆。

背景技术

抹灰砂浆作为一种常见的干混砂浆被广泛应用，抹灰在一般民用建筑每平方米的建筑面积有3～5m²的内表抹灰，有0.15～0.75m²的外表抹灰。其抹灰的造价约占建筑总造价的10％～15％，从工期上看约占总工期的30％～40％，因而抹灰砂浆对建筑物造价和能否更快地投产销售有着很大地影响。在实际施工过程中，常出现抹灰砂浆工作性差、开裂等问题，生产抹灰砂浆时，采用的原材料大都为天然矿物，使生产成本高。在利用工业废渣方面，常因工业废渣的活性低，而导致其掺量过低或抹灰砂浆性能不能达到国家的相关标准。关于利用工业废渣制备干混砂浆，国内外已有大量研究报道，并有大量文献，例如：

王洪镇等采用水泥、砂粒状骨料、粉状矿物掺和料和独特的外加剂系统，经合理配制可生产出的极具抗裂性的抹灰砂浆产品，特别适用于粉刷各种轻质材料墙体。(参见文献：王洪镇，建筑扰裂干粉抹灰砂浆的研制与应用[J].化学建材，2007，(2)：38-40.)。

钟开红等利用建筑垃圾和钢渣来配制干混砂浆。通过大量试验证明：在超微细化的物理激化和复合外加剂的化学激化作用下，利用建筑垃圾微粉和钢渣微粉复掺，可以配制出M2.5～M20不同强度等级的干混砂浆。同时建筑垃圾微粉和钢渣微粉对砂浆的体积稳定性没有不良影响(参见文献：钟开红，利用建筑垃圾和工业废渣制备干混砂浆的研究[J].广东建筑.2009，(6)：20-23.)。

徐鹏针对传统抹灰砂浆施工性能差、保水性差、黏结强度低以及易开裂等缺点，通过研究保水剂、淀粉醚、憎水剂和聚丙烯纤维对抹灰砂浆性能的影响，研制了一种施工性能好、保水性好、收缩率低、黏结强度高、不易开裂的新型抹灰砂浆，并对外加剂的改善机理进行了讨论(参见文献：徐鹏新.型抗裂抹灰砂浆的研制[J].混凝土.2009，(6)：106-109.)

肖群芳等从研究常用墙体材料吸水特性出发，探讨不同墙体材料所适用的砌筑和抹灰砂浆性能(参见文献：肖群芳，李岩凌，尹帅.普通砌筑与抹灰砂浆的应用研究[J].墙材革新与建筑节能.2009，(7)：54-56.)。

徐州市煤矸石研究所利用干排粉煤灰、水泥、磷石膏、生石灰及激发剂、增强剂、保水剂、调凝剂、膨胀珍珠岩等试制的保温砂浆，硬化后干容重550～650kg/m³，导热系数0.104～0.116W/m·k，抗压强度2～2.5MPa，粘结力0.15～0.25MPa(参见文献：颜承越，张志河.粉煤灰砌筑砂浆和粉煤灰抹灰砂浆应用实例[J].粉煤灰综合利用.1999，(2)：65-68.)。

邯郸市第三建筑工程公司和第四建筑工程公司利用水泥∶粉煤灰∶砂＝1∶1∶4的粉煤灰水泥砂浆，抹屋面找平层，砂浆抗压强度10～16MPa，收缩性与基准砂浆大体相同，节约水泥37％，节约材料费30％。(参见文献：颜承越，张志河.粉煤灰砌筑砂浆和粉煤灰抹灰砂浆应用实例[J].粉煤灰综合利用.1999，(2)：65-68.)。

原联邦德国工程技术人员用60％粉煤灰、10％石灰、30％水泥混合后，加水渍涂于坑道壁上进行老坑道加固和改造，施工方便，又节省费用，每年用于此项工程的粉煤灰达20多万吨。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用建筑垃圾粉料替代水泥，来制备抹灰砂浆，对于建筑垃圾高效利用和环境保护具有重要的意义。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案：

本发明提供的抹灰砂浆，主要由以下原料制成：水泥10％～20％，改性磷石膏20％～30％，建筑垃圾粉料20％～30％，砂30％～40％，激发剂3％～5％，均为质量百分比。

本发明提供的上述的抹灰砂浆，其组分中还有质量百分比为0.2％～0.6％的保水剂，该保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，其粘度为100000Pa.S。

本发明提供的上述的抹灰砂浆，其组分中还有质量百分比为0.1％～0.2％的抗裂剂，该抗裂剂为为聚丙烯纤维。

所述的改性磷石膏可由磷石膏、生石灰和粉煤灰组成，它们按质量比(7～13)∶(3～6)∶1混合均匀后，在80℃下烘干2h，再用球磨机粉磨至比表面积3000～3500cm²/g所得到的。

所述的建筑垃圾粉料可以采用由废弃混凝土分离出的砂浆微粉，粒径≤5mm，在球磨机中粉磨至比表面积2500～3500cm²/g。

所述的激发剂可以采用CaSO₄与Na₂SiO₃·9H₂O的混合物，二者质量比为1∶(2～4)。

本发明提供的上述的抹灰砂浆，其制备方法包括以下步骤：

(1)改性磷石膏的制备：

将磷石膏、石灰和粉煤灰按配比混合均匀后，在80℃下烘2h，然后用球磨机粉磨至比表面积为3000～3500cm²/g；

(2)建筑垃圾粉料的制备：

将废弃混凝土进行破碎、筛分、二次破碎，实现骨料和砂浆的分离，分离出砂浆的粒径≤5mm，在球磨机中粉磨至比表面积2500～3500cm²/g；

(3)激发剂的制备：

按配比将CaSO₄与Na₂SiO₃·9H₂O混合；

(4)抹灰砂浆的制备：

将水泥、砂及上述改性磷石膏、建筑垃圾粉料、激发剂按配方称取，然后将它们混合均匀，粉磨至比表面积3500～4500cm²/g，得到所述抹灰砂浆；或者，将水泥、砂及上述改性磷石膏、建筑垃圾粉料、激发剂、保水剂和抗裂剂按配方称取，然后将它们混合均匀，粉磨至比表面积3500～4500cm²/g，得到所述抹灰砂浆。

本发明还可以将上述制备的原料，先按水泥15％、改性磷石膏25％、建筑垃圾粉料20％、砂35％、激发剂4.6％、保水剂0.3％和抗裂剂0.1％称取，均为质量百分比，然后将它们混合均匀，粉磨至比表面积3500cm²/g，得到所述抹灰砂浆。

本发明还可以将上述制备的原料，先按水泥20％、改性磷石膏20％、建筑垃圾粉料25％、砂30％、激发剂4.5％、保水剂0.3％和抗裂剂0.2％称取，均为质量百分比，然后将它们混合均匀，粉磨至比表面积4500cm²/g，得到所述抹灰砂浆。

本发明中各原材料的作用为：水泥用适量的水拌和后，熟料中的C₂S、C₃S、C₃A和C₄AF立即与水发生化学反应，即可形成能够粘结砂石等集料的可塑性浆体，随后通过凝结硬化逐渐变成具有强度的石柱体，并能将散粒状材料胶接成为整体。改性磷石膏进过研磨，细度和颗粒形态发生了改变，二水石膏转变为半水石膏，可以起到缓凝作用，热处理后石膏晶体的晶型结构和矿物构成发生改变，从而具备胶凝性能，同时改性磷石膏对石灰的消化起抑制作用，加入改性磷石膏后，能降低石灰的消解温度和延长消化时间，限制石灰消化时体积的膨胀。建筑垃圾粉料中含有未水化的水泥和水化产物等，在激发剂的作用下，与水可以进行水化反应和二次水化反应，提高体系的强度。砂作为集料，也和水化产物发生作用，产生一定的强度。生石灰粉可代替石灰膏用于拌制抹灰砂浆，除可以节约石灰外，同时可省去化灰池设置和生石灰块淋制石灰膏作业，加快石灰的“熟化”时间。激发剂可以提供SO₄ ^2-和Ca²⁺，与溶解于液相的活性Al₂O₃反应生成稳定的钙矾石，从而有利于Ca²⁺扩散到颗粒内部，与内部活性Al₂O₃和SiO₂反应，提高活性激发的程度。Na₂SiO₃·9H₂O水解后还可提高溶液中的OH^-浓度，促使网状结构的破解，加速其水化反应。保水剂使砌筑砂浆有一定的保水率，可以保证水泥等胶凝材料更充分的进行水化反应。抗裂剂能够提高抹灰砂浆体系的弹性，同时具有一定的保水作用，保证抹灰砂浆不会开裂。

本发明与现有技术相比具有以下的主要优点：

1.采用机械研磨和热处理对磷石膏进行改性，可以改变磷石膏的细度、颗粒形态、石膏的晶型结构和矿物成分，使磷石膏具有胶凝性能，替代天然石膏，降低生产成本。

2.采用经过预处理后得到的由废弃混凝土分离出的砂浆微粉，替代部分水泥，既高效利用了建筑垃圾，又降低了生产成本。

3.采用由CaSO₄与Na₂SiO₃·9H₂O组成的激发剂，可以促进钙矾石等水化产物的形成，提高砂浆的强度。

4.采用纤维素醚作为保水剂，可以使砂浆具有一定的保水性，保证水泥有足够的时间水化，提高砂浆的弹性，减少开裂，改善砂浆的工作性。

具体实施方式：

本发明在保证抹灰砂浆性能满足国家标准的条件下，利用建筑垃圾粉料作为掺合料，利用建筑垃圾粉料替代水泥和采用化工厂的副产品磷石膏替代天然石膏来制备满足国家标准要求的抹灰砂浆，采用激发剂对掺合料的活性进行激发，提高掺合料的活性。

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

1.建筑垃圾微粉的制备：将废弃混凝土进行破碎、筛分、二次破碎后，可以实现骨料和砂浆的分离，砂浆粉料粒径≤5mm，在球磨机中研磨至比表面积为3000cm²/g，化学成分见表1。

2.改性磷石膏的制备：将磷石膏、生石灰和粉煤灰按质量比12∶5∶1混合均匀后，在80℃下烘干2h，再用球磨机粉磨至比表面积3000cm²/g，得改性磷石膏，化学成分见表1。其中磷石膏的放射性均符合《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)的相关要求。

3.激发剂为CaSO₄与Na₂SiO₃·9H₂O按质量比为1∶4混合所得。

4.按各原材料所占重量百分比为：水泥15％，改性磷石膏25％，建筑垃圾粉料20％，砂35％，激发剂：4.6％，保水剂：0.3％，抗裂剂：0.1％，选取原料，将各原材料混合均匀，得抹灰砂浆。

5.上述抹灰砂浆的应用：将上述抹灰砂浆按水灰比为0.6，加水。由表2可知，砌筑砂浆的各项性能满足《蒸压加气混凝土用砌筑砂浆与抹面砂浆》(JC890-2001)的相关要求。

实施例2：

1.建筑垃圾微粉的制备：将废弃混凝土进行破碎、筛分、二次破碎后，可以实现骨料和砂浆的分离，砂浆粉料粒径≤5mm，在球磨机中粉磨至比表面积为3500cm²/g。

2.改性磷石膏的制备：将磷石膏、生石灰和粉煤灰按质量比13∶6∶1混合均匀后，在80℃下烘干2h，再用球磨机粉磨至比表面积3000cm²/g，得改性磷石膏。其中磷石膏的放射性均符合《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)的相关要求。

3.激发剂为CaSO₄与Na₂SiO₃·9H₂O按质量比为1∶2混合所得。

4.按各原材料所占重量百分比为：水泥10％，改性磷石膏20％，建筑垃圾粉料25％，砂40％，激发剂：4.5％，保水剂：0.3％，抗裂剂：0.2％，选取原料，将各原材料混合均匀，得抹灰砂浆。

实施例3：

1.建筑垃圾微粉的制备：将废弃混凝土进行破碎、筛分、二次破碎后，可以实现骨料和砂浆的分离，砂浆粉料粒径≤5mm，在球磨机中粉磨至比表面积为3000cm²/g。

2.改性磷石膏的制备：将磷石膏、生石灰和粉煤灰按质量比8∶4∶1混合均匀后，在80℃下烘干2h，再用球磨机粉磨至比表面积3300cm²/g，得改性磷石膏。其中磷石膏的放射性均符合《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)的相关要求。

3.激发剂为CaSO₄与Na₂SiO₃·9H₂O按质量比为1∶3混合所得。

4.按各原材料所占重量百分比为：水泥12％，改性磷石膏23％，建筑垃圾粉料25％，砂36％，激发剂：3.7％，保水剂：0.15％，抗裂剂：0.15％，选取原料，将各原材料混合均匀，得抹灰砂浆。

实施例4：

1.建筑垃圾微粉的制备：将废弃混凝土进行破碎、筛分、二次破碎后，可以实现骨料和砂浆的分离，砂浆粉料粒径≤5mm，在球磨机中粉磨至比表面积为3300cm²/g。

2.改性磷石膏的制备：将磷石膏、生石灰和粉煤灰按质量比10∶6∶1混合均匀后，在80℃下烘干2h，再用球磨机粉磨至比表面积3300cm²/g，得改性磷石膏。其中磷石膏的放射性均符合《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)的相关要求。

3.激发剂为CaSO₄与Na₂SiO₃·9H₂O按质量比为1∶2混合所得。

4.按各原材料所占重量百分比为：水泥16％，改性磷石膏25％，建筑垃圾粉料20％，砂35％，激发剂：3.7％，保水剂：0.2％，抗裂剂：0.1％，选取原料，将各原材料混合均匀，得抹灰砂浆。

实施例5：

1.除实例1-4中的原料外，掺入3％的生石灰，粉磨至比表面积为3000cm²/g。

2.按各原材料所占重量百分比为：水泥15％，改性磷石膏22％，建筑垃圾粉料23％，砂32％，激发剂：4.6％，生石灰3％，保水剂：0.3％，抗裂剂：0.2％，选取原料，将各原材料混合均匀，得抹灰砂浆。

原材料的制备方法同实例1-4。

实施例6：

1.除实例1-4中的原料外，掺入5％的生石灰，粉磨至比表面积为3300cm²/g。

2.按各原材料所占重量百分比为：水泥18％，改性磷石膏20％，建筑垃圾粉料20％，砂32％，激发剂：4.5％，生石灰5％，保水剂：0.4％，抗裂剂：0.1％，选取原料，将各原材料混合均匀，得抹灰砂浆。

原材料的制备方法同实例1-4。

附表

表1建筑垃圾微粉的化学分析

表2抹灰砂浆的性能

Claims (8)

1.一种抹灰砂浆，其特征是该抹灰砂浆主要由以下原料制成：水泥10％～20％，改性磷石膏20％～30％，建筑垃圾粉料20％～30％，砂30％～40％，激发剂3％～5％，均为质量百分比；所述的改性磷石膏由磷石膏、生石灰和粉煤灰组成，它们按质量比(7～13)∶(3～6)∶1混合均匀后，在80℃下烘干2h，再用球磨机粉磨至比表面积3000～3500cm²/g所得到的。

2.根据权利要求1所述的抹灰砂浆，其特征在于还有质量百分比为0.2％～0.6％的保水剂，该保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，其粘度为100000Pa.S。

3.根据权利要求1所述的抹灰砂浆，其特征在于还有质量百分比为0.1％～0.2％的抗裂剂，该抗裂剂为聚丙烯纤维。

4.根据权利要求1所述的抹灰砂浆，其特征在于：所述的建筑垃圾粉料为由废弃混凝土分离出的砂浆微粉，粒径≤5mm，在球磨机中粉磨至比表面积2500～3500cm²/g。

5.根据权利要求1所述的抹灰砂浆，其特征在于：激发剂为CaSO₄与Na₂SiO₃·9H₂O的混合物，二者质量比为1∶(2～4)。

6.一种抹灰砂浆的制备方法，其特征在于所述抹灰砂浆为权利要求1至5中任一权利要求所述的抹灰砂浆，其制备方法包括以下步骤：

(1)改性磷石膏的制备；

将磷石膏、石灰和粉煤灰按配比混合均匀后，在80℃下烘2h，然后用球磨机粉磨至比表面积为3000～3500cm²/g；

(2)建筑垃圾粉料的制备：

将废弃混凝土进行破碎、筛分、二次破碎，实现骨料和砂浆的分离，分离出砂浆的粒径≤5mm，在球磨机中粉磨至比表面积2500～3500cm²/g；

(3)激发剂的制备：

按配比将CaSO₄与Na₂SiO₃·9H₂O混合；

(4)抹灰砂浆的制备：

将水泥、砂及上述改性磷石膏、建筑垃圾粉料、激发剂按配方称取，然后将它们混合均匀，研磨至比表面积3500～4500cm²/g，得到所述抹灰砂浆，

或者，将水泥、砂及上述改性磷石膏、建筑垃圾粉料、激发剂、保水剂和抗裂剂按配方称取，然后将它们混合均匀，粉磨至比表面积3500～4500cm²/g，得到所述抹灰砂浆。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于先按水泥15％、改性磷石膏25％、建筑垃圾粉料20％、砂35％、激发剂4.6％、保水剂0.3％和抗裂剂0.1％称取，均为质量百分比，然后将它们混合均匀，粉磨至比表面积3500cm²/g，得到所述抹灰砂浆。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于先按水泥20％、改性磷石膏20％、建筑垃圾粉料25％、砂30％、激发剂4.5％、保水剂0.3％和抗裂剂0.2％称取，均为质量百分比，然后将它们混合均匀，粉磨至比表面积4500cm²/g，得到所述抹灰砂浆。