CN103723977B

CN103723977B - 一种固废复合无机饰面砂浆及其制备方法

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Publication number: CN103723977B
Application number: CN201310648032.8A
Authority: CN
Inventors: 武传金; 吴永津; 陆云峰; 杨刚; 金强
Original assignee: Upper Hypon Smelting Slag Comprehensive Exploitation Industrial Co Ltd; MCC Baosteel Technology Services Co Ltd
Current assignee: Upper Hypon Smelting Slag Comprehensive Exploitation Industrial Co Ltd; MCC Baosteel Technology Services Co Ltd
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2033-12-04
Also published as: CN103723977A

Abstract

本发明提供一种固废复合无机饰面砂浆及其制备方法，属于建筑墙体装饰材料技术领域。本发明中的一种固废复合无机饰面砂浆，其原料按重量份计，包括如下组分：型砂：50~60份，微粉：15~25份，水泥：15~25份，有机硅憎水剂：0.3~1.5份，羟丙基甲基纤维素醚：0.2~0.5份，水：适量。该产品作为一种低碳生态环保建筑材料，性能优越，解决了饰面砂浆泛碱难题，能够取代目前常用饰面砂浆、瓷砖、玻璃幕墙等墙体装饰材料，降低成本，增加安全性，提高产品市场竞争力，并带来良好的经济效益，同时开拓了钢渣资源新的利用途径，符合国家固废资源循环利用政策要求。

Description

一种固废复合无机饰面砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种固废复合无机饰面砂浆及其制备方法，属于建筑墙体装饰材料技术领域。

背景技术

饰面砂浆是近年来逐渐兴起的一种新型建筑墙体装饰材料，其颜色变化范围广，造型丰富。该材料及其生产技术在国内研究起步较晚，目前国内知名的饰面砂浆企业均是引进国外技术或合资形式进行生产。饰面砂浆产品主要由水泥、级配砂、填料、颜料及其他外加剂组成，可广泛应用于各种建筑墙体表面及顶棚装饰。

与现有涂料饰面和瓷砖饰面相比，与涂料等有机材料制备的饰面层相比，饰面砂浆具有更好的匹配性和相容性。与瓷砖饰面相比，饰面砂浆层厚度仅为1～3mm，质量轻，作为高层建筑饰面层时，不会因负风压等问题出现掉砖现象。因此，饰面砂浆产品不仅具有耐候、耐沾污、强度高等优点，而且相比瓷砖、玻璃幕墙等具有质轻、成本低廉、施工方便等优势。在国家大力发展住宅产业化、低碳建筑材料政策鼓励下，饰面砂浆越来越受到社会青睐。

不过，饰面砂浆在推广应用中也存在易泛碱、易出现色差、接茬和自清洁能力差等一些问题。其中，材料泛碱是指饰面砂浆材料应用于建筑墙体表面后，在经过一段时间后，墙面会出现盐霜似的晶体的现象，会造成使得原本装饰的涂料或者油漆等物被顶起，不再黏附墙面，就发生起皮、脱落。

建筑装饰砂浆领域一直关注材料泛碱问题。造成泛碱的原因：普通水泥的主要成分为硅酸钙（CaSiO₃），在遇水过程中，C₃S（3CaO·SiO₂）、C₂S（2CaO·SiO₂）水化生成C-S-H凝胶的同时，会生产大量的Ca(OH)₂，由于Ca(OH)₂会溶解于水形成游离Ca²⁺，在水大量存在的情况下，水便成为流动载体，携带大量的Ca²⁺通过装饰砂浆自身的毛细孔渗透到砂浆表面，到达表面的Ca²⁺与空气中的CO₂反应生产CaCO₃并沉淀在表面形成泛碱。

因此，寻找消除饰面砂浆泛碱问题是推进饰面砂浆进步的关键一步，能够实现饰面砂浆技术革命性发展。

钢渣和矿热炉渣作为钢铁冶炼炉渣（也称冶金渣），是炼钢产生的伴生固体废弃物，由于其稳定性差、成分复杂，难以处理和利用，大量堆放又严重污染环境、占用城市宝贵土地。如何解决这个技术问题，“变废为宝”，已是本领域的关注焦点，也是“十二五”期间国家工信部要求在“工业固废高效利用”突破的重点项目。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种固废复合无机饰面砂浆及其制备方法，利用钢渣与矿热炉渣特性，开发固废综合利用途径，解决饰面砂浆泛碱难题，形成新型饰面砂浆制备技术，并以良好的性能取代目前常用饰面砂浆、瓷砖、玻璃幕墙等墙体装饰材料，降低成本，增加安全性，开拓钢渣资源新的利用途径。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种固废复合无机饰面砂浆，其原料按重量份计，包括如下组分：

型砂：50～60份，

微粉：15～25份，

水泥：15～25份，

有机硅憎水剂：0.3～1.5份，

羟丙基甲基纤维素醚：0.2～0.5份，

水：适量；

所述原料中除水以外的组分先进行混合，以便进行原料的运输，在施工前，再加入水，即可制备获得所述无机饰面砂浆。

优选的，一种固废复合无机饰面砂浆，其原料按重量份计，包括如下组分：

型砂：50～60份，

微粉：15～25份，

水泥：15～25份，

有机硅憎水剂：0.3～1.5份，

羟丙基甲基纤维素醚：0.2～0.5份，

水：14～18份；

优选的，所述型砂包括矿热炉渣砂和钢渣砂，其中，所述矿热炉渣砂占型砂的重量百分比为：(40～55)wt%；所述钢渣砂占型砂的重量百分比为：(45～60)wt%。

优选的，所述微粉包括矿热炉渣粉和钢渣粉，其中，所述矿热炉渣粉占微粉的重量百分比为：(40～55)wt%；所述钢渣粉占微粉的重量百分比为：(45～60)wt%。

优选的，所述矿热炉渣砂和钢渣砂的规格为40-70目，含水率<0.2%。

优选的，所述矿热炉渣粉和钢渣粉选用规格为：45μm筛余量≤2.0%；金属铁含量<1%；含水率<0.2%；7天活性指数≥45%；28天活性指数≥65%。

优选的，所述矿热炉渣选自锰矿渣或镍矿渣，所述钢渣选自转炉滚筒钢渣。

优选的，所述水泥选自32.5级或42.5级高铝水泥。

优选的，所述水为自来水。

本发明采用固体废弃物（钢渣与矿热炉渣）复合制备无机饰面砂浆，消除引起泛碱的离子，降低泛碱问题的反应机理：当钢渣与水反应时，钢渣中的f-CaO生成Ca（OH）₂而释放出大量的OH^-、Ca²⁺离子，使得PH值不断升高，当矿渣处于PH值>12的水溶液中时，矿热炉渣的溶解度显著提高，矿热炉渣中的玻璃体结构均可解体，溶出硅氧及铝氧离子团，不仅会与钢渣水化释放出的OH^-、Ca²⁺、Al³⁺等离子反应生成CSH和CAH凝胶，而且可能会因为减少了钢渣的Ca（OH）₂含量，加快了钢渣中类似熟料矿物的水化，使钢渣活性增强。钢渣的快速水化生成更多的Ca（OH）₂，反过来又促进矿热炉渣水化生成水化产物，如此循环，相互影响，形成密实的凝聚网络结构。

本发明的一种固废复合无机饰面砂浆的制备方法，包括以下步骤：

1）按重量份计将除水以外的各原料组分放在搅拌机内进行干料搅拌，均匀混合；

2）将步骤1）所得物料装入防潮袋内，密封备用；

3）将步骤2）所得物料按配比与水混合，充分搅拌后即得无机饰面砂浆。

优选的，所述搅拌机为通用搅拌机。更优的，所述搅拌机为干粉砂浆搅拌机。

优选的，所述搅拌所需时间为常规搅拌时间。更优的，所述搅拌所需时间为2～3分钟。

优选的，所述干料搅拌是指在搅拌机内不加水进行搅拌。

优选的，在施工时，所述物料和水的混合方式是：先将水倒入容器，然后再将无机饰面砂浆的物料慢慢倒入水中，边倒入物料、边在水中进行搅拌，使用电动搅拌器将混合物充分搅拌成无结块、均匀膏糊状，搅拌完成后，静置2～3分钟后再搅拌1～2分钟。

更优的，所述电动搅拌器为常规电动搅拌器。最优的，所述电动搅拌器为专业手扶式搅拌机。

本发明公开了一种固废复合无机饰面砂浆在建筑墙体装饰中的应用。

本发明的一种固废复合无机饰面砂浆的使用方法，包括以下步骤：

2）将步骤1）所得物料装入防潮袋内，密封备用；

3）将步骤2）所得物料按配比与水混合，充分搅拌后即得无机饰面砂浆；

在施工时，将步骤3）所得无机饰面砂浆经喷涂机涂至墙面，形成具有一定厚度的建筑墙体饰面层，并加以表面处理。

优选的，所述喷涂机为常规喷涂机。更优的，所述喷涂机为湿式喷涂机。

优选的，所述喷涂所需时间由喷涂厚度决定，喷涂厚度越厚，喷涂时间越长。

优选的，所述表面处理具体指在施工时，将经过调节砂粒的大小和级配后的无机饰面砂浆的物料，搅拌均匀，再与水的混合后，经喷涂机涂至墙面，采用抹、刮、刷、梳等手法，完成建筑墙体饰面层装饰（可仿石材、仿面砖等）。

如上所述，本发明的一种固废复合无机饰面砂浆及其制备方法，具有以下有益效果：

①本发明开发了一种新型无机饰面砂浆，充分利用钢渣与矿热炉渣复合，消除引起泛碱的离子，降低饰面砂浆易产生的泛碱现象，带来良好的经济效益。

②本发明良好的运用钢渣与矿热炉渣反应机理，通过反应协同，提高了砂浆密实度，提高了砂浆性能，提高产品市场竞争力。

③本发明中使用的钢渣与矿热炉渣均为固体废弃物，开发该技术可实现固废综合利用，减轻环境负荷，开拓钢渣资源新的利用途径，符合国家固废资源循环利用政策要求，是“十二五”期间国家工信部要求在“工业固废高效利用”突破的重点项目。

④本发明中所研制的饰面砂浆是环保产品，利用固废资源为原料，替代生产所需的自然资源，降低资源消耗，是低碳生态环保建筑材料。

⑤本发明开发的新型环保无机饰面砂浆，可以以良好的性能取代目前常用饰面砂浆、瓷砖、玻璃幕墙等墙体装饰材料，降低成本，增加安全性。

附图说明

图1显示为固废复合无机饰面砂浆的制备方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。

以下实施例所采用的原料：

①水泥为42.5级高铝水泥，购自唐山六九水泥有限公司；

②有机硅憎水剂为0202S型有机硅憎水剂，羟丙基甲基纤维素醚为MP-B40000型羟丙基甲基纤维素醚，两者购自北京天维宝辰化学有限公司；

③型砂和微粉选用的矿热炉渣和钢渣购自上海宝冶钢渣综合开发实业有限公司；其中，选用的矿热炉渣砂和钢渣砂分别占型砂的重量百分比为50%和50%，选用的矿热炉渣粉和钢渣粉分别占微粉的重量百分比为50%和50%；

④水为自来水。

另外，以下实施例中使用的设备：

①搅拌机为卧式TD-15-1型干粉砂浆搅拌机，购自安丘市中信机械有限公司；

②喷涂机为PFTSWINGLFC-P型湿式喷涂机，购自德国可耐福培福德公司；

③电动搅拌器为MOD.6202型专业手扶式搅拌机，购自上海标普工具公司。

其中，各实施例原料中的型砂的规格参数如下表1：

表1.型砂的规格参数

参数	矿热炉渣砂	钢渣砂
			目数	60	60
含水率，%	0.15	0.17

其中，各实施例原料中的微粉的规格参数如下表2：

表2.微粉的规格参数

参数	矿热炉渣粉	钢渣粉
			45μm筛余量，	0.9	1.1
金属铁含量，%	0.5	0.7
			含水率，%	0.10	0.13
7天活性指数，%	53	68
			28天活性指数，%	69	75

实施例1

按重量份计分别取用型砂50.4份、微粉25份、42.5级高铝水泥24份、0202S型有机硅憎水剂0.5份、MP-B40000型羟丙基甲基纤维素醚0.1份，具体数据见表3。型砂和微粉中矿热炉渣和钢渣的具体规格参数见上述表1、2，选用的矿热炉渣砂和钢渣砂分别占型砂的重量百分比为50%和50%；选用的矿热炉渣粉和钢渣粉分别占微粉的重量百分比为50%和50%。

将除水以外各原料组分放在搅拌机内进行干料搅拌，均匀混合，然后搅拌好的物料，装入防潮袋内密封备用。

在施工时，用电动搅拌器将所述物料与水混合，经喷涂机涂至墙面，形成具有一定厚度的建筑墙体饰面层，并加以表面处理。与所述物料混合的水的加入量为所述物料重量的17%。

实施例2

按重量份计分别取用型砂55份、微粉24.5份、42.5级高铝水泥20份、0202S型有机硅憎水剂0.3份、MP-B40000型羟丙基甲基纤维素醚0.2份，具体数据见表3。型砂和微粉中矿热炉渣和钢渣的具体规格参数见上述表1、2，选用的矿热炉渣砂和钢渣砂分别占型砂的重量百分比为50%和50%；选用的矿热炉渣粉和钢渣粉分别占微粉的重量百分比为50%和50%。

在施工时，用电动搅拌器将所述物料与水混合，经喷涂机涂至墙面，形成具有一定厚度的建筑墙体饰面层，并加以表面处理。与所述物料混合的水的加入量为所述物料重量的15%。

实施例3

按重量份计分别取用型砂58份、微粉15.5份、42.5级高铝水泥25份、0202S型有机硅憎水剂1份、MP-B40000型羟丙基甲基纤维素醚0.5份，具体数据见表3。型砂和微粉中矿热炉渣和钢渣的具体规格参数见上述表1、2，选用的矿热炉渣砂和钢渣砂分别占型砂的重量百分比为50%和50%；选用的矿热炉渣粉和钢渣粉分别占微粉的重量百分比为50%和50%。

将除水以外各原组分放在搅拌机内进行干料搅拌，均匀混合，然后搅拌好的物料，装入防潮袋内密封备用。

在施工时，用电动搅拌器将所述物料与水混合，经喷涂机涂至墙面，形成具有一定厚度的建筑墙体饰面层，并加以表面处理。与所述物料混合的水的加入量为所述物料重量的14%。

表3.材料实例配方（材料重量份计）

由表3可知，实施例1～3中无机饰面砂浆中物料的组成成分和水的加入量，符合本发明对物料和水加入量的限定范围，具有实际参考性。

实施例4

对实施例1～3中获得的无机饰面砂浆的吸水量、强度、抗泛碱性、耐沾污性、耐候性等性能参数进行检测，并根据中华人民共和国建材行业标准JC/T1024-2007《墙体饰面砂浆》中的技术指标，与实际数据比较，检测结果见表4。由表4可知，本发明中制备的无机饰面砂浆符合国家相关行业标准的要求，其中，多个技术指标如抗压强度、拉伸粘结原强度、老化循环拉伸粘结强度等，其指数均大大高于标准参数，本发明中无机饰面砂浆具有极大的实际应用价值。

表4.实例性能检测结果

综上所述，本发明提供的一种钢渣与矿热炉渣复合制备的新型无机饰面砂浆，利用作为固体废弃物的钢渣与矿热炉渣，制备无机饰面砂浆，应用于建筑墙体装饰。该产品作为一种低碳生态环保建筑材料，性能优越，解决了饰面砂浆泛碱难题，能够取代目前常用饰面砂浆、瓷砖、玻璃幕墙等墙体装饰材料，降低成本，增加安全性，同时开拓了钢渣资源新的利用途径。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种固废复合无机饰面砂浆，其特征在于，其原料按重量份计，包括如下组分：

型砂：50～60份，

微粉：15～25份，

水泥：15～25份，

有机硅憎水剂：0.3～1.5份，

羟丙基甲基纤维素醚：0.2～0.5份，

水：适量；

所述型砂包括矿热炉渣砂和钢渣砂，其中，所述矿热炉渣砂占型砂的重量百分比为：(40～55)wt％；所述钢渣砂占型砂的重量百分比为：(45～60)wt％；

所述微粉包括矿热炉渣粉和钢渣粉，其中，所述矿热炉渣粉占微粉的重量百分比为：(40～55)wt％；所述钢渣粉占微粉的重量百分比为：(45～60)wt％；

所述矿热炉渣选自锰矿渣或镍矿渣，所述钢渣选自转炉滚筒钢渣；所述水泥选自32.5级或42.5级高铝水泥。

2.如权利要求1所述的一种固废复合无机饰面砂浆，其特征在于，其原料按重量份计，包括如下组分：

型砂：50～60份，

微粉：15～25份，

水泥：15～25份，

有机硅憎水剂：0.3～1.5份，

羟丙基甲基纤维素醚：0.2～0.5份，

水：14～18份。

3.如权利要求1所述的一种固废复合无机饰面砂浆，其特征在于，所述矿热炉渣砂和钢渣砂的规格为40-70目，含水率<0.2wt％。

4.如权利要求1所述的一种固废复合无机饰面砂浆，其特征在于，所述矿热炉渣粉和钢渣粉选用规格为：45μm筛余量≤2.0％；金属铁含量<1wt％；含水率<0.2wt％；7天活性指数≥45％；28天活性指数≥65％。

5.如权利要求1-4中任一所述的一种固废复合无机饰面砂浆的制备方法，包括以下步骤：

1)按重量份计将除水以外的各原料组分放在搅拌机内进行干料搅拌，均匀混合；

2)将步骤1)所得物料装入防潮袋内，密封备用；

3)将步骤2)所得物料按配比与水混合，充分搅拌后即得无机饰面砂浆。

6.如权利要求1-4中任一所述的一种固废复合无机饰面砂浆在建筑墙体装饰中的应用。

7.如权利要求1-4中任一所述的一种固废复合无机饰面砂浆的使用方法，包括以下步骤：

2)将步骤1)所得物料装入防潮袋内，密封备用；

3)将步骤2)所得物料按配比与水混合，充分搅拌后即得无机饰面砂浆；

在施工时，将步骤3)所得无机饰面砂浆经喷涂机涂至墙面，形成具有一定厚度的建筑墙体饰面层，并加以表面处理。