CN106007613B - 一种自保温墙体用石膏基复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种自保温墙体用石膏基复合材料及其制备方法，该材料由干料及水剂组成。其中，干料包括半水石膏粉、水泥、粉煤灰、生石灰、矿粉、膨胀硅胶和微硅粉，水剂包含改性添加剂、微发泡剂和水。将水剂搅拌均匀后加入干料继续快速搅拌，裹挟空气以形成微气泡，可实现微气泡与石膏混合料均质的混合，提高生产效率和稳定性。本发明的自保温墙体用石膏基复合材料具有轻质高强、保温隔音、耐水抗碱和快浇成型等优点。

Description

一种自保温墙体用石膏基复合材料及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种自保温墙体用石膏基复合材料及其制备方法，属于建筑材料领域。

背景技术：

随着全球能源危机和环境恶化的日益加剧，建筑绿色节能政策得到了政府部门的大力推广，而墙体自保温材料作为建筑节能的主要途径，市场发展潜力巨大。

石膏是建筑材料中的三大胶凝材料之一，建筑石膏制品也已在我国有几十年的生产和应用历史，而以工业副产石膏为基材的自保温墙体材料就是其中一种。目前，国内的石膏基墙体材料体积密度一般都较大，制品内部孔隙结构疏松，从而降低其强度及耐水性，在实际工程应用中还存在“泛碱、吐黄”的现象，大大限制了石膏基墙体材料在建筑领域的推广应用。

传统提升墙体材料轻质性能的方法主要为掺入玻化微珠、EPS颗粒等轻质骨料，如专利《一种轻质石膏复合配方及利用其现浇石膏墙体的施工方法》(专利号2015105810616)中选择掺入膨胀珍珠岩、玻化微珠和陶粒中的一种或两种以上来降低墙体材料的容重；专利《一种建筑隔墙用轻质墙板》(专利号2015107919223)选用炉底渣、膨胀珍珠岩和黏土陶粒来提高墙体材料的轻质性能。虽然掺入轻质骨料能有效的降低墙体材料的密度等级，但是轻质骨料一般吸水率较大，抗冻性也差，会降低墙体材料的综合性能，在一定程度上限制了墙体材料的高性能化和工程应用。

发明内容：

本发明的目的就是提供一种自保温墙体用石膏基复合材料，在降低容重的同时保证相当的强度，提高抗水性能，无泛碱开裂等现象，应用范围更加宽广。

本发明所采用的技术方案是：

一种自保温墙体用石膏基复合材料，其特征在于，按重量份数计，由半水石膏粉30～40份、水泥5～15份、粉煤灰7～15份、生石灰1～4份、矿粉0～2份、膨胀硅胶2～10份、微硅粉0～1份、改性添加剂1～4份、微发泡剂0.05～0.1份和水30～45份组成。

一种自保温墙体用石膏基复合材料，所采用的半水石膏粉为：由脱硫石膏粉50份、磷石膏粉25份和钛石膏粉25份组成。

一种自保温墙体用石膏基复合材料，所采用的膨胀硅胶为：由直径1～3mm的一级细孔硅胶颗粒，在反应炉中从常温加热至1200±50℃后，自然冷却至常温，完成膨胀过程即得膨胀硅胶，其堆积密度为19kg/m³。

一种自保温墙体用石膏基复合材料，所采用的改性添加剂为：按重量份数计，由纤维素醚0.5～2份、减水剂8～20份、有机硅防水剂7～12份、丙烯酸乳液12～16份、抗碱剂5～8份、氯化钙6～13份、碳酸锂6～10份、草酸钠8～12份、氢氧化钠12～16份和石蜡3～5份组成。

一种自保温墙体用石膏基复合材料，所采用的微发泡剂为：由十二烷基醇醚硫酸钠35～50份和硬脂酸钙50～65份组成。

所采用的减水剂为：标准聚羧酸母液，不含缓凝组分，固含量为40％。

所采用的纤维素醚为：延迟溶解型羟丙基甲基纤维素醚，加水拌合后前3min的动力粘度值小于2000mPa·s，加水拌合后8min的动力粘度值可达100000mPa·s以上。

所采用的有机硅防水剂为二甲基硅油乳液。

一种自保温墙体用石膏基复合材料，其制备方法包括以下步骤：

首先将改性添加剂1～4份、微发泡剂0.05～0.1份和水30～45份混合后搅拌15～30秒得到均匀水剂；

然后将半水石膏粉30～40份、水泥5～15份、粉煤灰7～15份、生石灰1～4份、矿粉0～2份、膨胀硅胶2～10份和微硅粉0～1份混合后加入之前得到的水剂中，快速搅拌50～70秒得到石膏混合料；

最后将石膏混合料倒入指定模具浇铸成型，终凝脱模后先自然养护1～2天，再放入蒸养房内在80±5℃下蒸养8小时后自然晾干。

与现有技术相比，本发明有益的效果是：

(1)在不影响制品各项性能的前提下，复掺脱硫石膏、磷石膏和钛石膏，提升了磷、钛工业副产石膏的利用率，降低了经济成本。

(2)通过掺入膨胀硅胶及物理发泡复合的方式降低和控制制品的容重，与添加轻质骨料的传统方式相比，可降低吸水率，提高热阻。

(3)本发明所采用的复合改性添加剂能有效的改善石膏基复合材料的抗水性和强度等性能，扩大其在实际工程中的应用范围。

(4)本发明所选用的微发泡剂相对于松香类、动植物蛋白类等发泡剂来说，与石膏基基体材料有更好的相容性，所得气泡孔径小，稳定性能好，对石膏基复合材料的强度影响较低。

(5)通过加入微发泡剂，边快速搅拌边引入空气形成微气泡，可实现微气泡与石膏混合料快速均匀的混合，快浇快凝，极大提升了生产效率，增加产业利润。

(6)本发明所选用的延迟溶解型羟丙基甲基纤维素醚与石膏基复合材料的制备技术相符合。在前期搅拌过程中该纤维素醚缓慢溶解，保证了石膏基复合材料的流动性，使其能够快速顺利的完成浇筑过程；而在浇筑完毕后，该纤维素醚即开始发挥作用，起到保水、增稠和增黏等功能。

(7)本发明所采用的自然养护与蒸汽养护相结合的养护方式，可提高石膏基复合材料的抗压强度，相对减少胶凝材料的用量，降低经济成本；同时加快了石膏基复合材料的养护进程，大大提高其工业生产的效率。

具体实施方式：

实施例1

按重量比称取半水石膏粉31份、水泥5份、粉煤灰15份、生石灰4份、矿粉2份、膨胀硅胶3份、微硅粉1份、改性添加剂3份、微发泡剂0.05份和水36份。

所采用的改性添加剂为：按重量份数计，由纤维素醚1份、减水剂20份、有机硅防水剂9份、丙烯酸乳液15份、抗碱剂7份、氯化钙10份、碳酸锂8份、草酸钠11份、氢氧化钠15份和石蜡4份组成。

一种自保温墙体用石膏基复合材料，所采用的微发泡剂为：由十二烷基醇醚硫酸钠35份和硬脂酸钙65份组成。

所采用的减水剂为：标准聚羧酸母液，不含缓凝组分，固含量为40％。

所采用的纤维素醚为：延迟溶解型羟丙基甲基纤维素醚，加水拌合后前3min的动力粘度值小于2000mPa·s，加水拌合后8min的动力粘度值可达100000mPa·s以上。

所采用的有机硅防水剂为二甲基硅油乳液。

其制备方法为：

(1)将称好的改性添加剂、微发泡剂和水混合后搅拌15～30秒得到均匀水剂；

(2)将称好的半水石膏粉、水泥、粉煤灰、生石灰、矿粉、膨胀硅胶和微硅粉混合后加入之前得到的水剂中，快速搅拌50～70秒得到石膏混合料；

(3)将石膏混合料倒入指定模具,静置10～15min后脱模，自然养护1～2天，再放入蒸养房内在80±5℃下蒸养8小时后自然晾干。

实施例2

按重量比称取半水石膏粉33.4份、水泥10份、粉煤灰12份、生石灰3份、矿粉1份、膨胀硅胶8份、微硅粉0.5份、改性添加剂2份、微发泡剂0.1份和水30份。

所采用的改性添加剂为：按重量份数计，由纤维素醚0.5份、减水剂19份、有机硅防水剂9份、丙烯酸乳液16份、抗碱剂6份、氯化钙13份、碳酸锂7份、草酸钠10份、氢氧化钠15.5份和石蜡4份组成。

一种自保温墙体用石膏基复合材料，所采用的微发泡剂为：由十二烷基醇醚硫酸钠40份和硬脂酸钙60份组成。

所采用的减水剂为：标准聚羧酸母液，不含缓凝组分，固含量为40％。

所采用的纤维素醚为：延迟溶解型羟丙基甲基纤维素醚，加水拌合后前3min的动力粘度值小于2000mPa·s，加水拌合后8min的动力粘度值可达100000mPa·s以上。

所采用的有机硅防水剂为二甲基硅油乳液。

其制备方法为：

(1)将称好的改性添加剂、微发泡剂和水混合后搅拌15～30秒得到均匀水剂；

(2)将称好的半水石膏粉、水泥、粉煤灰、生石灰、矿粉、膨胀硅胶和微硅粉混合后加入之前得到的水剂中，快速搅拌50～70秒得到石膏混合料；

(3)将石膏混合料倒入指定模具,静置10～15min后脱模，自然养护1～2天，再放入蒸养房内在80±5℃下蒸养8小时后自然晾干。

实施例3

按重量比称取半水石膏粉31.5份、水泥15份、粉煤灰10份、生石灰3份、矿粉1份、膨胀硅胶5份、微硅粉0.5份、改性添加剂2份、微发泡剂0.08份和水32份。

所采用的改性添加剂为：按重量份数计，由纤维素醚1.5份、减水剂18份、有机硅防水剂12份、丙烯酸乳液15份、抗碱剂5份、氯化钙12份、碳酸锂6份、草酸钠12份、氢氧化钠15.5份和石蜡4份组成。

一种自保温墙体用石膏基复合材料，所采用的微发泡剂为：由十二烷基醇醚硫酸钠45份和硬脂酸钙55份组成。

所采用的减水剂为：标准聚羧酸母液，不含缓凝组分，固含量为40％。

所采用的纤维素醚为：延迟溶解型羟丙基甲基纤维素醚，加水拌合后前3min的动力粘度值小于2000mPa·s，加水拌合后8min的动力粘度值可达100000mPa·s以上。

所采用的有机硅防水剂为二甲基硅油乳液。

其制备方法为：

(1)将称好的改性添加剂、微发泡剂和水混合后搅拌15～30秒得到均匀水剂；

(2)将称好的半水石膏粉、水泥、粉煤灰、生石灰、矿粉、膨胀硅胶和微硅粉混合后加入之前得到的水剂中，快速搅拌50～70秒得到石膏混合料；

(3)将石膏混合料倒入指定模具,静置10～15min后脱模，自然养护1～2天，再放入蒸养房内在80±5℃下蒸养8小时后自然晾干。

对比例1

按重量比称取半水石膏粉35份、水泥10份、粉煤灰10份、生石灰4份、矿粉2份、微硅粉1份和水38份。

其制备方法为：

(1)将称好的水倒入搅拌容器中；

(2)将称好的半水石膏粉、水泥、粉煤灰、生石灰、矿粉和微硅粉混合后倒入搅拌容器中，快速搅拌50～70秒得到石膏混合料；

(3)将石膏混合料倒入指定模具,静置10～15min后脱模，自然养护1～2天，再放入蒸养房内在80±5℃下蒸养8小时后自然晾干。

表1本发明实施例1至实施例4自保温墙体用石膏基复合材料的性能指标

从表1中可以看出，本发明实施例1至实施例3的自保温墙体用石膏基复合材料与对比例1相比，强度稍低，但是在耐水、轻质、保温隔热和泛碱开裂等方面有着优异的表现，应用于内隔墙领域优势明显。

实施例1、实施例2和实施例3仅为本发明的较优实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改及等效替换，均仍属于本发明的技术方案保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自保温墙体用石膏基复合材料，其特征在于，按重量份数计，由半水石膏粉30～40份、水泥5～15份、粉煤灰7～15份、生石灰1～4份、矿粉0～2份、膨胀硅胶2～10份、微硅粉0～1份、改性添加剂1～4份、微发泡剂0.05～0.1份和水30～45份组成；所述的改性添加剂，按重量份数计，由纤维素醚0.5～2份、减水剂8～20份、有机硅防水剂7～12份、丙烯酸乳液12～16份、抗碱剂5～8份、氯化钙6～13份、碳酸锂6～10份、草酸钠8～12份、氢氧化钠12～16份和石蜡3～5份组成。

2.如权利要求1所述的一种自保温墙体用石膏基复合材料，其特征在于所述的半水石膏粉由脱硫石膏粉50份、磷石膏粉25份和钛石膏粉25份组成。

3.如权利要求1所述的一种自保温墙体用石膏基复合材料，其特征在于所述的半水石膏粉的细度为0.2mm方孔筛筛余率≤10％，初凝时间2～3min，终凝时间8～10min，2h抗压强度≥4.0MPa，2h抗折强度≥2.0MPa。

4.如权利要求1所述的一种自保温墙体用石膏基复合材料，其特征在于所述水泥为PO42.5级普通硅酸盐水泥；粉煤灰为Ⅰ或Ⅱ级粉煤灰，游离氧化钙含量应小于1.0％；生石灰中氧化钙含量≥80％，氧化镁含量≤5％，细度为0.2mm方孔筛筛余率≤2％；矿粉的比表面积≥400m²/kg，7d活性指数≥75％，玻璃体含量≥85％；微硅粉SiO₂含量≥95％，平均粒径0.1～0.3μm，比表面积20000～28000m²/kg。

5.如权利要求1所述的一种自保温墙体用石膏基复合材料，其特征在于所述的膨胀硅胶由直径1～3mm的一级细孔硅胶颗粒，在反应炉中从常温加热至1200±50℃后，自然冷却至常温，完成膨胀过程即得膨胀硅胶，其堆积密度为19kg/m³。

6.如权利要求1所述的一种自保温墙体用石膏基复合材料，其特征在于所述的减水剂为标准聚羧酸母液，不含缓凝组分，固含量为40％。

7.如权利要求1所述的一种自保温墙体用石膏基复合材料，其特征在于所述的纤维素醚为延迟溶解型羟丙基甲基纤维素醚，加水拌合后前3min的动力粘度值小于2000mPa·s，加水拌合后10min的动力粘度值可达100000mPa·s以上。

8.如权利要求1所述的一种自保温墙体用石膏基复合材料，其特征在于所述的有机硅防水剂为二甲基硅油乳液。

9.如权利要求1所述的一种自保温墙体用石膏基复合材料的制备方法，其特征在于其按如下步骤实现：

(a)将改性添加剂1～4份、微发泡剂0.05～0.1份和水30～45份混合后搅拌15～30秒得到均匀水剂；

(b)将半水石膏粉30～40份、水泥5～15份、粉煤灰7～15份、生石灰1～4份、矿粉0～2份、膨胀硅胶2～10份和微硅粉0～1份混合后加入步骤(a)得到的水剂中，搅拌50～70秒得到石膏混合料；

(c)将石膏混合料倒入指定模具浇铸成型，脱模养护即可；

其中：步骤(a)和(b)中料浆的搅拌温度为20～40℃；步骤(c)中养护方式为自然养护与蒸汽养护相结合，石膏基复合材料浇铸成型后自然养护1～2天，放入蒸养房内在80±5℃下蒸养8小时后自然晾干。