CN115304340A - 一种抹灰砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抹灰砂浆及其制备方法。本发明提供的抹灰砂浆由包括以下质量份组分的原料制得：干法脱硫灰200～700份；熟石膏250～750份；玻化微珠30～100份；缓凝剂0.2～3份；纤维素醚1～3份；淀粉醚0.5～1.5份；触变剂0.5～1.5份；脱硫灰改性剂1～3份；所述缓凝剂为耐碱性缓凝剂。本发明以干法脱硫灰和熟石膏为主要原料，搭配玻化微珠填充料，同时，添加缓凝剂、纤维素醚、淀粉醚、触变剂和脱硫灰改性剂，将上述添加剂以一定用量搭配，能够有效延缓凝结时间、提高流动度和保证良好的强度，且干法脱硫灰的引入使工业固废重新得到利用，大大降低了抹灰砂浆的成本。

Description

一种抹灰砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种抹灰砂浆及其制备方法。

背景技术

抹灰砂浆广泛应用于欧洲，德国大约70％的内墙抹灰采用抹灰砂浆，英国大约有50％的石膏用于抹灰砂浆。近几年来，抹灰砂浆开始在我国兴起，其具有轻质、保温、不空鼓开裂、施工效率高等优点，且近年来节能建材的要求在不断提高，国家也实施了一系列的措施鼓励节能新型墙材的发展，抹灰砂浆在国内已快速推广。

抹灰砂浆的主要原料为半水石膏，由天然石膏煅烧而成。我国是天然石膏生产的大国，但由于矿区地层下陷及环保问题，许多富产石膏的地区已经限制或禁止开采，抹灰砂浆的成本上升，故抹灰砂浆的原料开始转向工业副产石膏。工业副产石膏主要包括脱硫石膏、磷石膏、氟石膏等，来源较为广泛，但这些工业副产石膏主要成分为二水硫酸钙，且含水率较高，无法直接利用到抹灰砂浆中，需要经过烘干、改性、煅烧、蒸压等措施加工后才能变为具有胶凝性的半水硫酸钙，能耗和成本大幅增加。

专利申请CN103332920公开了一种脱硫石膏砂浆，利用脱硫石膏、粉煤灰、SC缓凝剂、纤维素醚作为原料，生产石膏砂浆；脱硫建筑石膏，随着脱硫石膏产业化日益纯熟，市场认可度越来越高，价格也节节攀升，使得用脱硫石膏制备的石膏砂浆成本也随之上升，且未在配方中增加防开裂对策，在实际使用过程中可能会开裂。

专利申请CN111592312公开了一种固废抹灰石膏及其制备方法，利用磷石膏和赤泥混合、煅烧、球磨，所得的混合料再与骨料、缓凝剂、增稠剂和保水剂混合，得到抹灰石膏。然而，该方案采用磷石膏和赤泥混合煅烧后球磨，工艺较为繁琐，能耗较高，且涉及到2种以上的固废共同利用，难以保证原料的稳定性。

专利申请CN108793921公开了一种抗裂抹灰石膏砂浆，以高温煅烧脱硫石膏、复合硅酸盐水泥、粉煤灰、膨胀珍珠岩、灰钙粉等为主要原料，得到环保轻型底层抹灰石膏砂浆。该方案采用了硅酸盐水泥，比天然石膏价格更高，提升了整体的成本，水泥的添加也可能导致石膏后期收缩过大，砂浆与基层粘结强度差，造成空鼓。

上述现有技术多以天然石膏为主要原料，而天然石膏目前多地已经禁止或限制开采，价格较为昂贵，主要供应高端石膏产品。现在天然石膏的替代品主要为脱硫石膏和磷石膏。脱硫石膏整体品质尚可，经过一系列的脱水、煅烧处理后成为脱硫建筑石膏，价格相较天然石膏较低，但颜色偏黑，且可能存在氯离子偏高的问题。磷石膏同样也需要经过脱水、煅烧等工艺处理，且其中杂质较多，部分磷石膏还存在放射性过高的问题。

干法/半干法脱硫灰是一类干态粉状工业固废，价格低廉，其中半水硫酸钙的含量占质量比的5～60％，具有胶凝性，可以用作抹灰砂浆胶结材料。此外，干法脱硫灰中还含有3～30％的氢氧化钙，本身为气硬性胶凝材料，具有一定的强度，在抹灰砂浆中还能起到调节砂浆pH、提升砂浆抗开裂性能的作用。干法脱硫灰中还含有5～15％的碳酸钙和5～15％的亚硫酸钙，可以作为砂浆中的填料使用。因此，若能采用干法/半干法脱硫灰，则可以实现固废再利用，降低成本。理论上，干法/半干法脱硫灰由于具有上述特点而可预期在抹灰砂浆中应用，然而，脱硫灰基抹灰砂浆在使用时有一定的困难，会造成凝结时间过快、砂浆流动度降低、强度变化等问题，影响成品砂浆的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种抹灰砂浆及其制备方法。本发明提供的抹灰砂浆能够有效降低产品成本，且同时能够有效延缓凝结时间、提高流动度和保证良好的强度。

本发明提供了一种抹灰砂浆，由包括以下质量份组分的原料制得：

所述缓凝剂为耐碱性缓凝剂。

优选的，所述脱硫灰改性剂选自聚羧酸盐、三聚氰胺和萘磺酸盐甲醛缩合物中的一种或几种。

优选的，所述聚羧酸盐选自酰胺-酰亚胺型聚羧酸盐、丙烯醚型聚羧酸盐和聚羧酸钠中的一种或几种。

优选的，所述缓凝剂选自糖类缓凝剂、柠檬酸、酒石酸和蛋白类缓凝剂中的一种或几种。

优选的，所述糖类缓凝剂为蔗糖；

所述蛋白类缓凝剂为耐碱蛋白类缓凝剂。

优选的，所述干法脱硫灰的规格为：硫酸钙含量＞25wt％，D90粒径＜100μm，含水率＜2.0％。

优选的，所述干法脱硫灰包括以下质量比的组分：

优选的，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚；

所述纤维素醚的25℃粘度为4～15MPa.s。

优选的，所述触变剂选自硅酸铝镁、蒙脱石、白炭黑和硬脂酸钙中的一种或几种；

所述熟石膏选自天然建筑石膏、脱硫建筑石膏和磷建筑石膏中的一种或几种。

本发明还提供了一种上述技术方案中所述的抹灰砂浆的制备方法，包括：

将干法脱硫灰与脱硫灰改性剂混合后，再加入熟石膏、玻化微珠、缓凝剂、纤维素醚、淀粉醚和触变剂进行混合，得到抹灰砂浆。

本发明以干法脱硫灰和熟石膏为主要原料，搭配玻化微珠填充料，同时，添加缓凝剂、纤维素醚、淀粉醚、触变剂和脱硫灰改性剂，将上述添加剂以一定用量搭配，能够有效延缓凝结时间、提高流动度和保证良好的强度，且干法脱硫灰的引入使工业固废重新得到利用，大大降低了抹灰砂浆的成本，能够使脱硫灰抹灰砂浆实现市场化应用。

试验结果表明，本发明提供的抹灰砂浆的初凝时间在85min以上，终凝时间在95min以上，保水率在87％以上，抗折强度在1MPa以上，抗压强度在3.2MPa以上，粘结拉伸强度在0.41MPa以上。

具体实施方式

本发明提供了一种抹灰砂浆，由包括以下质量份组分的原料制得：

所述缓凝剂为耐碱性缓凝剂。

本发明以干法脱硫灰和熟石膏为主要原料，搭配玻化微珠填充料，同时，添加缓凝剂、纤维素醚、淀粉醚、触变剂和脱硫灰改性剂，将上述添加剂以一定用量搭配，能够有效延缓凝结时间、提高流动度和保证良好的强度，且干法脱硫灰的引入使工业固废重新得到利用，大大降低了抹灰砂浆的成本。

本发明中，以干法脱硫灰和熟石膏为主要原料。

干法脱硫灰是指采用循环流化床(CFB)、NID或者SDA等干法/半干法脱硫工艺，产生富含亚硫酸钙、硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙等的钙基粉末状混合物。本发明中，所述干法脱硫灰为玻璃窑或催化裂化烟气脱硫装置所产生的干法脱硫灰。本发明中，所述干法脱硫灰的规格优选为：硫酸钙含量＞25wt％，D90粒径＜100μm，含水率＜2.0％。

本发明中，更优选的，所述干法脱硫灰主要包括以下质量比的组分：

在本发明的一些实施例中，干法脱硫灰的主要成分包括：硫酸钙37.93wt％，氢氧化钙23.43wt％，碳酸钙16.20wt％，亚硫酸钙10.09wt％。

本发明中，所述干法脱硫灰的用量为200～700质量份；在本发明的一些实施例中，其用量为200份、400份或700份。

本发明中，所述熟石膏(即半水石膏)与上述干法脱硫灰共同作为主原料。硫酸钙带两个分子结晶水称为石膏或生石膏(CaSO₄·2H₂O)；将石膏加热，失去大部分结晶水，变成熟石膏(CaSO₄·1/2H₂O)。本发明中，所述熟石膏优选为天然建筑石膏、脱硫建筑石膏和磷建筑石膏中的一种或几种。脱硫石膏是：采用湿法工艺对含硫烟气净化处理所得到的膏状工业副产品，其中主要成分为二水硫酸钙；抹灰砂浆中的脱硫建筑石膏为脱硫石膏经过煅烧后得到的原料，其中主要成分为半水硫酸钙。磷石膏是：以磷矿石为原料，湿法制取磷酸时所产生的膏状工业副产品，其主要成分为二水硫酸钙；抹灰砂浆中的磷建筑石膏为磷石膏经过煅烧后得到的原料，其中主要成分为半水硫酸钙。

本发明中，以干法脱硫灰用量200～700质量份为基准，所述熟石膏的用量为250～750份；在本发明的一些实施例中，熟石膏的用量为250份、550份或750份。

本发明中，所述缓凝剂为耐碱性缓凝剂。抹灰砂浆使用廉价的干法脱硫灰为主要原料，干法脱硫灰中的半水硫酸钙起到胶凝材料的作用，干法脱硫灰中的氢氧化钙提供一定的强度并起到抗开裂的作用，干法脱硫灰中的碳酸钙和亚硫酸钙起到填充料的作用；但是抹灰砂浆仍存在凝结时间偏短、需水量增加、砂浆粘度高，施工性差等问题，无法满足市场需求。市面上抹灰砂浆pH为中性或偏酸性，而常用的缓凝剂对脱硫灰抹灰砂浆作用较小，经申请人实验后，需要选用耐碱的缓凝剂才能达到较好的缓凝效果。本发明中，所述缓凝剂优选为糖类缓凝剂、柠檬酸、酒石酸和蛋白类缓凝剂中的一种或几种。其中，所述糖类缓凝剂优选为蔗糖。所述蛋白类缓凝剂优选为耐碱蛋白类缓凝剂；在本发明的一些实施例中，为爱曼力(即A-mali)蛋白类缓凝剂。

本发明中，以干法脱硫灰用量200～700质量份为基准，所述缓凝剂的用量为0.2～3份；在本发明的一些实施例中，熟石膏的用量为0.6份、0.8份、2份或3份。随着脱硫石灰含量的增加，缓凝剂掺量应适当增加。

本发明中，所述脱硫灰改性剂优选为聚羧酸盐、三聚氰胺和萘磺酸盐甲醛缩合物中的一种或几种。采用上述改性剂，其中的聚氧烷基、氨基、羟基或羧基基团和水有较强的亲和力，可以通过吸附，分散、湿润、润滑等作用，提高脱硫灰的分散性能和流动性能，同时聚羧酸吸附在脱硫灰颗粒表面，使脱硫灰表面带上负电荷，脱硫灰颗粒之间产生静电排斥作用，释放出拌合过程里团聚体中包裹的自由水，从而最终提升砂浆整体的流动性。而且，与其它分散剂或减水剂等添加剂相比，上述特定种类的脱硫灰改性剂与本发明的脱硫灰石膏体系有较好的适配性，改性剂中的羟基基团和羧酸基团可以螯合体系中的游离钙，降低钙离子的浓度，延缓二水硫酸钙的水化结晶速度，达到增加初凝时间的作用。其他类型的减水剂无法充分吸附在脱硫灰颗粒的表面，达到分散、润滑、提高流动性、增加初凝时间的效果。

其中，所述聚羧酸盐优选为酰胺-酰亚胺型聚羧酸盐、丙烯醚型聚羧酸盐和聚羧酸钠中的一种或几种。所述萘磺酸盐甲醛缩合物优选为萘磺酸钠甲醛缩合物。在本发明的一些实施例中，脱硫灰改性剂为萘磺酸钠甲醛缩合物或丙烯醚型聚羧酸钠。

本发明中，以干法脱硫灰用量200～700质量份为基准，所述脱硫灰改性剂的用量为1～3份；在本发明的一些实施例中，脱硫灰改性剂的用量为1份或2份。

本发明中，所述玻化微珠为填充料，相比其它填充料，采用玻化微珠能够更好的与干法脱硫灰及熟石膏体系搭配，并配合其它添加剂作用，提升砂浆性能。本发明中，所述玻化微珠的规格优选为：粒度80目，容重100kg/m³。

本发明中，以干法脱硫灰用量200～700质量份为基准，所述玻化微珠的用量为30～100份；在本发明的一些实施例中，玻化微珠的用量为50份。

本发明中，所述纤维素醚优选为羟丙基甲基纤维素醚。本发明中，所述羟丙基甲基纤维素醚的25℃粘度为4～15MPa.s。本发明中，以干法脱硫灰用量200～700质量份为基准，所述纤维素醚的用量为1～3份；在本发明的一些实施例中，纤维素醚的用量为2份。

本发明中，所述淀粉醚的用量为0.5～1.5份；在本发明的一些实施例中，淀粉醚的用量为1份。

本发明中，所述触变剂优选为硅酸铝镁、蒙脱石、白炭黑和硬脂酸钙中的一种或几种。本发明中，以干法脱硫灰用量200～700质量份为基准，所述触变剂的用量为0.5～1.5份；在本发明的一些实施例中，触变剂的用量为1份。

本发明提供的抹灰砂浆为脱硫灰抹灰砂浆，采用了价格低廉的干法脱硫灰为主要原料，并添加部分熟石膏和添加剂，添加剂中含有耐碱性缓凝剂、脱硫灰改性剂和上述其它添加剂，以一定比例引入，能够有效延缓凝结时间、提高流动度和保证良好的强度，增强了抗开裂性能，同时，选用廉价的干法脱硫灰不仅降低生产成本，还实现了固废的资源化利用，减少了石膏矿开采和各类石膏煅烧的能耗，兼顾了经济效益和环境效益。

本发明还提供了一种上述技术方案中所述的抹灰砂浆的制备方法，包括：

将干法脱硫灰与脱硫灰改性剂混合后，再加入熟石膏、玻化微珠、缓凝剂、纤维素醚、淀粉醚和触变剂进行混合，得到抹灰砂浆。

其中，所述干法脱硫灰、脱硫灰改性剂、熟石膏、玻化微珠、缓凝剂、纤维素醚、淀粉醚和触变剂的种类及用量等均与上述技术方案中所述一致，在此不再一一赘述。

本发明中，所述干法脱硫灰与脱硫灰改性剂混合的温度优选为50～70℃；混合的时间优选为3～5min。经上述混合后，冷却至室温，再加入其余物料混合均匀，即得抹灰砂浆。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

以下实施例和对比例中，干法脱硫灰来自湖北某催化裂化烟气脱硫装置产生的干法脱硫灰，主要成分为：硫酸钙37.93wt％，氢氧化钙23.43wt％，碳酸钙16.20wt％，亚硫酸钙10.09wt％；D90粒径＜100μm，含水率＜2.0％。羟丙基甲基纤维素醚的25℃粘度为4～15MPa.s。玻化微珠的规格如前文所述。

对比例1

抹灰砂浆的原料配方为：

熟石膏 950份，玻化微珠 50份，XQ蛋白类缓凝剂 2份，羟丙基甲基纤维素醚 2份，硅酸铝镁触变剂 1份，淀粉醚 1份。

对比例2

抹灰砂浆原料配方为：

干法脱硫灰 200份，熟石膏 750份，玻化微珠 50份，XQ蛋白类缓凝剂2份，羟丙基甲基纤维素醚 2份，硅酸铝镁触变剂 1份，淀粉醚 1份。

对比例3

抹灰砂浆原料配方为：

干法脱硫灰 200份，熟石膏 750份，玻化微珠 50份，XQ蛋白类缓凝剂 4份，羟丙基甲基纤维素醚 2份，硅酸铝镁触变剂 1份，淀粉醚 1份。

将抹灰砂浆产品制成相应测试标准形状的测试样后进行各项性能检测，结果参见表1。

将对比例2和对比例1比较，可以看出，直接添加干法脱硫灰后，凝结时间大幅缩短，特别是初凝时间低于国标标准，并且砂浆流动度明显下降。而对比例3中直接增加缓凝剂掺量，但凝结时间并没有明显改善，难以直接实际应用。

实施例1

1、原料配方

干法脱硫灰 200份，熟石膏 750份，玻化微珠 50份，柠檬酸缓凝剂0.6份，羟丙基甲基纤维素醚 2份，硅酸铝镁触变剂 1份，淀粉醚 1份，萘磺酸钠甲醛缩合物脱硫灰改性剂1份。

2、制备：

将干法脱硫灰与脱硫灰改性剂于60℃混合5min后，冷却至室温，再加入熟石膏、玻化微珠、缓凝剂、纤维素醚、淀粉醚和触变剂搅拌均匀，得到抹灰砂浆。

实施例2

1、原料配方

干法脱硫灰 400份，熟石膏 550份，玻化微珠 50份，柠檬酸缓凝剂0.6份，羟丙基甲基纤维素醚 2份，硅酸铝镁触变剂 1份，淀粉醚 1份，萘磺酸钠甲醛缩合物脱硫灰改性剂1份。

2、制备：同实施例1。

实施例3

1、原料配方

干法脱硫灰 700份，熟石膏 250份，玻化微珠 50份，柠檬酸缓凝剂0.8份，羟丙基甲基纤维素醚 2份，硅酸铝镁触变剂 1份，淀粉醚 1份，萘磺酸钠甲醛缩合物脱硫灰改性剂2份。

2、制备：同实施例1。

实施例4

1、原料配方

干法脱硫灰 200份，熟石膏 750份，玻化微珠 50份，爱曼力蛋白类缓凝剂 2份，羟丙基甲基纤维素醚 2份，硬脂酸钙触变剂 1份，淀粉醚 1份，丙烯醚型聚羧酸钠脱硫灰改性剂1份。

2、制备：同实施例1。

实施例5

1、原料配方

干法脱硫灰 400份，熟石膏 550份，玻化微珠 50份，爱曼力蛋白类缓凝剂 2份，羟丙基甲基纤维素醚 2份，硬脂酸钙触变剂 1份，淀粉醚 1份，丙烯醚型聚羧酸钠脱硫灰改性剂 1份。

2、制备：同实施例1。

实施例6

1、原料配方

干法脱硫灰 700份，熟石膏 250份，玻化微珠 50份，爱曼力蛋白类缓凝剂 3份，羟丙基甲基纤维素醚 2份，硬脂酸钙触变剂 1份，淀粉醚 1份，丙烯醚型聚羧酸钠脱硫灰改性剂 2份。

2、制备：同实施例1。

将抹灰砂浆产品制成相应测试标准形状的测试样后进行各项性能检测，结果参见表1。

表1实施例1-6及对比例1-3所得抹灰砂浆的性能测试结果

由表1测试结果可以看出，与对比例2-3相比，本发明实施例1～6所得抹灰砂浆的初凝时间和终凝时间明显延长，且其它各项性能指标都符合国标标准，粘结拉伸强度有所提升。与对比例1相比，本发明引入了干法脱硫灰，大大降低了成本，且在引入干法脱硫灰的基础上，通过配方的调整，使凝结时间及其它性能仍符合国标标准。

对比例4

按照实施例6执行，不同的是，将原料配方中的爱曼力蛋白类缓凝剂替换为多聚磷酸钠缓凝剂。

对比例5

按照实施例6执行，不同的是，将原料配方中的脱硫灰改性剂替换为木质素磺酸钠减水剂。

对比例4-5的产品性能参见表2。

表2对比例4-5所得抹灰砂浆的性能测试结果

由表2可以看出，若采用其它种类的缓凝剂和脱硫灰改性剂，则会缩短凝结时间，且强度性能下降，采用本发明的耐碱性缓凝剂和脱硫灰改性剂，才能有效延缓抹灰砂浆的凝结时间并保证良好的强度性能。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种抹灰砂浆，其特征在于，由包括以下质量份组分的原料制得：

所述缓凝剂为耐碱性缓凝剂。

2.根据权利要求1所述的抹灰砂浆，其特征在于，所述脱硫灰改性剂选自聚羧酸盐、三聚氰胺和萘磺酸盐甲醛缩合物中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的抹灰砂浆，其特征在于，所述聚羧酸盐选自酰胺-酰亚胺型聚羧酸盐、丙烯醚型聚羧酸盐和聚羧酸钠中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的抹灰砂浆，其特征在于，所述缓凝剂选自糖类缓凝剂、柠檬酸、酒石酸和蛋白类缓凝剂中的一种或几种。

5.根据权利要求5所述的抹灰砂浆，其特征在于，所述糖类缓凝剂为蔗糖；

所述蛋白类缓凝剂为耐碱蛋白类缓凝剂。

6.根据权利要求1所述的抹灰砂浆，其特征在于，所述干法脱硫灰的规格为：硫酸钙含量＞25wt％，D90粒径＜100μm，含水率＜2.0％。

7.根据权利要求1或6所述的抹灰砂浆，其特征在于，所述干法脱硫灰包括以下质量比的组分：

8.根据权利要求1所述的抹灰砂浆，其特征在于，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚；

所述纤维素醚的25℃粘度为4～15MPa.s。

9.根据权利要求1所述的抹灰砂浆，其特征在于，所述触变剂选自硅酸铝镁、蒙脱石、白炭黑和硬脂酸钙中的一种或几种；

所述熟石膏选自天然建筑石膏、脱硫建筑石膏和磷建筑石膏中的一种或几种。

10.一种权利要求1～9中任一项所述的抹灰砂浆的制备方法，其特征在于，包括：

将干法脱硫灰与脱硫灰改性剂混合后，再加入熟石膏、玻化微珠、缓凝剂、纤维素醚、淀粉醚和触变剂进行混合，得到抹灰砂浆。