一种石膏基自流平砂浆及其制备方法和石膏基自流平料浆与流程

本申请涉及但不限于新型建筑材料
技术领域：
，具体地涉及但不限于一种一种石膏基自流平砂浆及其制备方法，和石膏基自流平料浆。
背景技术：
：脱硫石膏是电厂烟气脱硫后产生的工业废渣，目前脱硫石膏的年排放量已达7000万吨以上，其中约40％的脱硫石膏是作为废弃物贮存。根据我国能源规划预测，2020年(发电用煤将达到20亿吨)排放的脱硫石膏将达到一亿吨左右。综合利用工业副产石膏不仅可减少石膏矿山资源的开采，而且对生态环境的保护意义重大。有关学者分析中国自流平石膏的市场前景后指出，利用脱硫石膏废渣开发性能优异的自流平地坪砂浆是石膏产业最后一次即将开席的盛宴。此外，用脱硫石膏制备自流平地坪砂浆为电厂脱硫石膏的高附加值综合利用提供新的技术途径，实现了电厂脱硫石膏固体废弃物的循环利用，并节约了大量石膏矿产资源，节能减排效益显著，推广应用前景广阔。建筑室内空气温度作为影响居住环境舒适度的重要因素之一，一直是人们研究的重点。sio2气凝胶是一种三维空间网络结构固体材料，具有低密度、低热导率、高光透过率、高孔隙率以及高比表面积等特性，同时还兼有防火、防水等优良性能，是一种不可多得的轻质、环保、多功能材料，在建筑保温隔热领域有着广阔的应用前景。将sio2气凝胶应用到砂浆中的研究报道比较少，kims.等人曾将sio2气凝胶粉末加入到水泥浆中，发现当sio2气凝胶粉末的质量占总质量的2％时，其导热系数下降75％。与温度一样，空气湿度也是影响室内环境舒适度的重要参数之一。目前，国内外已有关于控温调湿材料的报道，如中国专利cn101108902a《高效调湿材料》公开了一种高效调湿材料，以生物触媒、介孔材料、高吸水性树脂原料；中国专利cn101928438a《一种纳米孔复合调湿材料的制备方法》公开了一种由有机高分子、天然高分子、无机多孔材料为原料制备的纳米孔复合调湿材料；中国专利cn102965998a《一种韧性调湿材料的制备方法》公开了一种由羧甲基纤维素钠、碳酸钾、丙烯酸钠、硅藻土为原料制备的韧性调湿材料。由于这些调湿材料多以有机高分子为原料，生产成本高，吸放湿可逆性差，限制了调湿材料的大规模推广，同时，采用单一的调湿组分为原料，忽略了对温度的控制，功能单一，在使用过程中不能满足使用者对舒适度的要求，增加了建筑的能耗。中国专利申请cn102557507a《一种利用黄土或海泡石制备调湿材料的方法》公开了一种调湿材料，以黄土和消石灰为调湿材料或以海泡石和消石灰为调湿材料，制备过程包括原材料配合、成型和水热合成条处理。中国专利cn102417339a《一种石膏基复合调湿材料及其制备方法》公开了一种以石膏为胶凝材料，海泡石和聚丙烯酸-丙烯酰胺为调湿组分的调湿材料。目前还未见利用sio2气凝胶粉末掺入石膏基材料中制备能够控温和调湿的石膏基自流平地坪砂浆的研究报道。技术实现要素：以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。本申请提供了一种利用脱硫石膏和sio2气凝胶制备的石膏基自流平砂浆，所述石膏基自流平砂浆具有优良的保温性能并且能够调节室内湿度，本申请还提供了制备所述石膏基自流平砂浆的方法和包括所述石膏基自流平砂浆的料浆。具体地，本申请提供了一种石膏基自流平砂浆。本申请所提供的种石膏基自流平砂浆，包括气凝胶，所述气凝胶表面含有亲水性基团，并且由疏水性气凝胶表面改性得到。采用由疏水性sio2气凝胶改性得到的sio2气凝胶要比直接采用亲水性sio2气凝胶制备的石膏基自流平砂浆的导热系数小。在一些实施方式中，所述气凝胶可以为sio2气凝胶。在一些实施方式中，所述sio2气凝胶由疏水性sio2气凝胶经硅烷偶联剂改性得到。在一些实施方式中，所述疏水性sio2气凝胶与所述硅烷偶联剂的重量比为(0.5-1):1。在一些实施方式中，可以采用下述方法制备所述sio2气凝胶：用水将所述硅烷偶联剂配制成硅烷偶联剂溶液；将所述疏水性sio2气凝胶加入所述硅烷偶联剂溶液中，搅拌至所述疏水性sio2气凝胶完全溶于所述硅烷偶联剂溶液中。在一些实施方式中，所述石膏基自流平砂浆还可以包括硅酸盐水泥，所述sio2气凝胶与所述硅酸盐水泥的重量比为(1-8):(5-15)。在一些实施方式中，所述sio2气凝胶的制备方法还可以包括：将硅烷偶联剂改性后得到的sio2气凝胶与所述硅酸盐水泥混合，球磨。在一些实施方式中，所述石膏基自流平砂浆还可以包括脱硫石膏。在一些实施方式中，所述脱硫石膏可以选自α半水石膏和β半水石膏中的一种或两种。可选地，所述脱硫石膏由α半水石膏和β半水石膏组成，其中，所述α半水石膏与所述β半水石膏的重量比为(30-50):(50-70)。可选地，所述α半水石膏与所述β半水石膏的重量比为(35-45):(55-65)。在一个实施方式中，将α半水石膏、β半水石膏、硅酸盐水泥、sio2气凝胶和填料进行复配，采用激光粒度分布仪对粉料的粒度分布情况进行测试，以此调整粉料的颗粒级配，通过对粉料进行标准稠度用水量、凝结时间(初凝和终凝)、力学性能测试(抗压强度和抗折强度)对粉料颗粒级配进行进一步综合评价和优化配置。本申请的发明人在实践中发现，用脱硫石膏制备脱硫石膏基自流平地坪材料时，脱硫石膏的粒度大小会影响自流平地坪砂浆的颗粒级配。脱硫石膏的粒径对脱硫石膏基自流平地坪材料的性能产生一定的影响：脱硫石膏的粒度太大，会减缓石膏胶凝材料的水化进程和凝结硬化进程，进而影响铺设后的地面表层硬度和耐磨性；脱硫石膏的粒度太小，石膏胶凝材料在与水接触时不易分散，水化过程会发生团聚，水化后增加石膏硬化体内部的缺陷，使石膏基地坪砂浆整体强度下降。因此，在一些实施方式中，所述脱硫石膏可以为80-100目。所述脱硫石膏的粒度在上述范围内，能够获得施工性能优良、体积稳定性好、和易性能较好的脱硫石膏基自流平地坪材料。在一些实施方式中，所述石膏基自流平砂浆还可以包括缓凝剂、减水剂、乳胶粉、稳定剂和填料。在一些实施方式中，相对于100重量份的脱硫石膏，所述气凝胶的含量可以为1-8重量份，所述缓凝剂的含量可以为5-15重量份，所述减水剂的含量可以为0.01-1重量份，所述乳胶粉的含量可以为0-4重量份，所述稳定剂的含量可以为0.02-0.12重量份，所述填料的含量可以为45-60重量份。当加入硅酸盐水泥与表面改性后的气凝胶一起粉磨时，由于硅酸盐水泥也可以作为缓凝剂，因此可以适当减少石膏基自流平砂浆中的缓凝剂的用量，以保证石膏基自流平砂浆的合适的缓凝时间来确定缓凝剂的用量。具体来说，相对于100重量份的脱硫石膏，缓凝剂的用量可以为5-15重量份。可选地，相对于100重量份的脱硫石膏，所述气凝胶的含量为2-7重量份，所述缓凝剂的含量为5-15重量份，所述减水剂的含量为0.05-0.8重量份，所述乳胶粉的含量为1-3重量份，所述稳定剂的含量为0.05-0.1重量份，所述填料的含量为45-55重量份。在一些实施方式中，所述缓凝剂可以选自硅酸盐水泥、柠檬酸和有机高效复合缓凝剂中的一种或更多种。可选地，所述缓凝剂为有机高效复合缓凝剂，例如德国tricosal公司生产的高效石膏基缓凝剂retardanp或有机缓凝剂，例如巴斯夫公司生产的hyconr7200f。在一些实施方式中，所述减水剂可以选自嘧胺树脂系减水剂和聚羧酸系减水剂中的一种或更多种。可选地，所述减水剂为聚羧酸系减水剂，例如巴斯夫公司生产的melflux5691f、5581f减水剂等。在一些实施方式中，所述乳胶粉可以为可再分散性乳胶粉，例如瓦克、易来泰公司的生产的可再分散性乳胶粉。在一些实施方式中，所述稳定剂可以为阴离子型聚合物粘度改善剂，例如巴斯夫公司的生产的阴离子型聚合物粘度改善剂starvis3070f。在一些实施方式中，所述填料可以选自粉煤灰、石英砂、纳米级sio2气凝胶、硅灰和河沙中的一种或更多种。可选地，所述粉煤灰为粒度为300-450目的ⅱ级粉煤灰。可选地，所述石英砂的粒度为70-90目。本申请提供了一种利用脱硫石膏废渣生产的功能性的预拌自流平砂浆，该砂浆具有流动性好、凝结快速、强度高、收缩率小、耐碱性好、绿色环保无污染、抗低温干燥等优良特性，为脱硫石膏废渣的资源化利用开辟了一条新途径。本申请的石膏基自流平砂浆的主体材料是脱硫石膏，与传统的自流平地坪材料的石膏-水泥混合体系(水泥的用量较大)完全不同。同时，本申请开创性地在石膏基自流平砂浆中加入了气凝胶，大幅度地改善了石膏基自流平砂浆的保温性能，在有效节约能源的同时又提高了室内人居环境的舒适度。另外，本申请所采用的气凝胶兼具填料的作用，改善了石膏基自流平砂浆的颗粒级配、减小了砂浆的体积密度。当所述气凝胶为表面含有亲水性基团并且由疏水性气凝胶表面改性得到的气凝胶，特别是由疏水性sio2气凝胶经硅烷偶联剂改性和与硅酸盐水泥一起粉磨改性得到的sio2气凝胶时，气凝胶与砂浆的其他组分间的相容性较好。虽然不希望受到理论的束缚，但是本申请的发明人推测其原因可能是：硅烷偶联剂能促进无机胶凝材料(例如脱硫石膏)与气凝胶之间的界面融合，粉磨会增大硅烷偶联剂与sio2气凝胶分子中的疏水集团(si-r，r＝ch3或c2h5等基团)、水泥中物质的亲水基团的接触几率，这样硅烷偶联剂对sio2气凝胶与无机胶凝材料的界面的改性效果得到改善，因此粉磨可以大幅度提高sio2气凝胶与砂浆其他组分间的相容性，使得sio2气凝胶能够顺利加入砂浆中，提高sio2气凝胶的利用率。本申请还提供了一种制备如上所述的石膏基自流平砂浆的方法。本申请所提供的制备如上所述的石膏基自流平砂浆的方法，包括将缓凝剂气凝胶、可选的硅酸盐水泥、减水剂、乳胶粉、稳定剂、脱硫石膏和填料混合均匀，即得。在一些实施方式中，制备如上所述的石膏基自流平砂浆的方法可以包括：用水将硅烷偶联剂配制成硅烷偶联剂溶液；将疏水性sio2气凝胶加入所述硅烷偶联剂溶液中，搅拌至所述疏水性sio2气凝胶完全溶于所述硅烷偶联剂溶液中，得到sio2气凝胶溶液；将所述sio2气凝胶溶液与硅酸盐水泥混合，球磨；将所述缓凝剂、球磨后的sio2气凝胶和硅酸盐水泥、减水剂、乳胶粉、稳定剂、脱硫石膏和填料混合均匀，即得。本申请还提供了一种石膏基自流平料浆。本申请所提供的石膏基自流平料浆，包括如上所述的石膏基自流平砂浆和水，其中，所述水和所述石膏基自流平砂浆中的水的总量为所述石膏基自流平砂浆的标准稠度用水量。与现有的自流平地坪砂浆相比，本申请的石膏基自流平砂浆或由其加水制备的石膏基自流平料浆具有以下优点：(1)干燥收缩或硬化收缩率小石膏在水化过程中从半水硫酸钙变成二水硫酸钙，体积会发生微膨胀，能够弥补一部分的干燥收缩和硬化收缩；(2)保温隔热、隔音性能良好，有利于建筑节能；(3)绿色环保无污染；(4)对室内空气湿度有微调作用，有良好的呼吸性能：石膏是一种多孔性的含有结晶水的材料，当空气中的湿度过小时它会释放一些结构水，当空气中的湿度过大时，空气中的水分会进入石膏孔隙中；(5)具有调温功能，可以有效减少室内温度的波动范围，提高人居环境的舒适性。此外，本申请的石膏基自流平砂浆或由其加水制备的石膏基自流平料浆还具有如下额外优势：1.石膏基自流平砂浆中的各种添加剂相容性良好，易调节控制；2.本申请的石膏基自流平砂浆为功能性的自流平地坪砂浆，该砂浆中的sio2气凝胶为一种多孔性的保温隔热材料，既改善了砂浆的保温性能又减小了砂浆的体积密度，还能吸附空气中的甲醛等有害物质。3.本申请可以有效处理脱硫石膏废渣，实现了脱硫石膏的资源化利用，同时又可以降低砂浆的生产成本。4.当石膏基自流平砂浆的配方中含有硅酸盐水泥时，硅酸盐水泥在砂浆形成前起缓凝剂的作用，可以代替部分有机缓凝剂，在由砂浆制备的料浆铺设完成后改善材料的整体强度和表面硬度。本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。图1为本申请实施例1的石膏基自流平砂浆的表观形貌图。图2为本申请对比例1的石膏基自流平砂浆的表观形貌图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。以下实施例中所使用的原料和试剂，如无特别说明，均为普通市售产品。实施例1步骤1：(1)用水将2kg硅烷偶联剂(型号kh550，普通市售产品)配制成质量分数为10％的硅烷偶联剂溶液；(2)将2kg的疏水性sio2气凝胶(由浙江绍兴纳诺科技有限公司提供，孔径约为18nm)加入配制的硅烷偶联剂溶液中，将上述溶液置于粒子搅拌器中混合，直至所述疏水性sio2气凝胶完全溶于硅烷偶联剂溶液中；(3)将上述所得的sio2气凝胶溶液和14kg硅酸盐水泥置于球磨机球磨4min，备用。步骤2：将45kg的70-90目的细河砂和100kg的脱硫石膏(其中，α半水石膏为50kg，β半水石膏50kg)置于搅拌机混合均匀；步骤3：将步骤2得到的粉体与0.04kghyconr7200f有机缓凝剂、0.2kgmelflux5691f减水剂、2kg可再分散性乳胶粉re5010n(购买自易来泰公司)、0.05kgstarvis3070f稳定剂充分混合获得预混粉；步骤4：将步骤3所得的预混粉与步骤1制得的改性后的sio2气凝胶和硅酸盐水泥混合制得石膏基自流平砂浆；步骤5：将所述石膏基自流平砂浆与适量拌合水(拌合水与配制硅烷偶联剂溶液的18kg水的总量为石膏基自流平砂浆的标准稠度用水量)混合，制得石膏基自流平料浆。实施例2步骤1：(1)用水将硅烷偶联剂(型号kh550，普通市售产品)配制成质量分数为10％的硅烷偶联剂溶液；(2)将3kg的疏水性sio2气凝胶(由上海宥纳新材料科技有限公司提供，型号为tsp60sio2，疏水，粒径大小为60-80目、空隙直径为20-50纳米)加入配制的硅烷偶联剂溶液中，将上述溶液置于粒子搅拌器中混合，直至所述疏水性sio2气凝胶完全溶于硅烷偶联剂溶液中；(3)将上述所得的sio2气凝胶溶液和10kg硅酸盐水泥置于球磨机球磨4min，备用。步骤2：将55kg的70-90目的细河砂和100kg的脱硫石膏(其中，α半水石膏为40kg，β半水石膏60kg)置于搅拌机混合均匀；步骤3：将步骤2得到的粉体与0.04kghyconr7200f有机缓凝剂、0.1kgmelflux5581f减水剂、1kg可再分散性乳胶粉re5010n(购买自易来泰公司)、0.05kgstarvis3070f稳定剂充分混合获得预混粉；步骤4：将步骤3所得的预混粉与步骤1制得的改性后的sio2气凝胶和硅酸盐水泥混合制得石膏基自流平砂浆；步骤5：将所述石膏基自流平砂浆与适量拌合水(拌合水与配制硅烷偶联剂溶液的18kg水的总量为石膏基自流平砂浆的标准稠度用水量)混合，制得石膏基自流平料浆。实施例3本实施例与实施例1的不同之处仅在于：sio2气凝胶为3kg；细河砂为50kg；缓凝剂为高效石膏基缓凝剂retardanp，掺量为0.03kg；乳胶粉为3kg，稳定剂为0.07kg。对比例1本对比例与实施例1的不同之处仅在于：直接采用疏水性sio2气凝胶，不经硅烷偶联剂改性和粉磨。图1为本申请实施例1的石膏基自流平砂浆的表观形貌图；图2为本申请对比例1的石膏基自流平砂浆的表观形貌图。对比图1-2可以看出，实施例1的疏水性sio2气凝胶经硅烷偶联剂改性和粉磨后，易溶于水，与砂浆中的其他组分间的相容性很好；而对比例1的疏水性sio2气凝胶未经改性，憎水很明显，不溶于水，利用这样的疏水性sio2气凝胶制备的自流平砂浆无法进行施工。对比例2本对比例与实施例1的不同之处仅在于：不添加气凝胶。测试例依据行业标准《石膏基自流平砂浆》(jc/t1023-2007)，测试上述实施例和对比例制备的石膏基自流平砂浆的性能，测试结果请见表1。表1测试项目标准实施例1实施例2实施例3对比例2水泥基砂浆流动度，mm145150145151149152初凝时间，h≥11.21.520.83.5终凝时间，h≤65.56552324h抗折强度，mpa≥2.52.92.53.53.1-24抗压强度，mpa≥66.56.17.16.7-绝干抗折强度，mpa≥7.587.78.58.18.7绝干抗压强度，mpa≥202521262628绝干拉伸粘度，mpa≥1111.21.10.9收缩率％≤0.050.040.0450.0390.0390.05导热系数w/m·k(25℃)0.050.070.0350.110.42体积密度kg/m311541217100514301874从表1可以看出，本申请实施例1-3在地坪砂浆材料中掺加适量的改性后的sio2气凝胶后对硬化体的力学性能的影响很小，几乎可以忽略，但是导热系数却大幅度减小，保温效果明显。同时，砂浆的密度也大幅度减小。另外，本申请实施例1-3提供的石膏基自流平料浆在导热性能、绝干拉伸粘度、收缩率等性能方面均优于水泥基自流平地坪砂浆；其体积密度也大幅度降低。虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。当前第1页12