一种低成本石膏基自流平材料的制作方法

一种低成本石膏基自流平材料
1.技术领域
2.本发明涉及一种石膏基自流平材料，尤其涉及一种低成本石膏基自流平材料。


背景技术：

3.地面找平是建筑行业施工的一个重要环节。目前，地面找平主要的方法是使用地面自流平材料进行找平。地面自流平材料主要为无机自流平材料，无机自流平材料又分为水泥基自流平材料和石膏基自流平材料。其中石膏基自流平材料具有找平精度高，不开裂不空鼓、厚度可控、可机械化施工、效率高、工期短、节能、保温隔热性能好等传统水泥基自流平材料不可比拟的优势。
4.但是，由于目前市场上使用的石膏基自流平材料大多使用普通β建筑石膏粉来进行制作，通过依靠增加化学添加剂的掺量确保在抗折强度和抗压强度上达到相应的功能要求，使得化学添加剂费用占到石膏基自流平石膏材料成本的二分之一以上，导致石膏基自流平应用成本高于水泥基自流平材料，其推广应用受阻。
5.cn106800401a公开了一种以钼尾矿作为填料的石膏基自流平砂浆，由如下重量份的成分组成：α石膏50
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70份、钼尾矿30
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45份、消泡剂0.1
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0.2份、减水剂0.3
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0.5份、体积稳定剂1
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3份、凝结时间调节剂0
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1份、增稠剂0
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1份、抗水剂0
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1份组成。该自流平材料虽以α石膏替代普通β建筑石膏粉，但是所得自流平材料的抗压强度低。
6.cn103288410a公开了一种α高强石膏基自流平材料，其原料组分按重量百分数计为：α高强石膏粉：40～60%；集料：30～50%；水泥：1～4%；粉煤灰：1～4%；可再分散胶粉：2～4%；缓凝剂：0.1～0.3%；减水剂：0.2～0.75%；保水剂：0.1～0.25%；引气剂：0.1～0.4%；消泡剂：0.05～0.15%；其中所述的集料为细河砂，细度模数控制在2.2～2.4。该自流平材料α型高强石膏粉为胶凝材料，但却是以细河砂作为骨料，并辅以水泥，成本偏高且不利于环保，另外细河砂或者石英砂还面临成本较高、污染环境、开采困难的问题，且所得自流平材料的抗折强度和抗压强度较低。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种以电厂脱硫副产物脱硫石膏和固体废弃物粉煤灰为主要原料，无需使用机制砂或者河砂，对环境友好，且抗折、抗压强度高的低成本石膏基自流平材料。
8.本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种低成本石膏基自流平材料，由以下原料混配制成：脱硫石膏α石膏粉、粉煤灰、激发剂、减水剂、消泡剂、悬浮稳定剂、保水剂、胶粉、憎水剂和缓凝剂。
9.进一步，所述原料的重量份配比为：脱硫石膏α石膏粉500
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900份，粉煤灰100
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500份，激发剂5
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10份，减水剂1
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2份，消泡剂0.1
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0.4份，悬浮稳定剂0.2
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0.6份，保水剂0.2
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0.6
份，胶粉1
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5份，憎水剂0.2
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0.6份，缓凝剂0.1
‑
0.5份。
10.进一步，所述原料的优选重量份配比为：脱硫石膏α石膏粉600
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700份，粉煤灰300
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400份，激发剂9
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10份，减水剂1.2
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1.5份，消泡剂0.2
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0.3份，悬浮稳定剂0.4
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0.5份，保水剂0.4
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0.5份，胶粉3
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4份，憎水剂0.2
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0.3份，缓凝剂0.2
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0.3份。
11.进一步，所述粉煤灰的粒径≤300目，其中二氧化硅的质量含量为50%
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70%，三氧化二铝的质量含量为20%
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30%，三氧化二铁的质量含量为5%
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10%。
12.进一步，所述激发剂为氢氧化钠、氢氧化钙、硅酸钠粉末和硅酸盐水泥中的一种或几种，优选为硅酸盐水泥。
13.进一步，所述减水剂为聚羧酸减水剂、三聚氰胺类减水剂、萘磺酸盐减水剂、氨基磺酸盐系高效减水剂和密胺系减水剂中的一种或几种，优选为聚羧酸减水剂。
14.进一步，所述消泡剂为磷酸三丁酯、硅烷消泡剂和聚醚类表面活性剂中的一种或几种，优选为硅烷类消泡剂；所述保水剂为羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、400羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或几种，优选为400羟丙基甲基纤维素。
15.进一步，所述悬浮稳定剂为木质素磺酸盐、钠基膨润土和气相二氧化硅中的一种或几种，优选为钠基膨润土；所述胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯共聚物乳胶粉、丙烯酸乳胶粉、聚乙烯醇粉末、苯乙烯和丁二烯共聚物中的一种或几种，优选为醋酸乙烯酯与乙烯共聚物乳胶粉。
16.进一步，所述憎水剂为甲基硅酸钠、有机硅烷防水剂和石蜡中的一种或几种，优选为有机硅烷防水剂；所述缓凝剂为蛋白类缓凝剂、羧酸盐类缓凝剂、多聚磷酸钠、柠檬酸和酒石酸中的一种或几种，优选为蛋白类缓凝剂。
17.进一步，所述低成本石膏基自流平材料使用时与水混合搅拌的质量比为1.67~3.33:1。
18.进一步，所述低成本石膏基自流平材料与水搅拌后自流平形成的硬化体地面无需进行养护，自然条件下干燥即能使用。
19.进一步，所述脱硫石膏α石膏粉的标准稠度用水量为0.4～0.5，2h抗折强度大于等于4.5mpa 。
20.进一步，所述脱硫石膏α石膏粉的制备方法，包括如下步骤：（1）将脱硫石膏原料与复合外加剂混合均匀，得混合料；（2）将步骤（1）所得的混合料置于密闭容器中进行脱水和结晶反应，反应的温度为120～150℃，反应的压力为0.2～0.5mpa，反应的时间为2～5h，然后进行干燥，得短柱状α石膏晶体；（3）将步骤（2）所得的短柱状α石膏晶体，用球磨机粉磨改性，将α石膏晶体粉磨至细度为80～200目，然后成化，即得脱硫石膏α石膏粉。
21.进一步，所述脱硫石膏α石膏粉的制备方法的步骤（1）中，所述复合外加剂由磷酸钙、硫酸铝和柠檬酸钠按重量比14～18:40～50:2组成，复合外加剂的加入量为脱硫石膏原料的重量的1.2～1.6%，优选为由磷酸钙、硫酸铝和柠檬酸钠按重量比15:45:2组成，复合外加剂的加入量为脱硫石膏原料的重量的1.5%。
22.进一步，所述脱硫石膏α石膏粉的制备方法的步骤（2）中，将所得的混合料在密闭容器中进行脱水和结晶反应，反应的温度为125℃，反应的压力为0.4mpa，反应的时间为3h，
然后进行干燥，干燥的温度为105℃，干燥的时间为2h，脱水反应和干燥均在同一密闭容器内进行，得短柱状α石膏晶体。
23.进一步，所述脱硫石膏α石膏粉的制备方法的步骤（3）中，所述α石膏晶体粉磨的细度为100～120目。
24.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明以电厂脱硫副产物脱硫石膏和固体废弃物粉煤灰为主要原料，实现了固体废物的资源化综合利用，且所得低成本石膏基自流平材料产品不仅成本低，而且流动度佳，抗折抗压强度高，各项指标均高于现行行业标准jc/t1023
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2021《石膏基自流平砂浆》规定的要求，优选方案的低成本石膏基自流平材料干抗压强度能达到50mpa以上，干抗折强度能达到12mpa以上；（2）本发明无需使用机制砂或者河砂，不需开采石英砂矿或者天然河砂，节能，减少碳排放，缓解环境资源压力，且降低了生产成本，同时提高了经济效益和环保效益；（3）本发明脱硫石膏α石膏粉，通过加入复合外加剂混合，使其均匀吸附在脱硫石膏颗粒的表面，当脱硫石膏在密闭空间脱水时，能改变石膏晶体生长习性，限制晶型向纵向发育，促使晶体向短柱状转化，提高本发明石膏基自流平材料水化性能，提供前期的抗折、抗压强度；（4）自流平材料使用时用水搅拌成浆料后，依靠自身重力及流动性铺摊在基层表面，一般找平地面铺摊厚度较薄，表面与空气接触面大，如遇干燥且通风良好的施工场地，浆体极易在硬化前失去大量水分，造成浆体的流动性能降低，凝结时间过快，可操作性时间大大缩短，严重影响正常水化，本发明保水剂的加入，可使体系水分不会过度流失，保持浆体的正常水化和施工性能；（5）本发明粉煤灰的加入，极大的降低了石膏基自流平材料的成本；其次在本发明激发剂的作用下，体系中的石膏、二氧化硅和三氧化二铝可水化生成钙矾石与水化硅酸盐凝胶，随着水化的进行，钙矾石与水化硅酸盐凝胶不断增加，硬化体强度不断提高；且伴随着有机硅烷防水剂的加入，其分子结构中的硅醇基与硅酸盐材料中的硅醇基反应脱水交联，在结构材料表面及内部生成一层几个分子厚的不溶性的防水高分子化合物，即网状的有机硅树脂膜，从而形成优异的憎水层，极大提高材料的抗渗性，同时具有微膨胀、增加密实度功能，使得本发明的低成本石膏基自流平材料强度高、防水性能好。
具体实施方式
25.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
26.实施例1本实施例低成本石膏基自流平材料，由以下重量份的原料混配制成：脱硫石膏α石膏粉500份，粉煤灰500份，普通硅酸盐水泥5份，聚羧酸减水剂1份，硅烷类消泡剂0.3份，钠基膨润土0.4份，400羟丙基甲基纤维素0.4份，醋酸乙烯酯与乙烯共聚物乳胶粉2份，有机硅烷防憎水剂0.2份，蛋白类缓凝剂0.3份。
27.本实施例脱硫石膏α石膏粉的制备方法，包括如下步骤：（1）将脱硫石膏原料与复合外加剂混合均匀，该复合外加剂由磷酸钙、硫酸铝和柠檬酸钠按重量比15:45:2组成，复合外加剂的加入量为脱硫石膏原料的重量的1.5%，得混合
料；（2）将所得的混合料在密闭容器中进行脱水和结晶反应，反应的温度为125℃，反应的压力为0.4mpa，反应的时间为3h，然后进行干燥，干燥的温度为105℃，干燥的时间为2h，脱水反应和干燥均在同一密闭容器内进行，得短柱状α石膏晶体；（3）将步骤（2）所得的短柱状α石膏晶体，用球磨机粉磨改性，将α石膏晶体粉磨至细度为120目，然后成化，即得脱硫石膏α石膏粉。
28.以下实施例与对比例脱硫石膏α石膏粉的制备方法与本实施例相同。
29.本实施例低成本石膏基自流平材料使用时用水量为总重量的0.35，加水搅拌成浆体后，即用于地面自流平施工。
30.性能检测：将本实施例低成本石膏基自流平材料进行绝干抗折强度、绝干抗压强度、粘结拉升强度、流动度、初凝时间、收缩率、绝干2h吸水率、吨材料出方量检测，检测结果见表1。以下各实施例产品与对比案例产品的性能检测结果均见表1。
31.实施例2本实施例低成本石膏基自流平材料，由以下重量份的原料混配制成：脱硫石膏α石膏粉600份，粉煤灰400份，普通硅酸盐水泥10份，聚羧酸减水剂1份，硅烷类消泡剂0.3份，钠基膨润土0.4份，400羟丙基甲基纤维素0.4份，醋酸乙烯酯与乙烯共聚物乳胶粉4份，有机硅烷防憎水剂0.2份，蛋白类缓凝剂0.3份。
32.本实施例低成本石膏基自流平材料使用时用水量为总重量的0.35，搅拌成浆体后，即用于地面自流平施工。
33.实施例3本实施例低成本石膏基自流平材料，由以下重量份的原料混配制成：脱硫石膏α石膏粉700份，粉煤灰300份，普通硅酸盐水泥10份，聚羧酸减水剂1.5份，硅烷类消泡剂0.3份，钠基膨润土0.4份，400羟丙基甲基纤维素0.4份，醋酸乙烯酯与乙烯共聚物乳胶粉4份，有机硅烷防憎水剂0.2份，蛋白类缓凝剂0.3份。
34.本实施例低成本石膏基自流平材料使用时用水量为总重量的0.3，搅拌成浆体后，即用于地面自流平施工。
35.实施例4本实施例低成本石膏基自流平材料，由以下重量份的原料混配制成：脱硫石膏α石膏粉800份，粉煤灰200份，普通硅酸盐水泥8份，聚羧酸减水剂0.8份，硅烷类消泡剂0.3份，钠基膨润土0.6份，400羟丙基甲基纤维素0.4份，醋酸乙烯酯与乙烯共聚物乳胶粉4份，有机硅烷防憎水剂0.2份，蛋白类缓凝剂0.3份。
36.本实施例低成本石膏基自流平材料使用时用水量为总重量的0.4，搅拌成浆体后，即用于地面自流平施工。
37.实施例5本实施例低成本石膏基自流平材料，由以下重量份的原料混配制成：脱硫石膏α石膏粉900份，粉煤灰100份，普通硅酸盐水泥8份，硅烷类消泡剂0.3份，钠基膨润土0.8份，400羟丙基甲基纤维素0.4份，醋酸乙烯酯与乙烯共聚物乳胶粉4份，有机硅烷防憎水剂0.2份，蛋白类缓凝剂0.3份。
38.本实施例低成本石膏基自流平材料使用时用水量为总重量的0.55，搅拌成浆体
后，即用于地面自流平施工。
39.对比例1本对比例石膏基自流平材料，由以下重量份的原料组成：脱硫石膏α石膏粉500份，重质碳酸钙500份，普通硅酸盐水泥5份，聚羧酸减水剂1份，硅烷类消泡剂0.3份，钠基膨润土0.4份，400羟丙基甲基纤维素0.4份，醋酸乙烯酯与乙烯共聚物乳胶粉2份，有机硅烷防憎水剂0.2份，蛋白类缓凝剂0.3份。
40.本对比例自流平材料使用时用水量为总重量的0.35，搅拌成浆体后，即用于地面自流平施工。
41.本对比案例与实施案例1对比，用重质碳酸钙代替粉磨的粉煤灰后，体系中没有钙矾石生成，抗折抗压强度均有降低，且吸水率大大增加。
42.对比例2本对比例石膏基自流平材料，由以下重量份的原料组成：脱硫石膏α石膏粉500份，粉煤灰500份，聚羧酸减水剂1份，硅烷类消泡剂0.3份，钠基膨润土0.4份，400羟丙基甲基纤维素0.4份，醋酸乙烯酯与乙烯共聚物乳胶粉2份，有机硅烷防憎水剂0.2份，蛋白类缓凝剂0.3份。
43.本对比例自流平材料使用时用水量为总重量的0.35，搅拌成浆体后，即用于地面自流平施工。
44.本对比案例与实施案例1对比，在没有激发剂的情况下，体系只有少量的钙矾石生成，抗折抗压强度均有降低，且吸水率也有所增加。
45.对比例3本对比例石膏基自流平材料，由以下重量份的原料组成：脱硫石膏α石膏粉500份，粉煤灰500份，普通硅酸盐水泥5份，聚羧酸减水剂1份，硅烷类消泡剂0.3份，钠基膨润土0.4份，400羟丙基甲基纤维素0.4份，醋酸乙烯酯与乙烯共聚物乳胶粉2份，有机硅烷防憎水剂0.2份，蛋白类缓凝剂0.3份。
46.本对比例自流平材料使用时用水量为总重量的0.35，搅拌成浆体后，即用于地面自流平施工。
47.本对比案例与实施案例1对比，在没有添加憎水剂的情况下，吸水率也有所增加。
48.参照标准jc/t1023
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2021《石膏基自流平砂浆》对本发明实施例1
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5以及对比例1
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3的自流平材料的进行了相关性能测试，测试结果见下表1。
49.表1本发明实施例1
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5以及对比例1
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3所得石膏基自流平材料的性能测试结果