石膏砂浆调凝剂及其制备方法

1.石膏砂浆调凝剂，其特征是由以下重量含量的成分组成：
无水柠檬酸23~27%、无水焦磷酸钠18~22%、羟丙基甲基纤维素醚7~8%、三聚磷酸钠
4.5~5.5%、预糊化淀粉9~11%、钠基膨润土18~22%、聚羧酸减水剂 9~11%以及无机硅酸镁铝凝胶2.2~2.8%。
2.根据权利要求1所述的石膏砂浆调凝剂，其特征是由以下重量含量的成分组成：
无水柠檬酸25%、无水焦磷酸钠20%、羟丙基甲基纤维素醚7.5%、三聚磷酸钠5%、预糊化淀粉10 %、钠基膨润土20%、聚羧酸减水剂10%以及无机硅酸镁铝凝胶2.5%。
3.如权利要求1或2所述的石膏砂浆调凝剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：
1）、钠基膨润土在容器内加热至50-60℃后加入羟丙基甲基纤维素醚共混均匀，从而实现对钠基膨润土的接枝改性，得保水性膨润土改性粉料；
2）、将保水性膨润土改性粉料、无水柠檬酸、无水焦磷酸钠、无机硅酸镁铝凝胶、三聚磷酸钠、预糊化淀粉、聚羧酸减水剂均匀混合搅拌，得石膏砂浆调凝剂。

石膏砂浆调凝剂及其制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种石膏砂浆外加剂，特别是一种石膏砂浆调凝剂及其制备方法。\n背景技术\n[0002] 改革开放三十多年来，我国的城镇基础建设和新农村建设日新月异、成绩骄人。特别是关乎百姓安居乐业的住房建设，更是古今中外绝无仅有，规模之大、范围之广、历时之长、投资之巨非他国可比。\n[0003] 如此巨量的建设，所用材料自然还是以水泥、砂浆和混凝土为主。众所周知，水泥生产中不仅消耗大量的能源、产生大量的扬尘，更排放大量的二氧化碳，导致人类生存环境的恶化和严重的温室效应，日益威胁着人类的生存与发展。\n[0004] 传统建筑用的各类砂浆，其胶凝材料多以无机的、水硬性的硅酸盐水泥为主、细骨料则以天然的河沙或人工砂为主。随着我国工业化、现代化发展进程的加快，城乡建设中废弃的建筑固体垃圾和工业尾矿、废渣急待妥善处理，废旧资源的再生利用成了节能减排、低碳环保的必由之路。\n[0005] 利用磷石膏、烟气脱硫石膏作为气硬性的建筑砂浆无机凝胶材料，是业内近年来一直在研讨的重大课题之一。通过对不同种类、不同性质石膏添加相容性、和易性、匹配性良好的外加剂进行物理改形和化学改性，可以制得用于砌筑、粉刷的各类石膏砂浆。在这些石膏砂浆产品中，可掺入经过处理的建筑固体垃圾和工业尾矿、废渣、石屑颗粒作为细骨料，既能解决固废循环再利用问题，又能为建筑砂浆的生产提供几类新的材料来源，与建设与环境均有利，符合《循环经济促进法》和可持续发展的基本要求。\n[0006] 石膏的特性是遇水软化、失水硬化，因谓气硬性材料。开发、生产以脱硫石膏为胶凝材料的各种建筑砂浆，最关键的是要解决其速凝、快硬、不利于施工操作的问题。\n[0007] 天然建筑石膏是以β型半水石膏（βcaso4。1/2H2o）为主要成份（β半水硫酸钙含量不小于60%）的粉状胶凝材料。其硬化机理为：与水拌和后可形成塑性浆体，通常经数分钟的物理化学反应即可初凝，30min以内即可达到终凝，最后凝结硬化成具有一定强度的固体。粉状石膏与水拌和后，其中的半水石膏溶解于水，并很快成为饱和溶液，溶液中的半水石膏与水反应生成二水石膏。由于二水石膏在水中的溶解度比半水石膏小很多（仅为半水石膏溶解度的1/5），半水石膏的饱和溶液对于二水石膏来说也就成了饱和溶液，所以二水石膏以胶体微粒的形状从水中析出。半水石膏不断溶解和水化，直至完全溶解。在这一水化------溶解过程中，浆体中的游离水分因水化和蒸发而逐渐减少，二水石膏胶体微粒数量则不断增加，而这些二水石膏微粒比原来的半水石膏粒子要小得多。由于粒子总表面积增加，需要更多的水分来包裹，所以浆体的稠度便逐渐增大，颗粒间的摩擦力和粘结力渐增，浆体可塑性减小，此时的石膏便进入了凝结状态。随着浆体继续变稠，胶体微粒逐渐凝聚成为晶体，晶体逐渐长大并产生相互交错，使浆体强度逐渐产生并不断增长，这个过程便是石膏的硬化过程。\n[0008] 石膏的凝结、硬化是一个连续、复杂的物理化学反应过程，直到完全干燥，晶体间的摩擦力和粘结力不断增加，其强度才终止发展。\n[0009] 了解了石膏的特性，便可以通过选用缓凝材料的加入，使石膏的凝结时间可按施工环境、施工温度等不同条件的要求进行调整。\n[0010] 各地火力发电厂采用石灰或石灰石湿法脱除烟气中的二氧化硫产生的副产品烟气脱硫石膏（富含二水硫酸钙、含水率约在10-13%间），经烘干脱水，可获得与天然建筑石膏性能相仿（β型半水硫酸钙含量60-70%）的脱硫熟石膏粉，基本符合GB/T9776-2008《建筑石膏》标准的各项性能指标，见表1：\n[0011] 表1\n[0012] \n[0013] 脱硫石膏的烘干脱水技术已臻成熟，各地火力发电厂及脱硫石膏加工企业均具有能力组织生产，然而要将脱硫熟石膏粉作为粉刷石膏及石膏砂浆的基础性胶凝材料，满足JC/T517-2004《粉刷石膏》标准要求的物理力学性能（见表2），则必须采用适用于脱硫熟石膏的改性添加剂，来达到调整凝结时间、具备相应可施工操作时间的特定要求。\n[0014] 表2\n[0015] \n[0016] 备注说明：表2为底层粉刷石膏砂浆指标要求。\n发明内容\n[0017] 本发明要解决的技术问题是提供一种石膏砂浆调凝剂及其制备方法。\n[0018] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种石膏砂浆调凝剂，其由以下重量含量的成分组成：\n[0019] 无水柠檬酸23~27%、无水焦磷酸钠18~22%、羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）7~8%、三聚磷酸钠4.5~5.5%、预糊化淀粉（改性淀粉）9~11%、钠基膨润土18~22%、聚羧酸减水剂 \n9~11%以及无机硅酸镁铝凝胶2.2~2.8%。\n[0020] 作为本发明的石膏砂浆调凝剂的改进：无水柠檬酸25%、无水焦磷酸钠20%、羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）7.5%、三聚磷酸钠5%、预糊化淀粉（改性淀粉）10 %、钠基膨润土20%、聚羧酸减水剂10%以及无机硅酸镁铝凝胶2.5%。\n[0021] 本发明还同时提供了上述石膏砂浆调凝剂的制备方法，包括以下步骤：\n[0022] 1）、钠基膨润土在容器内加热至50-60℃后加入羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）共混均匀，从而实现对钠基膨润土的接枝改性，得保水性膨润土改性粉料；\n[0023] 2）、将保水性膨润土改性粉料、无水柠檬酸、无水焦磷酸钠、无机硅酸镁铝凝胶、三聚磷酸钠、预糊化淀粉（改性淀粉）、聚羧酸减水剂均匀混合搅拌，得石膏砂浆调凝剂。\n[0024] 备注说明：上述步骤2）在室温下进行即可，室温一般是指10~25℃。\n[0025] 本发明的石膏砂浆调凝剂的所有成分均能通过市购的方式获得，例如：\n[0026] 预糊化淀粉（改性淀粉），可购自南京斯泰宝贸易有限公司的预糊化淀粉(改性淀粉) 木薯淀粉；\n[0027] 钠基膨润土可购自临安引力外加剂有限公司；\n[0028] 聚羧酸减水剂可购自江苏兆佳建材科技发展有限公司；\n[0029] 无机硅酸镁铝凝胶可购自湖南朋泰高新材料有限公司；\n[0030] 本发明的发明人经长期试验与应用，研制了可随掺量增减而调节石膏基砂浆凝结时间的石膏砂浆调凝剂。\n[0031] 采用本发明的石膏砂浆调凝剂配制的4.0Mpa底层粉刷石膏砂浆，各项性能指标均满足JC/T517-2004《粉刷石膏》标准中规定的底层粉刷石膏砂浆质量要求。\n[0032] 综上所述，本发明的石膏砂浆调凝剂的制备和应用均很方便，砂浆配比简单，非常适用于砂浆企业组织生产专用石膏基砌筑、抹灰砂浆，值得在行业内大力推广，以提高工业尾矿、脱硫石膏在建筑砂浆领域的应用，走可持续发展之路。\n[0033] 在以脱硫熟石膏粉为胶凝材料生产的石膏砂浆中采用本发明的石膏砂浆调凝剂，使石膏砂浆具有可按施工环境、温度不同，通过调整石膏砂浆调凝剂的掺量，以调整石膏砂浆的凝结时间，满足适当延长施工操作时间要求的各项性能。\n具体实施方式\n[0034] 实施例1、一种石膏砂浆调凝剂，其由以下重量含量的成分组成：\n[0035] 无水柠檬酸25%、无水焦磷酸钠20%、羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）7.5%、三聚磷酸钠5%、预糊化淀粉（改性淀粉）10 %、钠基膨润土20%、聚羧酸减水剂10%、无机硅酸镁铝凝胶\n2.5%。\n[0036] 其制备方法为：\n[0037] 1）、钠基膨润土置于加热容器内加热至50-60℃，加入羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）共混均匀，从而实现对钠基膨润土的接枝改性，得保水性膨润土改性粉料；\n[0038] 2）、将保水性膨润土改性粉料、无水柠檬酸、无水焦磷酸钠、三聚磷酸钠、预糊化淀粉（改性淀粉）、聚羧酸减水剂和无机硅酸镁铝凝胶在室温下均匀混合搅拌，得石膏砂浆调凝剂。\n[0039] 实施例2、一种石膏砂浆调凝剂，其由以下重量含量的成分组成：\n[0040] 无水柠檬酸26.7%、无水焦磷酸钠18%、羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）7%、三聚磷酸钠4.5%、预糊化淀粉（改性淀粉）10.8%、钠基膨润土21.8%、聚羧酸减水剂9%、无机硅酸镁铝凝胶2.2%。\n[0041] 制备方法等同于实施例1。\n[0042] 实施例3、一种石膏砂浆调凝剂，其由以下重量含量的成分组成：\n[0043] 无水柠檬酸23.2%、无水焦磷酸钠22%、羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）8%、三聚磷酸钠5.5%、预糊化淀粉（改性淀粉）9.2%、钠基膨润土18.3%、聚羧酸减水剂11%、无机硅酸镁铝凝胶2.8%。\n[0044] 制备方法等同于实施例1。\n[0045] 为了验证本发明的性能，发明人对石膏砂浆调凝剂做了实验性试验（以M4.0内墙抹灰底层粉刷石膏砂浆配合比为例），结果如下：\n[0046] 一、试验用原材料及外加剂\n[0047] 1、脱硫熟石膏粉\n[0048] 2、重钙粉\n[0049] 3、20-40目机制砂\n[0050] 4、40-80目机制砂\n[0051] 5、石膏砂浆调凝剂（实施例1~实施例3中的任意一种）\n[0052] 6、水（民用自来水）\n[0053] 二、试验用原材料及外加剂配比，见表3：\n[0054] 表3\n[0055] \n[0056] 试验在标准环境下按JC/T517-2004《粉刷石膏》标准进行，各项性能指标试验结果，见表4：\n[0057] 表4\n[0058] \n[0059] 将表3中的调凝剂的用量由2 kg分别调整为4kg、3kg、1 kg，在上述实验条件下进行相同的检测，凝结时间、可操作时间、保水率三项指标结果分别如表5所示。\n[0060] 表5\n[0061] \n[0062] 说明：根据表4、表5的实验及获得的检测结果表明：石膏砂浆调凝剂在底层粉刷石膏砂浆中的掺量为每吨砂浆掺2-3kg最合适，也最经济。\n[0063] 发明人在发明过程中，还进行了如下的对比实验：\n[0064] 对比例1、将无水柠檬酸由25%改成20%，将无水焦磷酸钠由20%改成25%，其余等同于实施例1。\n[0065] 对比例2、将无水柠檬酸由25%改成30%，将无水焦磷酸钠由20%改成15%，其余等同于实施例1。\n[0066] 对比例3、将无水焦磷酸钠改成葡糖糖酸钠，用量不变；其余等同于实施例1。\n[0067] 对比例4、将无机硅酸镁铝凝胶改成十二烷基苯磺酸钠，用量不变；其余同实施例\n1。\n[0068] 对比例5、将预糊化淀粉（改性淀粉）由10 %改成15%，将聚羧酸减水剂由10%改成\n5%，其余等同于实施例1。\n[0069] 对比例6、将预糊化淀粉（改性淀粉）由10 %改成5%，将聚羧酸减水剂由10%改成\n15%，其余等同于实施例1。\n[0070] 对比例7、将预糊化淀粉（改性淀粉）改成玉米改性淀粉，其余同实施例1。\n[0071] 对比例8、取消无机硅酸镁铝凝胶的使用，即，由以下重量含量的成分组成：\n[0072] 无水柠檬酸25.7%、无水焦磷酸钠20.5%、羟丙基甲基纤维素醚7.7%、三聚磷酸钠\n5.1%、预糊化淀粉（改性淀粉）10.3 %、钠基膨润土20.4%、聚羧酸减水剂10.3%。\n[0073] 按照表3的配比用量关系进行检测（即，调凝剂的用量为2kg）；所得的凝结时间、可操作时间、保水率三项指标检测结果分别如表6所示。\n[0074] 表6\n[0075] \n[0076] 三、分析与结论\n[0077] 本实验结果中，采用本发明的石膏砂浆调凝剂配制的4.0Mpa底层粉刷石膏砂浆，各项性能指标均满足JC/T517-2004《粉刷石膏》标准中规定的底层粉刷石膏砂浆质量要求。\n[0078] 综上所述，本发明的石膏砂浆调凝剂应用方便，砂浆配比简单，非常适用于砂浆企业组织生产专用石膏基砌筑、抹灰砂浆，值得在行业内大力推广，以提高烟气脱硫石膏在建筑砂浆领域的应用，走可持续发展之路。