CN102584118A - 一种环保型高性能防水阻燃型抹灰砂浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保型高性能防水阻燃型抹灰砂浆，其组分及其组分含量按质量比计为P.O42.5R水泥：改性磷石膏：可再分散性乳胶粉：石灰石粉：陶瓷微珠：改性可膨胀石墨：保水剂：增韧剂：憎水剂=1~2：0.4~0.9：0.1~0.4：0.1~0.5：0.5~1：0.25~1.5：0.005~0.04：0.005~0.01：0.005~0.03混合制成，该发明对于高效阻燃隔热、防水抗渗、复合保温节能、磷石膏再生利用和减少固体废弃物对环境的污染具有重要的意义，同时提供的抹灰砂浆具有成本低、强度较高的优势。
Description
技术领域
本发明属于硅酸盐建筑材料领域，具体涉及一种利用高效膨胀型阻燃剂和磷石膏制备的环保型高性能防水阻燃型抹灰砂浆，用于建筑、装饰工程的内、外墙、罩面抹灰。
背景技术
抹灰砂浆在一般民用建筑每平方米的建筑面积有3～5m2的内表抹灰，有0.15～0.75m2的外表抹灰。生产抹灰砂浆时，采用的原材料大都为天然矿物，使生产成本高；在实际施工过程中，常常因为无法达到施工环境的要求而导致出现抹灰砂浆工作性差、保水性差、粘结强度低，出现墙体抹灰层的空鼓，开裂等等一系列问题，严重阻碍了新型墙体材料的使用；另外，外墙砂浆常年暴露于空气中，受雨水、雪水、干湿变化等等环境条件的影响而导致崩坏、脱落的现象屡见不鲜，因此，这对建筑物抹灰砂浆的防水抗渗性能也提出了一定的要求；在利用工业废渣方面，常因工业废渣的活性低，而导致其掺量过低或抹灰砂浆的各项性能不能达到国家的相关标准；在建筑安全防火方面，砂浆虽然是无机不燃材料，但是在建筑发生火灾时，常用的薄抹灰砂浆并不能有效的阻止有机的保温材料和勾缝胶结材料等易燃物的火焰的蔓延和穿透，致使灾情无法有效控制，造成财产损失和人员伤亡的巨大隐患。
所以，要解决这一系列问题必须在不增加建筑成本的条件下使用粘结力强、抗渗性好、体积稳定性好、抗裂性好，并且能够防火阻燃、环保利废的高性能抹灰砂浆。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用高效防火阻燃、防水抗渗、并使用废弃磷石膏粉料替代部分水泥的环保利废型抹灰砂浆，对于高效阻燃隔热和复合保温节能、磷石膏再生利用、减少固体废弃物对环境的污染具有重要的意义。
本发明解决其技术问题采用以下技术方案：一种环保型高性能防水阻燃型抹灰砂浆，其特征在于其组分及其组分含量按质量比计为P.O42.5R水泥∶改性磷石膏∶可再分散性乳胶粉∶石灰石粉∶陶瓷微珠∶改性可膨胀石墨∶保水剂∶增韧剂∶憎水剂＝1～2∶0.4～0.9∶0.1～0.4∶0.1～0.5∶0.5～1∶0.25～1.5∶0.005～0.04∶0.005～0.01∶0.005～0.03混合制成，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，其粘度为100000Pa·S，所述的增韧剂为抗裂纤维，所述的憎水剂为ELOTEX SEAL80可再分散硅烷基憎水剂。
按上述方案，所述的改性磷石膏由磷石膏、生石灰和粉煤灰按质量比7～14∶3～6∶1混合均匀后，在80℃环境下烘干或者炒制2～3h，再粉磨至比表面积2500～3500cm2/g即可。
按上述方案，所述的改性可膨胀石墨的制备方法为：将鳞片石墨、双氧水和发烟硝酸混合，并在冰水浴中迅速搅拌，至反应平缓后将该反应体系恒温在25℃，洗涤、抽滤，滴加乙酸溶液并不断搅拌，反应60～120min，水洗，抽滤，烘干，得改性可膨胀石墨，磨至粒径为0.05～1mm作为轻骨料使用。
按上述方案，所述的改性可膨胀石墨的制备方法为：按照质量比鳞片石墨∶KMnO4＝1∶0.2～0.4的比例向鳞片石墨中加入KMnO4，搅拌均匀，加入HClO3溶液并保持35℃间歇搅拌反应60～120min，然后水洗，抽滤，烘干即可得到改性可膨胀石墨，磨至粒径为0.05～1mm作为轻骨料使用。
环保型高性能防水阻燃型抹灰砂浆的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：按照质量比计为P.O42.5R水泥∶改性磷石膏∶可再分散性乳胶粉∶石灰石粉∶陶瓷微珠∶改性可膨胀石墨∶保水剂∶增韧剂∶憎水剂＝1～2∶0.4～0.9∶0.1～0.4∶0.1～0.5∶0.5～1∶0.25～1.5∶0.005～0.04∶0.005～0.01∶0.005～0.03称取P.O42.5R水泥、改性磷石膏、可再分散性乳胶粉、石灰石粉、陶瓷微珠、改性可膨胀石墨、保水剂、增韧剂和憎水剂，将P.O42.5R水泥、改性磷石膏、石灰石粉、可再分散性乳胶粉混合均匀并研磨至比表面积3500～4500cm2/g，再加入陶瓷微珠、改性可膨胀石墨、保水剂、增韧剂和憎水剂，混合均匀后得到所述抹灰砂浆，所述的保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，其粘度为100000Pa·S，所述的增韧剂为抗裂纤维，所述的憎水剂为ELOTEX SEAL80可再分散硅烷基憎水剂。
按上述方案，所述的改性磷石膏由磷石膏、生石灰和粉煤灰按质量比7～14∶3～6∶1混合均匀后，在80℃环境下烘干或者炒制2～3h，再粉磨至比表面积2500～3500cm2/g即可。
按上述方案，所述的改性可膨胀石墨的制备方法为：将鳞片石墨、双氧水和发烟硝酸混合，并在冰水浴中迅速搅拌，至反应平缓后将该反应体系恒温在25℃，洗涤、抽滤，滴加乙酸溶液并不断搅拌，反应60～120min，水洗，抽滤，烘干，得改性可膨胀石墨.
按上述方案，所述的改性可膨胀石墨的制备方法为：按照质量比鳞片石墨∶KMnO4＝1∶0.2～0.4的比例向鳞片石墨中加入KMnO4，搅拌均匀，加入HClO3溶液并保持35℃间歇搅拌反应60～120min，然后水洗，抽滤，烘干即可得到改性可膨胀石墨，磨至粒径为0.05～1mm作为轻骨料使用。
本发明中各原材料的作用为：
P.O42.5R水泥，起主要的胶凝作用，熟料中的C2S、C3S、C3A和C4AF立即与水发生化学反应，生成C-S-H、钙矾石和Ca(OH)2等矿物，凝结硬化逐渐变成具有强度的胶凝材料，并能将散粒状材料胶接成为整体；
改性可膨胀石墨，作无机轻质骨料，在较高温度下能产生体积大幅度膨胀或产生泡沫状物质，覆盖于砂浆表面，形成稳定的隔热覆盖层，起隔绝空气、高效隔热作用，从而达到阻燃目的，根据结合物质的不同，还会因受热而产生CO2，NH3，H2O等不燃气体，使其他材料受热分解释放的可燃气体被稀释而达到阻燃的效果；
可再分散性乳胶粉，调整胶凝材料的粘结性能、流变性能，提高体积稳定性；
改性磷石膏，磷石膏经过改性处理得到，可以起到缓凝作用，热处理后石膏晶体的晶型结构和矿物构成发生改变，少部分二水石膏转变为半水石膏，从而具备胶凝性能，同时改性磷石膏能降低石灰的反应温度和延长反应时间，限制石灰反应时体积的膨胀；
陶瓷微珠，一种空心无机轻骨料，化学成分以二氧化硅和三氧化二铝为主，具有颗粒细、中空、质轻、保温、高强、耐磨、耐高温、保温绝缘、绝缘阻燃等多种功能；
羟丙基甲基纤维素醚，保水剂，可以使胶凝材料更充分的进行水化反应，达到使砂浆增稠、保水的目的，提高砂浆的强度、弹性、韧性，减少开裂，改善砂浆的工作性；
抗裂纤维，增韧剂，能够提高砂浆体系的弹性和韧性，同时具有一定的保水作用，有减缩防裂的作用；
SEAL80可再分散硅烷基憎水剂，是表面进行了特殊处理的硅烷基粉末，采用了溶于水的保护胶体和抗结块剂通过喷雾干燥表面处理得到的，在水泥水化的碱性环境下，憎水剂溶于水并和水泥水化产物发生一系列反应，使得水泥硬化浆体的内部和表面都有了憎水性，达到防水抗渗的目的。
本发明与现有技术相比具有以下的主要优点：
1.高效阻燃：加入了高效阻燃剂改性可膨胀石墨作为轻骨料，可有效阻止火焰蔓延，防止材料被火焰烧穿而导致结构的破坏，有高效阻燃防火功能；
2.高效环保利废：采用研磨和热处理对磷石膏进行改性，可以改变磷石膏的细度、颗粒形态、石膏的晶型结构和矿物成分，使部分磷石膏具有胶凝性能，替代天然石膏，降低生产成本，使废弃物再生利用，环保利废。
3.复合保温效果：在砂浆体系内加入了高效保温的空心陶瓷微珠材料作为无机轻骨料，与建筑物墙体能够起到复合保温的效果。
4.采用羟丙基甲基纤维素醚作为保水剂，达到使砂浆增稠、保水的目的，保证水泥的水化反应进行完全，提高砂浆的强度、弹性、韧性，减少开裂，改善砂浆的工作性。
5.高效防水抗渗：加入了高活性可再分散硅烷基憎水剂，使得水泥硬化浆体的内部和表面都有了憎水性，达到高效防水抗渗的目的。
具体实施方式：
本发明在保证抹灰砂浆性能满足国家标准的条件下，利用改性可膨胀石墨作高性能阻燃剂，利用化工厂的副产品磷石膏替代天然石膏来制备满足国家标准要求的抹灰砂浆，使用保水剂、增韧剂和憎水剂，保证水泥的水化反应进行完全、提高砂浆的强度、弹性、韧性，减少开裂、改善砂浆的工作性的同时让砂浆具备高效防水抗渗的功能。
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
1)改性可膨胀石墨的制备：按照质量比鳞片石墨∶KMnO4＝1∶0.3的比例向鳞片石墨中加入KMnO4，搅拌均匀，加入70％的HClO3溶液、维持固液比为1∶4的比例保持35℃间歇搅拌反应90min，后水洗，抽滤，烘干、磨至粒径为0.05～1mm，即可得到改性可膨胀石墨，膨胀体积为500～600ml/g；
2)改性磷石膏的制备：将磷石膏、生石灰和粉煤灰按质量比13∶5∶1混合均匀后，在80℃环境下烘干或者炒制3h，然后粉磨至比表面积为2500～3500cm2/g得到改性磷石膏，其中磷石膏的放射性符合GB6566-2001的相关要求；
3)抹灰砂浆的制备：将P.O42.5R水泥、改性磷石膏、可再分散性乳胶粉、石灰石粉、陶瓷微珠、改性可膨胀石墨、羟丙基甲基纤维素醚、抗裂纤维、ELOTEX SEAL80可再分散硅烷基憎水剂按质量比1.75∶0.55∶0.3∶0.35∶1∶1.1∶0.01∶0.005∶0.025称取，其中水泥、改性磷石膏、可再分散性乳胶粉、石灰石粉在称取后混合均匀，粉磨至比表面积3500cm2/g后与其余原材料混合均匀，可得到所述砂浆；
4)上述抹灰砂浆的应用：拌合水的用量根据新拌砂浆流动度确定按GB 2419-81加水测试流动度控制在165+5mm即可，由表10可以看出，砂浆的各项性能满足JC890-2001的相关要求。
上述环保型高性能防水阻燃型抹灰砂浆主要原料的化学成分、物理性能以及实验结果分别见表1-9。
实施例2：
1)改性可膨胀石墨的制备：按照质量比鳞片石墨∶KMnO4＝1∶0.4的比例向鳞片石墨中加入KMnO4，搅拌均匀，加入75％的HClO3溶液、维持固液比为1∶4的比例保持35℃间歇搅拌反应80min，后水洗，抽滤，烘干、磨至粒径为0.05～1mm即可得到改性可膨胀石墨，膨胀体积为500～600ml/g；
2)改性磷石膏的制备：将磷石膏、石灰和粉煤灰按质量比12∶5∶1混合均匀后，在80℃环境下烘干或者炒制2.5h，然后粉磨至比表面积为2500～3500cm2/g得到改性磷石膏，其中磷石膏的放射性符合GB6566-2001的相关要求；
3)抹灰砂浆的制备：将P.O42.5R水泥、改性磷石膏、可再分散性乳胶粉、石灰石粉、陶瓷微珠、改性可膨胀石墨、羟丙基甲基纤维素醚、抗裂纤维、ELOTEX SEAL80可再分散硅烷基憎水剂按质量比1.6∶0.6∶0.3∶0.35∶1∶1.15∶0.0125∶0.005∶0.03称取，其中水泥、改性磷石膏、可再分散性乳胶粉、石灰石粉在称取后混合均匀，粉磨至比表面积3500cm2/g后与其余原材料混合均匀，可得到所述砂浆；
4)上述抹灰砂浆的应用：拌合水的用量根据新拌砂浆流动度确定按GB 2419-81加水测试流动度控制在(165+5)mm即可，砂浆的各项性能满足JC890-2001的相关要求。
实施例3：
1)改性可膨胀石墨的制备：用鳞片石墨、双氧水、发烟硝酸，在冰水浴中迅速搅拌，至反应平缓后将该反应体系恒温在25℃，经过洗涤、抽滤后，滴加含量≥99.5％的乙酸溶液并不断搅拌，反应60min，水洗，抽滤，烘干，得无硫无灰分改性可膨胀石墨，膨胀体积为300-350ml/g，其中鳞片石墨、发烟硝酸、双氧水、乙酸的比例为5(g)∶12(ml)∶1(ml)∶5(ml)；
2)改性磷石膏的制备：将磷石膏、石灰和粉煤灰按质量比13∶5∶1混合均匀后，在80℃环境下烘干或者炒制3h，然后粉磨至比表面积为2500～3500cm2/g得到改性磷石膏，其中磷石膏的放射性符合GB6566-2001的相关要求；
3)抹灰砂浆的制备：将P.O42.5R水泥、改性磷石膏、可再分散性乳胶粉、石灰石粉、陶瓷微珠、改性可膨胀石墨、羟丙基甲基纤维素醚、抗裂纤维、憎水剂按质量比1.6∶0.65∶0.3∶0.4∶0.75∶1.25∶0.015∶0.005∶0.025称取，其中水泥、改性磷石膏、可再分散性乳胶粉、石灰石粉在称取后混合均匀，粉磨至比表面积3500cm2/g后与其余原材料混合均匀，可得到所述砂浆。
4.上述抹灰砂浆的应用：拌合水的用量根据新拌砂浆流动度确定按GB 2419-81加水测试流动度控制在(165+5)mm即可，砂浆的各项性能满足JC890-2001的相关要求。
实施例4：
1)改性可膨胀石墨的制备：按照质量比鳞片石墨∶KMnO4＝1∶0.4的比例向鳞片石墨中加入KMnO4，搅拌均匀，加入70％的HClO3溶液、维持固液比为1∶4的比例保持35℃间歇搅拌反应90min，后水洗，抽滤，烘干、磨至粒径为0.05～1mm即可得到改性可膨胀石墨，膨胀体积为500～600ml/g；
2)改性磷石膏的制备：将磷石膏、石灰和粉煤灰按质量比12∶5∶1混合均匀后，在80℃环境下烘干或者炒制2.5h，然后粉磨至比表面积为2500～3500cm2/g得到改性磷石膏，其中磷石膏的放射性符合GB6566-2001的相关要求；
3)抹灰砂浆的制备：将P.O42.5R水泥、改性磷石膏、可再分散性乳胶粉、石灰石粉、陶瓷微珠、改性可膨胀石墨、羟丙基甲基纤维素醚、抗裂纤维、ELOTEX SEAL80可再分散硅烷基憎水剂按质量比1.75∶0.6∶0.3∶0.4∶0.75∶1.15∶0.01∶0.005∶0.03称取，其中水泥、改性磷石膏、可再分散性乳胶粉、石灰石粉在称取后混合均匀，粉磨至比表面积3500cm2/g后与其余原材料混合均匀，可得到所述砂浆。
4.上述抹灰砂浆的应用：拌合水的用量根据新拌砂浆流动度确定按GB 2419-81加水测试流动度控制在(165+5)mm即可，砂浆的各项性能满足JC890-2001的相关要求。
实施例5：
1)除实例1-4中的原料外，还可掺入生石灰，粉磨至比表面积为3000-3500cm2/g。
2)抹灰砂浆的制备：将P.O42.5R水泥、改性磷石膏、可再分散性乳胶粉、石灰石粉、生石灰、陶瓷微珠、改性可膨胀石墨、羟丙基甲基纤维素醚、抗裂纤维、憎水剂按质量比1.5∶0.6∶0.3∶0.4∶0.25∶0.75∶1.15∶0.0075∶0.005∶0.03称取，其中水泥、改性磷石膏、可再分散性乳胶粉、石灰石粉、生石灰在称取后混合均匀，粉磨至比表面积3500cm2/g后与其余原材料混合均匀，可得到所述砂浆。
原材料的制备方法同实例1-4。
实施例6：
1)除实例1-4中的原料外，可掺入粉煤灰，粉磨至比表面积为3000-3500cm2/g。
2)抹灰砂浆的制备：将P.O42.5R水泥、改性磷石膏、可再分散性乳胶粉、石灰石粉、粉煤灰、陶瓷微珠、改性可膨胀石墨、羟丙基甲基纤维素醚、抗裂纤维、憎水剂按质量比1.75∶0.6∶0.3∶0.4∶0.15∶0.75∶1∶0.0075∶0.005∶0.03称取，其中水泥、改性磷石膏、可再分散性乳胶粉、石灰石粉、粉煤灰在称取后混合均匀，粉磨至比表面积3500cm2/g后与其余原材料混合均匀，可得到所述砂浆。
原材料的制备方法同实例1-4。
附表
表1P.O42.5R水泥的物理性能
表2P.O42.5R水泥原料的化学分析/Wt％
表3抗裂纤维的性能参数
表4磷石膏的化学分析/Wt％
表5粉煤灰的化学分析/Wt％
表6石灰石的颗粒级配
表7可再分散性乳胶粉物理性能
表8陶瓷微珠的物理参数和化学分析
陶瓷微珠的物理参数
陶瓷微珠的化学分析/Wt％
表9
SEAL80可再分散硅烷基憎水剂参数
表10实验结果
抹灰砂浆的性能
Claims (8)
1.一种环保型高性能防水阻燃型抹灰砂浆，其特征在于其组分及其组分含量按质量比计为P.O42.5R水泥：改性磷石膏：可再分散性乳胶粉：石灰石粉：陶瓷微珠：改性可膨胀石墨：保水剂：增韧剂：憎水剂=1~2：0.4~0.9：0.1~0.4：0.1~0.5：0.5~1：0.25~1.5：0.005~0.04：0.005~0.01：0.005~0.03混合制成，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，其粘度为100000 Pa·S，所述的增韧剂为抗裂纤维，所述的憎水剂为ELOTEX SEAL80可再分散硅烷基憎水剂。
2.根据权利要求1所述的环保型高性能防水阻燃型抹灰砂浆，其特征在于所述的改性磷石膏由磷石膏、生石灰和粉煤灰按质量比7～14：3～6：1混合均匀后，在80℃环境下烘干或者炒制2～3h，再粉磨至比表面积2500～3500cm2/g即可。
3.根据权利要求1或2所述的环保型高性能防水阻燃型抹灰砂浆，其特征在于所述的改性可膨胀石墨的制备方法为：将鳞片石墨、双氧水和发烟硝酸混合，并在冰水浴中迅速搅拌，至反应平缓后将该反应体系恒温在25℃，洗涤、抽滤，滴加乙酸溶液并不断搅拌，反应60~120min，水洗，抽滤，烘干，得改性可膨胀石墨，磨至粒径为0.05～1mm作为轻骨料使用。
4.根据权利要求1或2所述的环保型高性能防水阻燃型抹灰砂浆，其特征在于所述的改性可膨胀石墨的制备方法为：按照质量比鳞片石墨：KMnO4=1：0.2~0.4的比例向鳞片石墨中加入KMnO4，搅拌均匀，加入HClO3溶液并保持35℃间歇搅拌反应60~120min，然后水洗，抽滤，烘干即可得到改性可膨胀石墨，磨至粒径为0.05～1mm作为轻骨料使用。
5.权利要求1所述的环保型高性能防水阻燃型抹灰砂浆的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：按照质量比计为P.O42.5R水泥：改性磷石膏：可再分散性乳胶粉：石灰石粉：陶瓷微珠：改性可膨胀石墨：保水剂：增韧剂：憎水剂=1~2：0.4~0.9：0.1~0.4：0.1~0.5：0.5~1：0.25~1.5：0.005~0.04：0.005~0.01：0.005~0.03称取P.O42.5R水泥、改性磷石膏、可再分散性乳胶粉、石灰石粉、陶瓷微珠、改性可膨胀石墨、保水剂、增韧剂和憎水剂，将P.O42.5R水泥、改性磷石膏、石灰石粉、可再分散性乳胶粉混合均匀并研磨至比表面积3500～4500cm2/g，再加入陶瓷微珠、改性可膨胀石墨、保水剂、增韧剂和憎水剂，混合均匀后得到所述抹灰砂浆，所述的保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，其粘度为100000 Pa·S，所述的增韧剂为抗裂纤维，所述的憎水剂为ELOTEX SEAL80可再分散硅烷基憎水剂。
6.按权利要求5所述的环保型高性能防水阻燃型抹灰砂浆的制备方法，其特征在于所述的改性磷石膏由磷石膏、生石灰和粉煤灰按质量比7～14：3～6：1混合均匀后，在80℃环境下烘干或者炒制2～3h，再粉磨至比表面积2500～3500cm2/g即可。
7.按权利要求5或6所述的环保型高性能防水阻燃型抹灰砂浆的制备方法，其特征在于：所述的改性可膨胀石墨的制备方法为：将鳞片石墨、双氧水和发烟硝酸混合，并在冰水浴中迅速搅拌，至反应平缓后将该反应体系恒温在25℃，洗涤、抽滤，滴加乙酸溶液并不断搅拌，反应60~120min，水洗，抽滤，烘干，得改性可膨胀石墨。
8.按权利要求5或6所述的环保型高性能防水阻燃型抹灰砂浆的制备方法，其特征在于：所述的改性可膨胀石墨的制备方法为：按照质量比鳞片石墨：KMnO4=1：0.2~0.4的比例向鳞片石墨中加入KMnO4，搅拌均匀，加入HClO3溶液并保持35℃间歇搅拌反应60~120min，然后水洗，抽滤，烘干即可得到改性可膨胀石墨，磨至粒径为0.05~1mm作为轻骨料使用。
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