CN105503109A - 一种脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料及其制备方法，属于吸声建筑材料技术领域。所述脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料是由下列原料按质量份数配制：脱硫建筑石膏100份；高强石膏10～30份；膨胀珍珠岩10～30份；木质纤维0.3～1.5份；分散剂0.1～1.0份；缓凝剂0.3～0.5份；保水剂0.1～0.3份；引气剂0.05～0.2份，水的加入量为脱硫建筑石膏、高强石膏、膨胀珍珠岩、木质纤维、分散剂、缓凝剂、保水剂、引气剂总质量的55％～65％。本发明由燃煤工业副产脱硫石膏烧制的建筑石膏和少量高强石膏构成混合胶凝材料体系。同时掺入纤维和引气剂来达到均匀连通微孔的效果，从而具有吸声性能，主要用于墙面和顶棚面。

Description

一种脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及吸声建筑材料技术领域，具体涉及一种脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料及其制备方法。

背景技术

脱硫石膏是煤电厂脱硫工艺带来的固体废弃物，90％以上的脱硫工艺采用湿式石灰/石灰石-石膏法烟气脱硫工艺流程。石灰或石灰石法主要的化学反应如下：

石灰法：SO₂+CaO+0.5H₂O→CaSO₃·0.5H₂O

CaSO₃·0.5H₂O+0.5O₂+1.5H₂O→CaSO₄·2H₂O

石灰石法：SO₂+CaSO₃+0.5H₂O→CaSO₃·0.5H₂O+CO₂

CaSO₃·0.5H₂O+0.5O₂+1.5H₂O→CaSO₄·2H₂O

脱硫石膏的主要成分是二水硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)，含水率高、粘性强，其酸碱度与天然石膏相当，呈中性或略偏碱性。脱硫石膏是化学石膏副产物中杂质含量最少的一种副产石膏。其化学成分和天然石膏相近，其二水石膏含量比一般天然石膏的含量更高，可以替代天然石膏加以利用，不仅保护了环境，减少天然石膏的开采，也更加经济实惠。

噪声为国际四大环境污染之一，对人的生活和身体健康都带来负面影响。繁华街边、火车、高铁旁边和ktv等高分贝的地方必然离不开吸声材料。吸声材料主要特征是孔隙，声波在孔隙中振荡，带动空气与孔隙发生摩擦生热，消耗能量。吸声系数α的值与入射声波的频率有关，同一材料对不同频率的声波，其吸声系数有不同的值。在工程中常采用125Hz，250Hz，500Hz，1000Hz，2000Hz，4000Hz六个倍频程的中心频率的吸声系数的算术平均值来表示某一材料(或结构)的平均吸声系数。在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250Hz，500Hz，1000Hz，2000Hz四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到0.05。对于吸声性能，虽然石膏材料具有孔隙率大的特点，决定了其做吸声材料的优势，但纯石膏制品的吸声系数较小，达不到多孔吸声材料的要求。根据多孔吸声材料的吸声机理，加入引气剂和纤维增加孔的数量并且更加均匀，会使得声波在孔隙中来回传播，带动空气运动，使空气与材料发生摩擦，使声波能量消耗，达到吸声的效果。

木质纤维是由木质素、半纤维素和纤维素按不同比例混合的，是农业中的常见废弃物，但其更是一种可再生资源。我国是一个农业大国，每年的秸秆等物质经常会被集中燃烧处理，不仅污染空气，危害人的健康，还是一种资源的浪费。合理利用好木质纤维不仅低碳环保，而且降低产品成本，创造附加值。

目前现有的吸声材料如中国专利CN102877564B，吸声墙的吸声系数在0.4～0.9之间，高中低频率可随意调整等优点，但其有7层结构，工艺复杂，成本高。中国专利CN104876490A公布了一种水泥基吸声材料，采用喷涂施工不仅方便，而且其降噪系数NRC≥0.60，吸声效果好，但并未提及强度值。中国专利CN101289305A公布了一种抗裂、保温、隔音的内墙抹灰材料，但并没有提到具体的数据。还有很多吸声专利是从结构设计上去改进，而本发明是主要利用工业副产物脱硫石膏和固体废弃物木质纤维去得到一种轻质、高强的具有良好吸声效果的抹灰材料。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：一种脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料，所述脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料是由下列原料按质量份数配制：

水的加入量为脱硫建筑石膏、高强石膏、膨胀珍珠岩、木质纤维、分散剂、缓凝剂、保水剂、引气剂总质量的55％～65％。

优选的，所述脱硫建筑石膏是脱硫石膏经过50℃±5℃烘干，再粉磨，在180℃的电炉中煅烧2h并陈化一周所得到的，其品质如下，标准稠度用水量为55％，绝干抗压强度为12～17MPa，绝干抗折强度为3～7MPa。

优选的，所述高强石膏是市售的，其品质如下，标准稠度用水量为33～37％，绝干抗压强度为30～40MPa，2h抗折强度为4～7MPa。

优选的，所述膨胀珍珠岩为开孔，粒度小于3mm，堆积密度为100～200kg/m³。

优选的，所述木质纤维是市售的，长度小于6mm，密度为0.2g/cm³。

优选的，所述分散剂的成分是聚丙烯酰胺或聚氧化乙烯中的一种。

优选的，所述缓凝剂是多聚磷酸钠或六偏磷酸钠或蛋白质类缓凝剂中的一种或几种。

优选的，所述保水剂是羟乙基甲基纤维素醚或羟丙基甲基纤维素醚或淀粉醚中的一种或几种。

优选的，所述引气剂是十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠或三萜皂苷中的一种或几种。

一种脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料的制备方法，其步骤为：

(1)、将称量好的引气剂、保水剂、分散剂加入搅拌机，搅拌出气泡；

(2)、将称好的脱硫建筑石膏、高强石膏、膨胀珍珠岩、木质纤维和缓凝剂混匀；

(3)、将步骤(2)中所得混合物加入步骤(1)的搅拌机内，开动搅拌机进行搅拌，搅拌2～3分钟后关闭搅拌机。

本发明的基本原理：脱硫建筑石膏粉、高强石膏粉为主要胶凝性材料，是脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料强度的主要来源。木质纤维之间存在一定的表面结合力，能增加抗裂性能，且纤维能连通孔隙，连通的微孔隙让声波在其中不断振荡传播，从而消耗能量，达到吸声效果。水灰比对孔隙影响很大。过低的水灰比，导致材料体系的流动性差，粘度大，产生的气孔泡沫韧性和延展性不足，气体压强低不足以撑开孔，故孔隙率低，降噪系数小；过高的水灰比，体系的流动性较好，但粘度太小，导致孔塌陷，孔隙率低，吸声效果不好。石膏本身具有微膨胀特性，加上纤维的锁水性，会减少抹灰层的失水收缩，从而避免了空鼓、开裂。

本发明的脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料有下列优点：降噪系数大于0.4；密度小于1000kg/m³，抗折强度大于3.0MPa，抗压强度大于6.0MPa，粘结强度大于0.5MPa。降低工人劳动强度，施工性能提升；粘接力强、不空鼓开裂；强度高、抗裂性好；实现了工业副产脱硫石膏和农业废弃物木质纤维的资源化利用，既环保又经济。

本发明由燃煤工业副产脱硫石膏烧制的建筑石膏和少量高强石膏构成混合胶凝材料体系。同时掺入纤维和引气剂来达到均匀连通微孔的效果，从而具有吸声性能，主要用于墙面和顶棚面。以工业副产物脱硫石膏为主要原料不仅成本低，而且符合国家可持续发展战略及绿色环保要求，利废率大于60％。很多均匀的微孔和填充的轻集料使抹灰材料的密度下降，工人劳动强度降低。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容。

实施例1：一种脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料，按脱硫建筑石膏100份；高强石膏10份；膨胀珍珠岩10份；木质纤维1.0份；分散剂0.9份；缓凝剂0.3份；保水剂0.2份；引气剂0.15份。其工艺步骤为先按照水灰比为0.60计量好用水量加入搅拌机内，将称量好的引气剂十二烷基硫酸钠、保水剂羟乙基甲基纤维素醚、分散剂聚丙烯酰胺加入搅拌机，搅拌出气泡，再将称好的脱硫建筑石膏、高强石膏、膨胀珍珠岩、木质纤维和缓凝剂(由多聚磷酸钠和六偏磷酸钠按质量比1:1配成)混匀，再加入搅拌机内，开动搅拌机进行搅拌，搅拌2～3分钟后关闭搅拌机，其中，所述脱硫建筑石膏是脱硫石膏经过55℃烘干，再粉磨，在180℃的电炉中煅烧2h并陈化一周所得到的，其品质如下，标准稠度用水量为55％，绝干抗压强度为12MPa，绝干抗折强度为3MPa，所述高强石膏品质如下，标准稠度用水量为33％，绝干抗压强度为30MPa，2h抗折强度为4MPa，所述膨胀珍珠岩为开孔，粒度为3mm，堆积密度为100kg/m³，所述木质纤维的长度为6mm，密度为0.2g/cm³。本实验采用驻波管法测试材料的吸声系数。该脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料的降噪系数为0.43，绝干密度为950kg/m³，绝干抗折抗折为4.1MPa，绝干抗压强度为12.9MPa，绝干拉伸粘结强度为0.5MPa，保水率为80％。

实施例2：一种脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料，按脱硫建筑石膏100份；高强石膏20份；膨胀珍珠岩20份；木质纤维0.8份；分散剂0.6份；缓凝剂0.3份；保水剂0.2份；引气剂0.15份。其工艺步骤为先按照水灰比为0.60计量好用水量加入搅拌机内，将称量好的引气剂十二烷基磺酸钠、保水剂羟丙基甲基纤维素醚、分散剂聚氧化乙烯加入搅拌机，搅拌出气泡，再将称好的脱硫建筑石膏、高强石膏、膨胀珍珠岩、木质纤维和缓凝剂(蛋白质类缓凝剂)混匀，再加入搅拌机内，开动搅拌机进行搅拌，搅拌2～3分钟后关闭搅拌机，其中，所述脱硫建筑石膏是脱硫石膏经过45℃烘干，再粉磨，在180℃的电炉中煅烧2h并陈化一周所得到的，其品质如下，标准稠度用水量为55％，绝干抗压强度为17MPa，绝干抗折强度为7MPa，所述高强石膏品质如下，标准稠度用水量为37％，绝干抗压强度为40MPa，2h抗折强度为7MPa，所述膨胀珍珠岩为开孔，粒度为2mm，堆积密度为200kg/m³，所述木质纤维的长度为5mm，密度为0.2g/cm³。本实验采用驻波管法测试材料的吸声系数。该脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料的降噪系数为0.46，绝干密度为900kg/m³，绝干抗折抗折为3.8MPa，绝干抗压强度为11.4MPa，绝干拉伸粘结强度为0.5MPa，保水率为75％。

实施例3：一种脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料，按脱硫建筑石膏100份；高强石膏30份；膨胀珍珠岩30份；木质纤维0.6份；分散剂0.3份；缓凝剂0.3份；保水剂0.2份；引气剂0.15份。其工艺步骤为先按照水灰比为0.60计量好用水量加入搅拌机内，将称量好的引气剂三萜皂苷、保水剂淀粉醚、分散剂聚丙烯酰胺加入搅拌机，搅拌出气泡，再将称好的脱硫建筑石膏、高强石膏、膨胀珍珠岩、木质纤维和缓凝剂多聚磷酸钠混匀，再加入搅拌机内，开动搅拌机进行搅拌，搅拌2～3分钟后关闭搅拌机，其中，所述脱硫建筑石膏是脱硫石膏经过52℃烘干，再粉磨，在180℃的电炉中煅烧2h并陈化一周所得到的，其品质如下，标准稠度用水量为55％，绝干抗压强度为15MPa，绝干抗折强度为4MPa，所述高强石膏品质如下，标准稠度用水量为34％，绝干抗压强度为33MPa，2h抗折强度为5MPa，所述膨胀珍珠岩为开孔，粒度为1mm，堆积密度为150kg/m³，所述木质纤维的长度为4mm，密度为0.2g/cm³。本实验采用驻波管法测试材料的吸声系数。该脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料的降噪系数为0.48，绝干密度为860kg/m³，绝干抗折强度为3.7MPa，绝干抗压强度为9.8MPa，绝干拉伸粘结强度为0.6MPa，保水率为72％。

实施例4：一种脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料，按脱硫建筑石膏100份；高强石膏30份；膨胀珍珠岩10份；木质纤维1.5份；分散剂1.0份；缓凝剂0.4份；保水剂0.1份；引气剂0.2份。其工艺步骤为先按照水灰比为0.55计量好用水量加入搅拌机内，将称量好的引气剂(由十二烷基硫酸钠和十二烷基磺酸钠按质量比1:8混合)、保水剂(由羟乙基甲基纤维素醚和羟丙基甲基纤维素醚按质量比1：5混合)、分散剂聚丙烯酰胺加入搅拌机，搅拌出气泡，再将称好的脱硫建筑石膏、高强石膏、膨胀珍珠岩、木质纤维和缓凝剂六偏磷酸钠混匀，再加入搅拌机内，开动搅拌机进行搅拌，搅拌2～3分钟后关闭搅拌机，其中，所述脱硫建筑石膏是脱硫石膏经过52℃烘干，再粉磨，在180℃的电炉中煅烧2h并陈化一周所得到的，其品质如下，标准稠度用水量为55％，绝干抗压强度为15MPa，绝干抗折强度为4MPa，所述高强石膏品质如下，标准稠度用水量为34％，绝干抗压强度为33MPa，2h抗折强度为5MPa，所述膨胀珍珠岩为开孔，粒度为1mm，堆积密度为150kg/m³，所述木质纤维的长度为4mm，密度为0.2g/cm³。本实验采用驻波管法测试材料的吸声系数。该脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料的降噪系数为0.44，绝干密度为890kg/m³，绝干抗折强度为3.5MPa，绝干抗压强度为8.8MPa，绝干拉伸粘结强度为0.5MPa，保水率为70％。

实施例5：一种脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料，按脱硫建筑石膏100份；高强石膏10份；膨胀珍珠岩30份；木质纤维0.3份；分散剂0.1份；缓凝剂0.4份；保水剂0.3份；引气剂0.05份。其工艺步骤为先按照水灰比为0.60计量好用水量加入搅拌机内，将称量好的引气剂十二烷基硫酸钠、保水剂羟乙基甲基纤维素醚、分散剂聚丙烯酰胺加入搅拌机，搅拌出气泡，再将称好的脱硫建筑石膏、高强石膏、膨胀珍珠岩、木质纤维和缓凝剂多聚磷酸钠混匀，再加入搅拌机内，开动搅拌机进行搅拌，搅拌2～3分钟后关闭搅拌机，其中，所述脱硫建筑石膏是脱硫石膏经过52℃烘干，再粉磨，在180℃的电炉中煅烧2h并陈化一周所得到的，其品质如下，标准稠度用水量为55％，绝干抗压强度为15MPa，绝干抗折强度为4MPa，所述高强石膏品质如下，标准稠度用水量为34％，绝干抗压强度为33MPa，2h抗折强度为5MPa，所述膨胀珍珠岩为开孔，粒度为1mm，堆积密度为150kg/m³，所述木质纤维的长度为4mm，密度为0.2g/cm³。本实验采用驻波管法测试材料的吸声系数。该脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料的降噪系数为0.42，绝干密度为880kg/m³，绝干抗折强度为3.0MPa，绝干抗压强度为10.1MPa，绝干拉伸粘结强度为0.6MPa，保水率为78％。

实施例6：一种脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料，按脱硫建筑石膏100份；高强石膏15份；膨胀珍珠岩20份；木质纤维0.3份；分散剂0.2份；缓凝剂0.5份；保水剂0.3份；引气剂0.05份。其工艺步骤为先按照水灰比为0.65计量好用水量加入搅拌机内，将称量好的引气剂十二烷基硫酸钠、保水剂羟乙基甲基纤维素醚、分散剂聚氧化乙烯加入搅拌机，搅拌出气泡，再将称好的脱硫建筑石膏、高强石膏、膨胀珍珠岩、木质纤维和缓凝剂六偏磷酸钠混匀，再加入搅拌机内，开动搅拌机进行搅拌，搅拌2～3分钟后关闭搅拌机，其中，所述脱硫建筑石膏是脱硫石膏经过45℃烘干，再粉磨，在180℃的电炉中煅烧2h并陈化一周所得到的，其品质如下，标准稠度用水量为52％，绝干抗压强度为13MPa，绝干抗折强度为7MPa，所述高强石膏品质如下，标准稠度用水量为37％，绝干抗压强度为40MPa，2h抗折强度为7MPa，所述膨胀珍珠岩为开孔，粒度为2mm，堆积密度为200kg/m³，所述木质纤维的长度为5mm，密度为0.2g/cm³。本实验采用驻波管法测试材料的吸声系数。该脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料的降噪系数为0.41，绝干密度为940kg/m³，绝干抗折强度为3.3MPa，绝干抗压强度为10.7MPa，绝干拉伸粘结强度为0.6MPa，保水率为72％。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料，其特征在于，所述脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料是由下列原料按质量份数配制：

水的加入量为脱硫建筑石膏、高强石膏、膨胀珍珠岩、木质纤维、分散剂、缓凝剂、保水剂、引气剂总质量的55％～65％。

2.根据权利要求1所述的脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料，其特征在于，所述脱硫建筑石膏是脱硫石膏经过50℃±5℃烘干，再粉磨，在180℃的电炉中煅烧2h并陈化一周所得到的，其品质如下，标准稠度用水量为55％，绝干抗压强度为12～17MPa，绝干抗折强度为3～7MPa。

3.根据权利要求1所述的脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料，其特征在于，所述高强石膏品质如下，标准稠度用水量为33～37％，绝干抗压强度为30～40MPa，2h抗折强度为4～7MPa。

4.根据权利要求1所述的脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料，其特征在于，所述膨胀珍珠岩为开孔，粒度小于3mm，堆积密度为100～200kg/m³。

5.根据权利要求1所述的脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料，其特征在于，所述木质纤维的长度小于6mm，密度为0.2g/cm³。

6.根据权利要求1所述的脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料，其特征在于，所述分散剂的成分是聚丙烯酰胺或聚氧化乙烯中的一种。

7.根据权利要求1所述的脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料，其特征在于，所述缓凝剂是多聚磷酸钠或六偏磷酸钠或蛋白质类缓凝剂中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料，其特征在于，所述保水剂是羟乙基甲基纤维素醚或羟丙基甲基纤维素醚或淀粉醚中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料，其特征在于，所述引气剂是十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠或三萜皂苷中的一种或几种。

10.根据权利要求1所述的脱硫石膏基轻质高强吸声抹灰材料的制备方法，其特征在于，其步骤为：

(1)、将称量好的引气剂、保水剂、分散剂加入搅拌机，搅拌出气泡；

(2)、将称好的脱硫建筑石膏、高强石膏、膨胀珍珠岩、木质纤维和缓凝剂混匀；

(3)、将步骤(2)中所得混合物加入步骤(1)的搅拌机内，开动搅拌机进行搅拌，搅拌2～3分钟后关闭搅拌机。