CN113998975A - 一种石膏基瓷砖胶接材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石膏基瓷砖胶接材料及其制备方法，属于建筑材料技术领域。所述石膏基瓷砖胶接材料的原料按重量份数计包括：石膏50～55份，骨料20～30份，粉煤灰10～15份，水泥8～12份，胶粉2～4份，保水剂0.2～0.4份，防水剂0.4～0.6份，减水剂0.05～0.15份和缓凝剂0.05～0.1份。将所有原料混合均匀，即制得石膏基瓷砖胶接材料。该石膏基瓷砖胶接材料早期强度高、体积稳定性好、耐水性好，所用原料大部分为工业固体废弃物，减小了生态环境压力，实现了工业固废的回收利用，推进了建筑材料绿色化改造。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种石膏基瓷砖胶接材料及其制备方法。
背景技术
陶瓷砖是建筑装修中需要使用到的重要材料之一。瓷砖的粘贴广泛采用瓷砖胶。瓷砖胶的品质尤为重要，要求其粘结强度高、耐水、耐老化、耐冻性能好，否则易导致空鼓、掉砖等贴合问题。提高瓷砖胶的品质，扩大瓷砖胶的应用范围，才能最大程度满足消费者的要求。
目前，水泥基瓷砖胶的应用场合广泛，但由于水泥产业属于重点能耗产业，生产受到限制。脱硫石膏是燃煤发电厂的主要废弃物，磷石膏是湿法磷酸工业生产的副产物，利用工业副产石膏煅烧建筑石膏粉和高强石膏粉，其能耗和CO2的排放量都远低于水泥孰料的煅烧，因此，增加工业副产石膏利用率有利于推动建筑行业绿色化发展。石膏在建材领域的利用也正在朝着多元化方向发展，利用石膏生产瓷砖胶粘剂，推动了其资源化利用，开拓了新型石膏建材市场。
中国专利CN110510970A公开了一种石膏基陶瓷砖胶粘剂及其制备方法，该发明提供的胶粘剂浸水后强度损失较大，仅为浸水前的二分之一。中国专利CN109336537B公开了一种瓷砖胶粘剂及其制备方法，该发明使用α-半水石膏和硅质砂制备了瓷砖胶粘剂，但胶砂比为0.5左右，而我国砂资源逐渐短缺，使用过多砂作为骨料，既不利于环保，也导致了成本的上升。同时，石膏胶凝材料耐水性差的缺点也限制了其应用范围，将石膏应用于瓷砖胶接材料，需要选择合适的掺合料和外加剂进行改性。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种石膏基瓷砖胶接材料及其制备方法。该石膏基瓷砖胶接材料早期强度高、体积稳定性好、耐水性好，所用原料大部分为工业固体废弃物，减小了生态环境压力，实现了工业固废的回收利用，推进了建筑材料绿色化改造。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明技术方案之一：提供一种石膏基瓷砖胶接材料，原料按重量份数计包括：石膏50～55份，骨料20～30份，粉煤灰10～15份，水泥8～12份，胶粉2～4份，保水剂0.2～0.4份，防水剂0.4～0.6份，减水剂0.05～0.15份和缓凝剂0.05～0.1份。
优选的，所述石膏为α-半水石膏或β-半水石膏，比表面积为300～400m2/kg；所述水泥为普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥；所述减水剂为聚羧酸减水剂或萘系减水剂。
本发明所用半水石膏由脱硫石膏或磷石膏煅烧得到。
优选的，所述骨料为镍渣或钢渣。
更优选的，所述镍渣或钢渣的粒径为0.8～1.25mm。
本发明所述石膏基瓷砖胶接材料体系中含有镍渣或钢渣，其中含有的游离MgO在中性或弱碱性的石膏体系中活性低，稳定性好。所述镍渣或钢渣拥有强度高、密度大、抗磨性能强等优点，代替传统瓷砖胶接材料中的河砂，从而有效提高材料的密实度和强度。
本发明利用工业排放废弃物镍渣、钢渣代替河沙作为石膏基瓷砖胶接材料的骨料，既能解决镍渣、钢渣的处理问题，又能产生良好的效果和经济效益。
优选的，所述粉煤灰为二级粉煤灰。
优选的，所述胶粉为VAE可再分散乳胶粉。
优选的，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，粘度为105Pa·s。
优选的，所述防水剂为离子型表面活性剂。
更优选的，所述离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
本发明所用离子型表面活性剂能够通过抑制石膏晶体在各方向的生长，使石膏晶体变的粗短，使得石膏颗粒结构更为密实，具体为离子型表面活性剂中的阳离子选择性吸附在石膏晶体表面，减缓石膏晶体在纵轴方向上的生长速度，使石膏晶体由常见的针状(通常石膏晶体横轴方向生长慢，纵轴方向生成块，因此通常呈现针状)变得扁平、粗大；同时，所加入的离子型表面活性剂的一端带有亲水基团，另一端带有憎水基团，由于离子型表面活性剂选择性的吸附，使得亲水基团与石膏颗粒表面连接，憎水基团则一致朝外，形成保护层，使石膏颗粒表面的极性由亲水性转变为憎水性，达到防水的目的；所加入的粉煤灰受激发生成的耐水性水化产物钙矾石和水化硅酸钙凝胶，填充在未封闭的石膏晶体缝隙中，不仅使得石膏基瓷砖胶接材料获得较好防水性，强度也能获得提高。
优选的，所述缓凝剂为蛋白类石膏缓凝剂、柠檬酸或柠檬酸钠。
本发明技术方案之二：提供一种上述石膏基瓷砖胶接材料的制备方法，步骤包括：将石膏，骨料，粉煤灰，水泥，胶粉，保水剂，防水剂，减水剂和缓凝剂混合均匀，制得石膏基瓷砖胶接材料。
本发明技术方案之三：提供一种上述石膏基瓷砖胶接材料的使用方法，使用时，将石膏基瓷砖胶接材料与水混合，搅拌均匀，其中石膏基瓷砖胶接材料与水的质量比为1:(0.25～0.3)。
本发明的有益技术效果如下：
本发明使用工业副产石膏代替水泥制备瓷砖胶粘剂，且该石膏基瓷砖胶接材料的大部分组分为工业固体废弃物，减小了生态环境压力，实现了工业固废的回收利用，推进了建筑材料绿色化改造。
本发明使用石膏取代水泥作为瓷砖胶接材料的主要组分，制备的石膏基瓷砖胶接材料具有更高的早期强度和更好的体积稳定性，同时降低了制备成本。
本发明制备的瓷砖胶接材料具有较好的防水性，解决了石膏基胶凝材料普遍存在的耐水性差的缺陷，制备的石膏基瓷砖胶接材料不易出现受潮、脱落等问题。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。
另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明所用α-半水石膏的比表面积为360m2/kg；β-半水石膏的比表面积为380m2/kg。
本发明所用钢渣为电炉气冷钢渣，所用电炉气冷钢渣符合国家标准《GB/T 20491-2017用于水泥和混凝土中的钢渣粉》；所用钢渣的粒径为0.8～1.25mm。
实施例1
按如下重量份准备原料：
α-半水石膏50份，电炉气冷钢渣(骨料)22份，二级粉煤灰15份，PⅡ52.5硅酸盐水泥10份，VAE可再分散乳胶粉2份，粘度为105Pa·s的羟丙基甲基纤维素醚(保水剂)0.3份，十二烷基苯磺酸钠(防水剂)0.55份，粉状聚羧酸高效减水剂0.1份，G18蛋白类石膏缓凝剂0.05份。
将上述石膏基瓷砖胶接材料的全部组分混合均匀，即得到石膏基瓷砖胶接材料。
在使用时，将石膏基瓷砖胶接材料与水混合，搅拌均匀。其中水与石膏基瓷砖胶接材料的质量比为0.25:1。
实施例2
按如下重量份准备原料：
α-半水石膏50份，电炉气冷钢渣(骨料)22份，二级粉煤灰13份，PⅡ52.5硅酸盐水泥10份，VAE可再分散乳胶粉4份，粘度为105Pa·s的羟丙基甲基纤维素醚(保水剂)0.4份，十二烷基苯磺酸钠(防水剂)0.45份，粉状聚羧酸高效减水剂0.1份，G18蛋白类石膏缓凝剂0.05份。
将上述石膏基瓷砖胶接材料的全部组分混合均匀，即得到石膏基瓷砖胶接材料。
在使用时，将石膏基瓷砖胶接材料与水混合，搅拌均匀。其中水与石膏基瓷砖胶接材料的质量比为0.25:1。
实施例3
按如下重量份准备原料：
α-半水石膏50份，电炉气冷钢渣(骨料)24份，二级粉煤灰13份，PⅡ52.5硅酸盐水泥8份，VAE可再分散乳胶粉4份，粘度为105Pa·s的羟丙基甲基纤维素醚(保水剂)0.3份，十二烷基苯磺酸钠(防水剂)0.6份，粉状聚羧酸高效减水剂0.05份，G18蛋白类石膏缓凝剂0.05份。将上述石膏基瓷砖胶接材料的全部组分混合均匀，均匀即得到石膏基瓷砖胶接材料。
在使用时，将石膏基瓷砖胶接材料与水混合，搅拌均匀。其中水与石膏基瓷砖胶接材料的质量比为0.25:1。
实施例4
按如下重量份准备原料：
β-半水石膏50份，电炉气冷钢渣(骨料)28份，二级粉煤灰10份，PⅡ52.5硅酸盐水泥8份，VAE可再分散乳胶粉3份，粘度为105Pa·s的羟丙基甲基纤维素醚(保水剂)0.4份，十二烷基苯磺酸钠(防水剂)0.4份，粉状聚羧酸高效减水剂0.15份，柠檬酸(≥AR,99.5％，缓凝剂)0.05份。
将上述石膏基瓷砖胶接材料的全部组分混合均匀，即得到石膏基瓷砖胶接材料。
在使用时，将石膏基瓷砖胶接材料与水混合，搅拌均匀。其中水与石膏基瓷砖胶接材料的质量比为0.3:1。
实施例5
按如下重量份准备原料：
β-半水石膏55份，电炉气冷钢渣(骨料)20份，二级粉煤灰12份，PⅡ52.5硅酸盐水泥8份，VAE可再分散乳胶粉4份，粘度为105Pa·s的羟丙基甲基纤维素醚(保水剂)0.4份，十二烷基苯磺酸钠(防水剂)0.4份，粉状聚羧酸高效减水剂0.1份，G18蛋白类石膏缓凝剂0.1份。
将上述石膏基瓷砖胶接材料的全部组分混合均匀，即得到石膏基瓷砖胶接材料。
在使用时，将石膏基瓷砖胶接材料与水混合，搅拌均匀。其中水与石膏基瓷砖胶接材料的质量比为0.3:1。
实施例6
按如下重量份准备原料：
α-半水石膏55份，电炉气冷钢渣(骨料)22份，二级粉煤灰10份，PⅡ52.5硅酸盐水泥9份，VAE可再分散乳胶粉3份，粘度为105Pa·s的羟丙基甲基纤维素醚(保水剂)0.2份，十二烷基苯磺酸钠(防水剂)0.6份，粉状聚羧酸高效减水剂0.1份，G18蛋白类石膏缓凝剂0.1份。
将上述石膏基瓷砖胶接材料的全部组分混合均匀，即得到石膏基瓷砖胶接材料。
在使用时，将石膏基瓷砖胶接材料与水混合，搅拌均匀。其中水与石膏基瓷砖胶接材料的质量比为0.3:1。
实施例7
按如下重量份准备原料：
β-半水石膏55份，电炉气冷钢渣(骨料)20份，二级粉煤灰13份，PⅡ52.5硅酸盐水泥9份，VAE可再分散乳胶粉2份，粘度为105Pa·s的羟丙基甲基纤维素醚(保水剂)0.3份，十二烷基苯磺酸钠(防水剂)0.55份，粉状聚羧酸高效减水剂0.05份，G18蛋白类石膏缓凝剂0.1份。
将上述石膏基瓷砖胶接材料的全部组分混合均匀，即得到石膏基瓷砖胶接材料。
在使用时，将石膏基瓷砖胶接材料与水混合，搅拌均匀。其中水与石膏基瓷砖胶接材料的质量比为0.3:1。
对比例1
与实施例1相比，区别在于，利用粒径为0.08mm～2.0mm的河砂等质量替代钢渣。
对比例2
与实施例1相比，区别在于，利用常用的聚乙烯醇防水剂等质量替代十二烷基苯磺酸钠。
将上述实施例1～7及对比例1～2制备的石膏基瓷砖胶接材料，按标准JC/T 547-2017《陶瓷砖胶粘剂》进行性能试验，并测试材料的吸水率，测定结果见表1。
表1
从表1中可以看出，本发明制备的石膏基瓷砖胶接材料早期强度高、体积稳定性好；利用河砂替代钢渣作为骨料时，制得的石膏基瓷砖胶接材料强度降低；将本发明所用的十二烷基苯磺酸钠替换为常规防水剂，制得的石膏基瓷砖胶接材料强度和耐水性均有所降低。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种石膏基瓷砖胶接材料，其特征在于，原料按重量份数计包括：石膏50～55份，骨料20～30份，粉煤灰10～15份，水泥8～12份，胶粉2～4份，保水剂0.2～0.4份，防水剂0.4～0.6份，减水剂0.05～0.15份和缓凝剂0.05～0.1份。
2.根据权利要求1所述的石膏基瓷砖胶接材料，其特征在于，所述石膏为α-半水石膏或β-半水石膏，比表面积为300～400m2/kg；所述水泥为普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥；所述减水剂为聚羧酸减水剂或萘系减水剂。
3.根据权利要求1所述的石膏基瓷砖胶接材料，其特征在于，所述骨料为镍渣或钢渣。
4.根据权利要求1所述的石膏基瓷砖胶接材料，其特征在于，所述粉煤灰为二级粉煤灰。
5.根据权利要求1所述的石膏基瓷砖胶接材料，其特征在于，所述胶粉为VAE可再分散乳胶粉。
6.根据权利要求1所述的石膏基瓷砖胶接材料，其特征在于，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，粘度为105Pa·s。
7.根据权利要求1所述的石膏基瓷砖胶接材料，其特征在于，所述防水剂为离子型表面活性剂。
8.根据权利要求1所述的石膏基瓷砖胶接材料，其特征在于，所述缓凝剂为蛋白类石膏缓凝剂、柠檬酸或柠檬酸钠。
9.一种权利要求1～8任一项所述的石膏基瓷砖胶接材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：将石膏，骨料，粉煤灰，水泥，胶粉，保水剂，防水剂，减水剂和缓凝剂混合均匀，制得石膏基瓷砖胶接材料。
10.一种权利要求1～8任一项所述的石膏基瓷砖胶接材料的使用方法，其特征在于，使用时，将石膏基瓷砖胶接材料与水混合，搅拌均匀，其中石膏基瓷砖胶接材料与水的质量比为1:(0.25～0.3)。
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