CN111606648B - 一种石膏基导热自流平砂浆及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种石膏基导热自流平砂浆及其制备方法和应用。所述石膏基导热自流平砂浆的制备原料包括磷石膏、造纸白泥和导热材料，并且不包括水泥。所述制备方法包括：将所述磷石膏与所述造纸白泥混合，煅烧，球磨；以及将球磨后的磷石膏与造纸白泥与导热材料、骨料、缓凝剂、消泡剂、保水剂、减水剂和可再分散性乳胶粉混合。本申请石膏基导热自流平砂浆具有良好的流动性及导热性，能够用于地暖管道间隙填充及上层覆面，而且极大地节省了地暖系统的原料成本，实现了磷石膏和造纸白泥这两种固体废弃物的资源再利用。
Description
技术领域
本文涉及无机建筑材料领域，尤指一种石膏基导热自流平砂浆及其制备方法和应用。
背景技术
磷石膏是磷酸生产中产生的工业副产品，近年来其产生量在快速地增加，但利用率很低，导致堆存量巨大。磷石膏的堆积不仅占用了大量的土地资源，而且对周边的环境造成了一定的危害。同时，天然石膏和脱硫石膏资源日趋紧俏。若能采用磷石膏代替天然石膏和脱硫石膏，不但能解决磷石膏堆存带来的问题，还能为未来石膏建材提供充足的原料。因此，实现磷石膏的综合利用迫在眉睫。
地面辐射供暖(地暖)系统具有热稳定性能好、节能高效、安全性能高、不占用室内面积等优点，近年来正逐渐取代传统的壁挂式采暖方式，在住宅建筑中逐步得到普及应用，具有广阔的市场。地暖管道间隙填充及上层覆面需要地坪砂浆材料，而自流平砂浆材料可以借助流体流动的特点自动找平，快速干燥，节材省工。
若能以资源丰富的固体废弃物磷石膏来生产能够用于地暖管道间隙填充及上层覆面的石膏基自流平砂浆，将极大地节省地暖系统的原料成本和消纳磷石膏这种固体废弃物，经济与社会效应明显。然而，目前还未见有采用磷石膏来生产石膏基自流平砂浆的报道。
发明内容
本申请的发明人发现，磷石膏的酸性较强，会给采用磷石膏生产的制品带来不利影响，因此限制了磷石膏的综合利用。
本申请的发明人还发现，在造纸企业里，每年在造纸过程中排放的白泥数量非常惊人。造纸白泥来源于碱回收工段，其成分以碳酸钙为主，还含有苛化过程中过量加入的石灰、硅酸钙、残余氢氧化钠等，呈强碱性。
本申请提供了一种石膏基导热自流平砂浆及其制备方法和应用，该石膏基导热自流平砂浆具有良好的流动性及导热性，能够用于地暖管道间隙填充及上层覆面，而且极大地节省了地暖系统的原料成本，实现了磷石膏和造纸白泥这两种固体废弃物的资源再利用。
本申请提供了一种石膏基导热自流平砂浆，所述石膏基导热自流平砂浆的制备原料包括磷石膏、造纸白泥和导热材料，并且不包括水泥。
在本申请的实施例中，以所述磷石膏的添加量为100重量份计，所述造纸白泥的添加量可以为8-15重量份。
在本申请的实施例中，以所述磷石膏的添加量为100重量份计，所述导热材料的添加量可以为5-10重量份。
在本申请的实施例中，所述导热材料可以选自氧化铝、氧化锌、碳化硅、碳纳米管、氮化铝和氮化硼中的任意一种或多种。
在本申请的实施例中，所述石膏基导热自流平砂浆的制备原料还可以包括骨料、缓凝剂、消泡剂、保水剂、减水剂和可再分散性乳胶粉，并且以所述磷石膏的添加量为100重量份计，所述骨料的添加量为40-48重量份，所述缓凝剂的添加量为0.06-0.1重量份，所述消泡剂为0.06-0.12重量份，所述保水剂的添加量为0.06-0.12重量份，所述减水剂的添加量为0.03-0.08重量份，所述可再分散性乳胶粉的添加量为0.2-0.7重量份。
在本申请的实施例中，所述骨料可以选自本领域中常用的骨料，例如，高炉矿渣粉等。
在本申请的实施例中，所述缓凝剂可以选自本领域中常用的缓凝剂，例如，柠檬酸钠、柠檬酸、酒石酸钠等。
在本申请的实施例中，所述消泡剂可以选自本领域中常用的消泡剂，例如，聚二甲基硅氧烷等。
在本申请的实施例中，所述保水剂可以选自本领域中常用的保水剂，例如，羟丙基甲基纤维素醚等。
在本申请的实施例中，所述减水剂可以选自本领域中常用的减水剂，例如，聚羧酸减水剂等。
本申请还提供了如上所述的石膏基导热自流平砂浆的制备方法，所述制备方法包括：
将所述磷石膏与所述造纸白泥混合，煅烧，球磨；以及
将球磨后的磷石膏与造纸白泥与导热材料、骨料、缓凝剂、消泡剂、保水剂、减水剂和可再分散性乳胶粉混合。
在本申请的实施例中，所述煅烧的温度可以为130-150℃，时间可以为0.5-1小时。
在本申请的实施例中，球磨后的磷石膏与造纸白泥的勃氏比表面积可以为4000-5500cm2/g。
本申请还提供了如上所述的石膏基导热自流平砂浆在地暖管道间隙填充及上层覆面中的应用。
本申请采用磷石膏和造纸白泥的复合材料作为制备自流平砂浆的胶凝材料，造纸白泥具有强碱性，能够对具有强酸性的磷石膏固体废弃物进行中和，获得pH值接近中性的复合胶凝材料，解决了磷石膏由于酸性太强而无法应用的问题；而且，磷石膏具有高硬度和耐磨的性能，能够提高自流平砂浆的抗压强度，而造纸白泥中的主要成分为碳酸钙和残留植物纤维，能够改善自流平砂浆的抗折强度，使得自流平砂浆的强度得到了提高；此外，本申请的自流平砂浆的流动性较好，可以实现水泥的零添加；进一步地，导热材料的添加提高了自流平砂浆的导热系数，使得自流平砂浆能够用于地暖管道间隙填充及上层覆面。因此，本申请不但极大地节省了地暖系统的原料成本，而且实现了磷石膏和造纸白泥这两种固体废弃物的资源再利用。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及权利要求书中所描述的方案来实现和获得。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
以下实施例中所采用的磷石膏来自武汉某磷业公司，造纸白泥来自湖南某纸业公司，高炉矿渣粉来自湖南某钢铁厂，其他原料均为普通市售产品。
实施例1
将1000g磷石膏(pH值＝3.2)与150g造纸白泥(pH值＝12.7)混合，于130℃温度下煅烧1小时，再在球磨机中球磨1小时，获得pH值为6.8左右、比表面积为5500cm2/g的复合粉体材料，然后向其中加入粒径为50-100nm的氧化铝粉体100g、40目和80目的高炉矿渣粉各200g、柠檬酸钠0.6g、聚二甲基硅氧烷0.6g、羟丙基甲基纤维素醚0.6g、聚羧酸减水剂0.3g和可再分散性乳胶粉5g进行充分混合，得到石膏砂浆粉体。
实施例2
将1000g磷石膏(pH值＝3.2)与120g造纸白泥(pH值＝12.7)混合，于150℃温度下煅烧0.5小时，再在球磨机中球磨1小时，获得pH值为6.4左右、比表面积为5000cm2/g的复合粉体材料，然后向其中加入粒径为50-100nm的碳化硅粉体80g、40目和80目的高炉矿渣粉各220g、酒石酸钠0.6g、聚二甲基硅氧烷1.0g、羟丙基甲基纤维素醚0.8g、聚羧酸减水剂0.5g和可再分散性乳胶粉5g进行充分混合，得到石膏砂浆粉体。
实施例3
将1000g磷石膏(pH值＝3.2)与100g造纸白泥(pH值＝12.7)混合，于130℃温度下煅烧1小时，再在球磨机中球磨1小时，获得pH值为6.0左右、比表面积为4500cm2/g的复合粉体材料，然后向其中加入粒径为50-100nm的氧化锌粉体100g、40目和80目的高炉矿渣粉各240g、柠檬酸钠1.2g、聚二甲基硅氧烷1.2g、羟丙基甲基纤维素醚0.8g、聚羧酸减水剂0.5g和可再分散性乳胶粉5g进行充分混合，得到石膏砂浆粉体。
实施例4
将1000g磷石膏(pH值＝3.0)与80g造纸白泥(pH值＝12.7)混合，于140℃温度下煅烧0.5小时，再在球磨机中球磨1小时，获得pH值为5.7左右、比表面积为4000cm2/g的复合粉体材料，然后向其中加入粒径为50-100nm的碳纳米管50g、40目和80目的高炉矿渣粉各240g、柠檬酸0.6g、聚二甲基硅氧烷1.0g、羟丙基甲基纤维素醚1.2g、聚羧酸减水剂0.8g和可再分散性乳胶粉5g进行充分混合，得到石膏砂浆粉体。
对比例1
将1000g磷石膏(pH值＝3.0)与80g造纸白泥(pH值＝12.7)混合，于150℃温度下煅烧1小时，再在球磨机中球磨1小时，获得pH值为5.7左右、比表面积为4000cm2/g的复合粉体材料，然后向其中加入40目和80目的高炉矿渣粉各240g、柠檬酸钠0.6g、聚二甲基硅氧烷1.0g、羟丙基甲基纤维素醚0.8g、聚羧酸减水剂0.5g和可再分散性乳胶粉5g进行充分混合，得到石膏砂浆粉体。
对比例2
将1000g磷石膏(pH值＝3.2)与10g石灰混合，于150℃温度下煅烧0.5小时，再在球磨机中球磨，得到pH值为6.5左右、勃氏比表面积达4000cm2/g的粉体，再加入水泥100g、40目和80目的石英砂各200g、柠檬酸钠0.8g、聚二甲基硅氧烷1.0g、羟丙基甲基纤维素醚1.0g、聚羧酸减水剂0.5g和可再分散性乳胶粉5g进行充分混合，得到石膏砂浆粉体。
性能测试
根据中华人民共和国建材行业标准JC/T 1023-2007《石膏基自流平砂浆》测试由上述实施例和对比例制备的石膏砂浆粉体制成的自流平砂浆的流动性能、凝结时间、强度和收缩率性能；根据中国国家标准GB/T10295-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法》及ASTM C518-04《用热流计法测定稳态热通量和热传递特性的试验方法》，采用平板热流计法，测试由上述实施例和对比例制备的石膏砂浆粉体制成的自流平砂浆的导热系数。测试结果如表1所示。
表1
对比实施例4和对比例1可以看出，导热材料的添加没有给自流平砂浆的流动度损失、凝结时间、强度、收缩率带来不利影响，而且采用本申请实施例的石膏砂浆粉体制得的自流平砂浆的流动度损失、凝结时间、强度、收缩率与对比例2的采用水泥制备的石膏砂浆粉体制得的自流平砂浆相近，均满足JC/T 1023-2007的要求，说明造纸白泥和导热材料的引入对砂浆的性能没有不利影响，采用磷石膏和造纸白泥能够完全代替水泥，从而降低生产成本和实现固体废弃物的资源再利用。此外，与对比例1和对比例2的不添加导热材料制备的砂浆相比，本申请实施例的含有导热材料的石膏砂浆的导热系数明显更高，说明本申请实施例的磷石膏基导热自流平砂浆可以用于地暖管道间隙填充及上层覆面。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (7)
1.一种石膏基导热自流平砂浆，其特征在于，
所述石膏基导热自流平砂浆的制备原料包括磷石膏、造纸白泥、导热材料、骨料、缓凝剂、消泡剂、保水剂、减水剂和可再分散性乳胶粉，并且不包括水泥，
其中，以所述磷石膏的添加量为100重量份计，所述造纸白泥的添加量为8-15重量份；
其中，以所述磷石膏的添加量为100重量份计，所述导热材料的添加量为5-10重量份；并且
其中，以所述磷石膏的添加量为100重量份计，所述骨料的添加量为40-48重量份，所述缓凝剂的添加量为0.06-0.1重量份，所述消泡剂的添加量为0.06-0.12重量份，所述保水剂的添加量为0.06-0.12重量份，所述减水剂的添加量为0.03-0.08重量份，所述可再分散性乳胶粉的添加量为0.2-0.7重量份。
2.根据权利要求1所述的石膏基导热自流平砂浆，其中，所述导热材料选自氧化铝、氧化锌、碳化硅、碳纳米管、氮化铝和氮化硼中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的石膏基导热自流平砂浆，其中，所述骨料为高炉矿渣粉，所述缓凝剂为柠檬酸钠、柠檬酸或酒石酸钠，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的石膏基导热自流平砂浆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将所述磷石膏与所述造纸白泥混合，煅烧，球磨；以及
将球磨后的磷石膏与造纸白泥与导热材料、骨料、缓凝剂、消泡剂、保水剂、减水剂和可再分散性乳胶粉混合。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述煅烧的温度为130-150℃，时间为0.5-1小时。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其中，球磨后的磷石膏与造纸白泥的勃氏比表面积为4000-5500cm2/g。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的石膏基导热自流平砂浆在地暖管道间隙填充及上层覆面中的应用。
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