一种改性石膏基自流平砂浆及其制备和应用
【技术领域】
[0001 ]本发明属于砂浆技术领域，涉及一种改性石膏基自流平砂浆及其制备和应用。
【背景技术】
[0002] 传统的人工地坪施工是将混凝土地面凿毛，再进行人工找平施工，随着人力成本 的不断提高，自流平砂浆在经济性方面逐渐具备了竞争力。自流平砂浆是一种新型的地面 砂浆材料，是借助液体流动的特点自动找平，并快速干燥，相比于人工地面找平工艺节省了 材料及人工，缩短了施工工期。自流平砂浆作为一种可以精准找平的地面找平材料，尤其适 用于大型商场、超市、地下停车场等大面积地面的快速找平。这种自流平砂浆分为水泥基和 石膏基两种，水泥基的自流平砂浆配制技术相对比较成熟，成本比较低，硬性指标容易达 标，但是经过一段时间容易开裂。水泥基自流平砂浆一般采用普通硅酸盐水泥、硫铝水泥/ 高铝水泥等添加外加剂组成，其中后者对水泥基自流平砂浆的影响很大，不同厂家产品差 异很大，来源受限并且价格高昂。石膏基自流平具有尺寸稳定性好、干燥不开裂、吸潮等有 点。但配制难度相对较大，目前主要是采用α高强石膏/优质天然硬石膏/石膏晶须等作为主 材进行配制来提高砂浆的强度，即便如此传统石膏基自流平砂浆的强度也较低。同时原材 料来源有限，质量差别大，成本高。这些都限制了自流平砂浆的推广使用。如果能以工业副 产石膏煅烧而成的β建筑石膏粉为主材制备性能优越的自流平砂浆，成本将较大程度低于 水泥基自流平砂浆，一定程度上将推动自流平砂浆的推广应用。
[0003] 工业副产石膏主要包括电厂烟气脱硫过程排放的固体废弃物脱硫石膏、湿法磷酸 生产过程生产排放的磷石膏，2013年我国工业副产品石膏产生量达到1.84亿吨，其中脱硫 石膏7550万吨，磷石膏7000万吨。用于水泥缓凝剂行业的石膏达到6000万吨，纸面石膏板行 业2430万吨，两者占工业副产品石膏利用量的96%。其中脱硫石膏和磷石膏的利用率分别 为72%和27%，但是总体而言，目前国内对石膏的应用范围有限，利用量小，尤其是磷石膏， 如果不能很好地综合利用这些工业石膏，不仅要占用大量的土地，还可能污染土壤和水源， 带来严重的二次污染，影响企业和社会的良性发展。因而探索增大石膏在建筑领域中的应 用，满足建材市场的需求，是今后石膏的发展方向之一。
[0004] 但作为主要凝胶材料的石膏，因为其本身属于气硬性材料，强度、耐水性等性能与 水泥有较大差距，因此石膏基自流平的强度相对于水泥基自流平低，耐水性较差，因此，本 领域技术人员致力于开发一种利用工业副产β石膏(建筑石膏)制备石膏基自流平的相关技 术，以提高石膏基自流平砂浆的强度和耐水性等性能。
【发明内容】
[0005] 有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种耐水性强、 力学性能优良、成本低廉且环保的改性石膏基自流平砂浆，可用于室内地面的大面积快速 准确找平。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种改性石膏基自流平砂浆，该自流平砂浆由改 性石膏和级配砂两部分组成。所述改性石膏包括主料及一种或多种建筑外加剂，其中主料 包括建筑石膏、矿渣粉、钢渣粉、水泥、重钙粉。
[0007] 进一步，所述级配砂的级配范围为40-70目砂：50-150目砂=0.5-2:1;该改性 石膏基自流平砂浆中级配砂的砂率R为30% - 60%，其中所述砂率R为质量比，R=级配砂/ (级配砂+改性石膏）。
[0008] 所述改性石膏基自流平砂浆中级配良好的中细砂起骨料作用，有助于提高自流平 砂浆的流动性和稳定性;提高材料的施工性和使用性能。
[0009] 优选地，所述级配砂采用天然水洗砂烘干，含水率小于0.3%。
[0010] 进一步，所述改性石膏包括主料和建筑外加剂，所述主料由以质量分数计的如下 组分所组成： 建筑石膏 35-75%; 矿渣粉 8-25%
[0011]钢渣粉 2-20%; 水泥 5-20%; 重钙粉 2-10%;
[0012] 所述建筑外加剂，以相对于主料质量的千分比计算，包括：
[0013] 缓凝剂 0.5-3%〇;
[0014] 减水剂 0-5%〇。
[0015] 其中，所述建筑石膏是指脱硫石膏和/或磷石膏经煅烧加工后，以β_半水硫酸钙为 主要成分的石膏。优选地，所述建筑石膏是脱硫石膏和磷石膏的混合物经煅烧加工而得，其 中磷石膏在混合物中的质量占比为〇-50%。在本发明的一种优选实施方式中，所述建筑石 膏是脱硫石膏和磷石膏按质量比1:1预混后经煅烧加工而得的，以半水硫酸钙为主要成 分的石膏。
[0016] 所述改性石膏基自流平砂浆组分中的矿渣粉和钢渣粉具有很好的和易性和流动 性，可以提高材料的施工性、密实度和耐水性。
[0017] 矿渣粉可通过水泥水化的氢氧化钙激发，一方面生成C-S-H凝胶，一方面与二水石 膏生成一定量的钙矾石，同时还生成少量的硬硅酸钙石，使得复合胶凝材料的后期抗压强 度和耐水性大幅度提高。磨细矿粉的化学成分更稳定，与普通硅酸盐水泥非常相近，如CaO 30-42%，Si02 35-38%，Al2〇3 10-18%，MgO 5-14%等，具有很好的水化活性，在碱性激发 下可以很快水化从而提高材料的早期强度，同时利用了冶金厂生产产生的废弃物。优选地， 所述矿渣粉为S95粒化高炉矿渣粉。
[0018] 钢渣粉是炼钢的废渣，具有较高的硬度。磨细钢渣粉在碱性条件下可以水化，本发 明利用水泥熟料水化后的Ca(0H)2或其他碱性激发剂，降低材料早期的水化热并进一步提 高自流平砂浆等材料的后期硬度，提高材料的耐磨性。优选地，所述磨细钢渣粉为满足国家 相关标准的一级钢渣粉。
[0019] 所述改性石膏基自流平砂浆组分中的水泥可大幅度提高胶凝材料抗压强度性能， 同时提高材料的耐水性能;优选地，所述水泥为P. 0425或525普通硅酸盐水泥。
[0020] 重钙粉的粒径小并可控，可以和骨料形成级配良好的砂浆体系，从而提高体系总 体的流动性和稳定性，提高砂浆的密实度等。
[0021 ]缓凝剂和减水剂为建筑外加剂，建筑外加剂可以显著改善自流平砂浆体系的力学 性能、流动性、稳定性和施工性，是不可或缺的组成部分。
[0022]优选地，所述缓凝剂为德国TRIC0SAL公司生产的Retardan P缓凝剂，该缓凝剂的 缓凝效果好，对强度影响低，可调节自流平砂浆的凝结时间。
[0023] 优选地，所述减水剂为三瑞G15石膏专用聚羧酸高效减水剂，其特点是对石膏分散 效果好，减水率高，大幅度提高自流平砂浆的最终强度。
[0024] 进一步，所述改性石膏还可以包括消泡剂、纤维素醚、可再分散性乳胶粉等一种或 几种建筑外加剂。
[0025] 掺入一定量的消泡剂可快速消除搅拌过程中引入的气泡，提高材料的密实度和表 面光洁度，最终提高建筑材料的强度;优选地，所述消泡剂为德国明凌化工集团生产的P803 粉末消泡剂。
[0026] 掺入一定量的纤维素醚可提高自流平砂浆体系保水性和稳定性，优选为赫克力士 公司生产的MHPC 400纤维素醚。
[0027] 掺入一定量的可再分散性乳胶粉可提高自流平砂浆的流平性和内聚稳定性，优选 为瓦克公司的5022L可再分散性乳胶粉。
[0028] 优选地，所述改性石膏还包括滑石粉。滑石粉可进一步提高体系总体的流动性和 稳定性，以及提高砂浆的密实度。
[0029] 优选地，所述改性石膏包括主料和建筑外加剂，所述主料由以质量分数计的如下 组分所组成： 建筑石膏 40-70%; 矿渣粉 Η-20%;
[0030]钢渣粉 2-20%; 水泥 5-18%; 重钙粉 2-10%;
[0031] 滑石粉 1-8%;
[0032] 所述建筑外加剂，以相对于主料质量的千分比计算，包括：
[0033] 缓凝剂 0.5-3%〇;
[0034] 减水剂 0-5%〇;
[0035] 消泡剂 0-3%〇。
[0036] 在本发明的一种较佳实施方式中，所述改性石膏基自流平砂浆中级配砂的砂率R 为40 % - 60 %，其中的改性石膏包括主料和建筑外加剂，所述主料由以质量分数计的如下 组分所组成： 建筑石膏 40-75%; 矿渣粉 10-25%;
[0037] 钢渣粉 2-20%; 水泥 5-20%; 重钙粉 2-10%;
[0038] 所述建筑外加剂，以相对于主料质量的千分比计算，包括：
[0039] 缓凝剂 0.5-3%〇;
[0040] 减水剂 0-5%〇。
[0041] 在本发明的另一较佳实施方式中，所述改性石膏基自流平砂浆中级配砂的砂率R 为42 % - 60 %，其中的改性石膏包括主料和建筑外加剂，所述主料由以质量分数计的如下 组分所组成： 建筑石膏 40-65%; 矿渣粉 8-20%;
[0042] 钢渣粉 2-20%; 水泥 8-15%; 重钙粉 2-5%;
[0043] 所述建筑外加剂，以相对于主料质量的千分比计算，包括： 缓凝剂 0.5-3%。； 减水剂 1一4%〇:;
[0044] 消泡剂 0.3-2°/?。； 纤维素醚 0.3-2?"； 可再分散乳胶粉 0-20%。。
[0045] 在本发明的又一较佳实施方式中，所述改性石膏基自流平砂浆中级配砂的砂率R 为48 % - 60 %，其中的改性石膏包括主料和建筑外加剂，所述主料由以质量分数计的如下 组分所组成： 建筑石膏 40-70%;
[0046] 矿渣粉 8-20%; 钢谨粉 5- 15% 5 水泥 5-15%;
[0047] 重钙粉 2-10%; 滑石粉 ：1-3%;
[0048] 所述建筑外加剂，以相对于主料质量的千分比计算，包括： 缓凝剂 0.5-2%。； 减水剂 1一4%。:.；
[0049] 消泡剂 0.3-2%。； 纤维素醚 0.3-2%〇； 可再分散乳胶粉 3-20%〇。
[0050] 本发明提供的改性石膏基自流平砂浆可替代传统水泥基和石膏基自流平砂浆、可 用于普通室内地坪、大型超市、商场、地下车库等场合地面精确找平。
[0051] 本发明还提供了一种上述石膏基自流平砂浆的制备方法，其包括步骤：
[0052] 1)制备建筑石膏；
[0053] 2)制备烘干级配砂；
[0054] 3)将主料的各原料、建筑外加剂以及级配砂按配比混合搅拌均匀，即制得所述改 性石膏基自流平砂浆。
[0055] 进一步，步骤1)中所述制备建筑石膏的方法为:先将工业副产品脱硫石膏