一种超强石膏材料-瓷艺石及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种石膏材料及其制备方法，具体涉及一种超强石膏材料-瓷艺石及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，市场上常用的建筑石膏即半水石膏普遍存在的主要问题是水膏比大，水化 结晶后其内部组织中晶格松散，孔隙多，吸水率大，在潮湿的环境中强度保持率低，易变形 等。这些缺陷严重制约着石膏制品产业的发展。
[0003] 为此，许多石膏领域的专家、学者在石膏添加剂方面作了大量的研究和探索，也取 得了许多方面的成果，使石膏制品的品质得到了一定的提高，但在石膏硬化体形成的机理、 分子结构、结晶过程、晶格分布、形状、大小以及它们之间的相互联系，相互影响等方面缺乏 系统性的研究，所以始终未能形成实质性的突破。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种超强石膏材料-瓷艺石及其制备方法。
[0005] 针对现有石膏制品所存在的缺陷，从石膏的水化结晶机制和晶格形成的结构特性 出发，经过深入的研究和反复的科学试验，研制出一种能有效提高石膏制品的硬度、抗压强 度、抗折强度以及防水性能等综合技术指标的新型石膏材料。它是通过在普通半水石膏中 按一定的工艺方法，掺加一定比例的外加剂而达到提高石膏综合强度的目的。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超强石膏材料-瓷艺石，由以 下质量百分配比的原料制成：
[0007] 石膏粉，白水泥3-5%，水60-70%，其中，所述白水泥、水的百分数以石膏粉重量 为基准：
[0008] AJ-01 添加剂 0? 5-1. 2%，AZ-02 添加剂 0? 1-0. 5%，AQ-03 添加剂 1-2%，AF_04 添 加剂0. 5-1. 2%，消泡剂0. 02-0. 20%，其中，AJ-01添加剂、AZ-02添加剂、AQ-03添加剂、 AF-04添加剂、消泡剂的百分数以水重量为基准；
[0009] 所述AJ-01添加剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂；
[0010] 所述AZ-02添加剂为大分子类界面改良剂（如十二烷基苯磺酸钠）；
[0011] 所述AQ-03添加剂为胶凝剂（聚乙烯醇）；
[0012] 所述AF-04添加剂为有机硅树脂聚合物。
[0013] 进一步，所述AJ-01添加剂、AZ-02添加剂、AQ-03添加剂、AF-04添加剂、消泡剂的 总惨量<水重量4. 35%。
[0014] 所述超强石膏材料-瓷艺石的制备方法，包括以下步骤：
[0015] (1)在石膏粉中加入相当于石膏粉重量3-5%的白水泥，混合均匀；
[0016] (2)量取相当于石膏粉重量60-70%的水，然后称取相当于水重量0.5-1. 2%的 AJ-01添加剂和1-2%的AQ-03添加剂，倒入装有水的容器中，搅拌使其溶解，形成搅拌溶 液；
[0017] (3)在搅拌溶液中加入相当于水重量0?l-o. 5%的AZ-02添加剂、0.5-1. 2%的 AF-04添加剂、0. 02-0. 20 %的消泡剂，以及石膏粉和白水泥的混合物，搅拌均匀，得石膏浆 料后，制成石膏制品。
[0018] 进一步，所述AJ-01添加剂、AZ-02添加剂、AQ-03添加剂、AF-04添加剂、消泡剂的 总惨量<水重量4. 35%。
[0019] 本发明所用AJ-01添加剂是一种有减水功效的阴离子表面活性剂，其作用机理 是：降低石膏的水化速度，增加晶体数量，细化晶体。
[0020] 普通建筑石膏的水化速度很快，4-6分钟水化率达到35%左右，14-18分钟水化率 达到90%以上。这样饱和的石膏浆体结晶时析出的水就较少，提供给未结晶部分的石膏水 化的水相对就少，严重地影响到后面的结晶质量和晶体形状的形成及发展。研究实践表明， AJ-01添加剂能有效控制石膏浆体的水化速度，促进硬化体结晶时水的析出，使晶体之间的 塔接密实，晶格结点增多，晶体之间空隙减少，孔径分布变窄，从而使石膏硬化体的强度增 加。
[0021] 表1AJ-01添加剂加入后改变水用量对石膏制品强度的影响
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[0023] 由表1和图1可知，在AJ-01添加剂的作用下，随着用水量的逐步减少，石膏制品 的抗折强度和抗压强度均有明显的提高。但是，如果一味减少用水量将使石膏浆料变稠而 失去流动性，无法满足操作工艺的需要，AJ-01添加剂的特点是在保持浆体稠度不变和较好 流动性的前提下，可适量的减少用水量。
[0024] 本发明所用AZ-02添加剂具有改变晶体形状和大小的作用，其作用机理是：改变 晶体生长环境，优化晶体发展形状。
[0025] 半水石膏转变为二水结晶体的水化过程中，晶体的生长实质上是指晶面在单位时 间内向外平行扩展和推移的距离，各个晶面的相对生长速度决定晶体的外部形态，同时也 可以随着生长环境的改变而改变，研究实践表明，AZ-02添加剂能改变晶体生长环境以改变 晶体生长速度和发展形态。
[0026] 石膏浆体中加入AZ-02添加剂以后，能使半水硫酸钙的溶解、二水硫酸钙晶核的 析出及生长过程在较大的过饱和环境中发生，使石膏硬化体在晶体生长发育过程按照所要 求的晶体形状和晶格结构发展，形成致密的针状或柱状晶体，使石膏制品的内部结构达到 最优化的状态。
[0027] 本发明所用AQ-03添加剂对提高石膏材料的综合强度有利，其作用机理是：粘结 晶格断键，产生表面护膜，增强硬化体塑性。
[0028] 二水石膏硬化体中晶体各晶格之间是交错无层次的排列，在晶格与晶格或各细小 的晶体之间由于它们自身的碰障、挤压，使之存在大量的断裂或破损现象，同时也存在大量 的间隙，石膏制品在其干燥后，由于水分子的蒸发而使其内部存在大量的空洞，这些缺陷的 存在对石膏制品的抗折强度和防水性能有严重的影响。
[0029] 研究实践表明，在半水石膏水化过程中，利用AQ-03添加剂能使断裂或相邻的晶 体有效的相互粘接起来，增强晶格之间的牢固度，以达到提高石膏制品抗折强度的目的。同 时，AQ-03添加剂还能在晶体表面形成一层具有憎水性和塑性的薄膜包裹在晶体表面或堵 塞那些细微的小孔，阻止水分子的渗入，有效的提高石膏制品的耐水性和塑性，减少其碎裂 现象。
[0030] 表2AQ-03添加剂对石膏材料性能的影响
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[0032] 从表2和图2可知，随着AQ-03添加剂量的增加，试样的显气孔率、吸湿率显著降 低，抗折强度和吸湿后强度均有所提高。同时，AQ-03添加剂中有一种湿强材料，在石膏水 化过程中能吸附在石膏内部结构的结晶接触点及细微的网格中发生聚合反应，生成的聚合 物环绕在二水石膏的晶体周围，提高浆体的实密度，从而使其抗折强度、表面硬度及耐磨性 有明显提高。同时，这种聚合物是具有一定韧性的硬质凝胶，改善二水石膏自身的脆性而 增加石膏制品的表面硬度和耐磨性。
[0033] 本发明所用AF-04添加剂在石膏材料内部形成一种网状分布的硅树脂膜，其作用 机理是：在二水膏硬化体晶体表面形成具有渗透性的憎水性物质，阻碍水分子对石膏硬化 体的浸蚀。
[0034] 研究实践表明，AF-04添加剂和白色硅酸钙水泥（用量为石膏粉重量的4% )同时 掺入到石膏浆体中搅拌均匀，它们发生化学反应，生成一种能渗透到石膏硬化体当中去的 憎水型物质。当外部温湿度大，分水被吸附在石膏硬化体表面时，由于憎水物质和水分表面 张力的共同作用，有效地阻挡毛细孔的吸附，使外面的水分子很难渗透到石膏硬化体内部， 这样很大程度地保持石膏制品原有的强度不受损失。
[0035] 本发明从半水石膏水化、结晶过程中的相组成、晶体相貌特征、流变性、晶核生长 和晶格结构力学等几方面入手，通过掺加不同量的组合型添加剂，从多个角度对石膏基材 进行改良，使半水石膏在整个水化过程中同时受到多种、高效、多功能复合添加剂的作用， 以此来提高石膏制品的强度。
[0036] 本发明通过在石膏制品制作过程中加入多种添加剂，使石膏的材性得到大幅提 升，从而制造出超高强度石