一种脱硫石膏自流平材料及其制备方法

专利名称：一种脱硫石膏自流平材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种以脱硫石膏、铝酸盐水泥为主要组分的自流平材料及其制备方法。
背景技术：
我国能源结构以燃煤为主，燃煤产生的二氧化硫是导致空气污染和酸雨的重要因素，因此烟气脱硫成为普遍采用的污染控制技术。钙基湿法烟气脱硫是应用最为广泛的烟气污染控制技术，由此产生了大量的烟气脱硫副产物——脱硫石膏。脱硫石膏主要由含两个结晶水的硫酸钙组成，以二水硫酸钙计，品位一般在90％左右。目前，脱硫石膏资源化主要用于制备建筑石膏，也有用于制备高强度α-半水石膏的研究报道，通常需要在较高温度或压力下先将脱硫石膏脱水生成半水或无水石膏，应用受到一定限制。如何有效、大规模地资源化利用脱硫石膏是急需解决的问题。
自流平材料是一种以无机胶凝材料或有机材料为基料，与骨料及多种外加剂混合而成的建筑地面找平材料。自流平材料施工快捷，劳动强度低，所形成表面平整，强度较高，是理想的地面找平施工材料。有机自流平材料通常指环氧自流平材料，施工要求高，主要用于特殊性能需求的场所。无机自流平材料经历了石膏基、水泥基、混合胶凝材料基几个阶段的发展，目前，生成以钙矾石为主要水化物的混合胶凝材料基自流平材料已经是大部分商业产品的主流配方。
国内现有开发的无机自流平材料制备技术主要如中国发明专利200410053030.5公开的一种普通硅酸盐水泥为基料的“高性能水泥基自流平材料”；中国发明专利200510061004.1公开的一种以铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、重碱为主要组分的“自流平水泥及其生产工艺”；中国发明专利200510120515.6公开的一种以石膏尾矿粉、矿渣粉、普通水泥为主要组分的“石膏尾矿自流平材料及其制备方法”。
目前国内尚没有以脱硫石膏为主要组分的自流平材料制备技术。
脱硫石膏是二水石膏，本身不具有胶凝性能，但是基于其与铝酸盐反应生成高结合水和较高强度的钙矾石的基本原理，可以有效实现资源化利用脱硫石膏制备自流平材料。

发明内容
本发明提供了一种以脱硫石膏、铝酸盐水泥为主要组分，具有早强、微膨胀、耐水性能良好，低成本的脱硫石膏自流平材料及其制备方法。
一种脱硫石膏自流平材料，以脱硫石膏、铝酸盐水泥为主要组分，各组分的质量百分比如下脱硫石膏 25-65％铝酸盐水泥25-60％硅酸盐水泥0-25％粉煤灰0-20％可再分散乳胶粉0-8.0％高效减水剂0.1-1.0％保水剂0.05-0.5％消泡剂0.2-1.0％细骨料0-40％本发明所述脱硫石膏是钙基湿法烟气脱硫副产物，其基本成分是质量百分比约90％的二水硫酸钙，含水率约10％，将其在5℃-90℃条件下干燥，然后破碎、过筛，使粒径小于1mm。
本发明所述铝酸盐水泥为GB201-2000定义的铝酸盐水泥；硅酸盐水泥为GB 175-1999定义的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或GB 12958-1999定义的复合硅酸盐水泥；粉煤灰为GB 1596-91定义的二级粉煤灰。
本发明所述可再分散乳胶粉为以乙烯和醋酸乙烯为单体的聚合物粉体，例如瓦克(WACKER)聚合物材料(上海)有限公司的VINNAPAS5011L。
本发明所述细骨料为干燥的细河砂或细石英砂。
本发明所述高效减水剂为聚羧酸系高效减水剂，例如苏州市兴邦化学建材有限公司的聚羧酸高效减水剂，SUNBO PC-1016。
本发明所述保水剂—纤维素醚为羟乙基纤维素醚(HEMC)或羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)，例如拜尔(Bayer)公司的MT400PFV，湖州展望天明药业有限公司的HT-K4000。
本发明所述消泡剂为有机硅消泡剂，例如江苏赛欧信越消泡剂有限公司的改性聚硅氧烷有机硅消泡剂XPJ820。
本发明所述自流平材料的制备方法如下将脱硫石膏在5℃-90℃条件下干燥，然后破碎、过筛，使粒径小于1mm；与本发明所述其他各组分按规定的质量百分比在混料机中充分混合均匀，即得所述自流平材料。
本发明所述的脱硫石膏自流平材料使用时，按水灰比0.3-0.4加水充分搅拌均匀后施工，拌合自流平材料用水可以是普通自来水。
本发明所述脱硫石膏自流平材料水化硬化基本机理如下(1)胶凝材料遇水后，铝酸盐水泥中的铝酸钙和硅酸盐水泥中的铝酸三钙迅速发生水化，在有(脱硫)石膏存在的条件下生成钙矾石；(2)钙矾石的沉淀使早期的反应受扩散控制，同时聚羧酸减水剂的空间位阻作用，延缓了早期水化速度，保证了材料有足够的施工时间；(3)随着反应的进行，大量生成的钙矾石晶体交错连接在一起形成空间网状结构，构成了材料早期的强度；(4)硅酸盐水泥中硅酸三钙水化生成的水化硅酸钙胶体填充于钙矾石晶体之间的空隙，提高了密实性，使胶结材获得了更高的强度。
本发明可直接大规模利用二水脱硫石膏制备自流平材料，无需将其转化为半水或无水石膏，生产工艺简单，能源消耗少，生产成本较低。所制备的自流平材料凝结时间适中，早强，耐水性较好，具有微膨胀性能，可广泛应用于各类地面找平施工。
具体实施例方式
实施例1脱硫石膏 60％铝酸盐水泥 30％硅酸盐水泥 0％粉煤灰 0％可再分散乳胶粉VINNAPAS5011L 0％
高效减水剂SUNBO PC-10160.4％保水剂HT-K4000 0.4％消泡剂XPJ820 0.2％细河砂 9％按上表规定的质量百分比制备自流平材料，按水灰比0.30加水充分搅拌均匀后施工。该配方的基本性能为流动度230mm，可工作时间大于30min，抗压强度20MPa。本配方适合作垫层。
实施例2脱硫石膏 45％铝酸盐水泥 25％硅酸盐水泥 0％粉煤灰 0％可再分散乳胶粉VINNAPAS5011L 2％高效减水剂SUNBO PC-10160.35％保水剂HT-K4000 0.4％消泡剂XPJ820 0.25％细河砂 27％按上表规定的质量百分比制备自流平材料，按水灰比0.33加水充分搅拌均匀后施工。该配方的基本性能为流动度220mm，可工作时间大于30min，抗压强度25MPa。本配方适合作垫层。
实施例3脱硫石膏 40％铝酸盐水泥 30％硅酸盐水泥 10％粉煤灰 0％可再分散乳胶粉VINNAPAS5011L 3.4％高效减水剂SUNBO PC-10160.6％保水剂HT-K4000 0.3％消泡剂XPJ820 0.7％
细河砂 15％按上表规定的质量百分比制备自流平材料，按水灰比0.37加水充分搅拌均匀后施工。该配方的基本性能为流动度230mm，可工作时间大于30min，抗压强度30MPa。本配方适合作垫层和面层。
实施例4脱硫石膏 35％铝酸盐水泥 40％硅酸盐水泥 10％粉煤灰 5％可再分散乳胶粉VINNAPAS5011L 2.0％高效减水剂SUNBO PC-1016 0.6％保水剂HT-K4000 0.1％消泡剂XPJ820 0.3％细河砂 7％按上表规定的质量百分比制备自流平材料，按水灰比0.38加水充分搅拌均匀后施工。该配方的基本性能为流动度240mm，可工作时间大于30min，抗压强度35MPa。本配方适合作垫层和面层。
实施例5脱硫石膏 30％铝酸盐水泥 45％硅酸盐水泥 10％粉煤灰 10％可再分散乳胶粉VINNAPAS5011L 4.0％高效减水剂SUNBO PC-1016 0.4％保水剂HT-K4000 0.2％消泡剂XPJ820 0.4％细河砂 0％按上表规定的质量百分比制备自流平材料，按水灰比0.40加水充分搅拌均匀后施工。该配方的基本性能为流动度230mm，可工作时间大于30min，抗压强度37MPa。本配方适合作面层。
实施例6脱硫石膏26％铝酸盐水泥 53％硅酸盐水泥 5％粉煤灰 9％可再分散乳胶粉VINNAPAS5011L 6.0％高效减水剂SUNBO PC-1016 0.25％保水剂HT-K4000 0.35％消泡剂XPJ8200.4％细河砂 0％按上表规定的质量百分比制备自流平材料，按水灰比0.39加水充分搅拌均匀后施工。该配方的基本性能为流动度240mm，可工作时间大于30min，抗压强度40MPa。本配方适合作面层。
权利要求
1.一种脱硫石膏自流平材料，其特征在于以脱硫石膏、铝酸盐水泥为主要组分的混合胶凝材料体系，其各组分的质量百分比如下脱硫石膏25-65％铝酸盐水泥 25-60％硅酸盐水泥 0-25％粉煤灰 0-20％可再分散乳胶粉 0-8.0％高效减水剂 0.1-1.0％保水剂 0.05-0.5％消泡剂 0.2-1.0％细骨料 0-40％
2.根据权利要求1所述的脱硫石膏自流平材料，其特征在于所述的脱硫石膏是钙基湿法烟气脱硫副产物，其基本成分是质量百分比约90％的二水硫酸钙，含水分约10％，将其在5℃-90℃条件下干燥，然后破碎、过筛，使粒径小于1mm。
3.根据权利要求1所述的脱硫石膏自流平材料，其特征在于所述可再分散乳胶粉为以乙烯和醋酸乙烯为单体的聚合物粉体。
4.根据权利要求1所述的脱硫石膏自流平材料，其特征在于所述细骨料为干燥的细河砂或细石英砂。
5.根据权利要求1所述的脱硫石膏自流平材料，其特征在于所述高效减水剂为聚羧酸系高效减水剂。
6.根据权利要求1所述的脱硫石膏自流平材料，其特征在于所述保水剂为纤维素醚。
7.根据权利要求1所述的脱硫石膏自流平材料，其特征在于所述消泡剂为有机硅消泡剂。
8.根据权利要求1所述的脱硫石膏自流平材料，其特征在于制备方法如下将脱硫石膏烘干、破碎、过筛，使粒径小于1mm；与本发明所述其他各组分按规定的质量比在混料机中充分混合均匀，即得所述的脱硫石膏自流平材料。
全文摘要
本发明公开了一种脱硫石膏自流平材料及其制备方法，其主要组分质量百分比如下脱硫石膏30－65％，高铝水泥25－60％，普通硅酸盐水泥0－30％，粉煤灰0－20％，可再分散乳胶粉0－8.0％。其组成还包括适量的外加剂及细骨料。将各组分按规定的质量百分比在混料机中充分混合均匀，包装，即得自流平材料。本发明可大规模利用脱硫石膏制备自流平材料，生产工艺较简单，能耗少，成本较低。所制备的自流平材料凝结时间适中，早强和耐水性较好，具有微膨胀性能，可广泛应用于各类地面找平施工。
文档编号C04B14/06GK101054284SQ20071006900
公开日2007年10月17日 申请日期2007年5月25日 优先权日2007年5月25日
发明者官宝红, 楼文斌, 吴忠标, 曾爱斌, 赵伟荣, 刘越 申请人:浙江大学