适用于露天煤矿混凝土建筑的抹灰石膏砂浆及其制备方法与流程

本发明涉及煤矿建筑材料技术领域，特别涉及适用于露天煤矿混凝土建筑的抹灰石膏砂浆及其制备方法。

背景技术：

煤矿是人类主要的能源材料之一，具有易开采、储量大、利用率高等特点，当前我国开采的煤矿按照开采方式可以分为井工煤矿和露天煤矿，其中井工煤矿数量较多，而露天煤矿开采量较大，并且露天煤矿的开采难度更低、储量大、开采成本低，因此被大量开采。

露天煤矿开采的煤中碳含量在46-97％之间，颜色为褐色至黑色具有暗淡或金属光泽。我国露天煤矿开采的煤炭含量占全国煤开采量的50％以上，是重要的煤炭资料来源。露天煤矿主要形成于地球的二叠纪时期，我国的二叠纪煤矿主要位于华北地区和西北地区，它们的共同点是一套以海陆交替相为主的碎屑岩含煤地层。

在这类二叠纪露天煤矿的开采过程中会使得煤矿储存地的地势不断降低，在雨季导致雨水向低洼地区汇聚并形成短时洪峰；而为了防止地表水进入采掘场需要在地表界外设地面排水沟、储水池和防洪堤拦截地表径流，并将地表水排出场外以保护露天煤矿。由此可见，二叠纪露天煤矿在开采前和开采过程中都需要建造储水池、排水管道、防洪堤等，这都需要用到混凝土。

由于采矿过程中会产生各种废料和污染物，其中含有大量的so2、nox、co、sox和醛等，这类物质与水接触反应生成硫酸、硝酸、碳酸等酸性溶液，而一般的混凝土为碱性含有大量的ca(oh)2，其中部分以游离态存在，因此如果直接用一般混凝土作为上述建筑的原料时将会被酸性水溶液腐蚀反应从而导致建筑的损坏，降低工程安全性和建筑使用年限。

技术实现要素：

本发明提供了适用于露天煤矿混凝土建筑的抹灰石膏砂浆及其制备方法，以解决现有的用于露天煤矿的建筑用混凝土，会被酸性水溶液腐蚀，导致建筑损坏，降低工程的安装性与使用年限的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

适用于露天煤矿混凝土建筑的抹灰石膏砂浆，包括固体原料与水，按重量比计算，固体原料包括10～20份的水泥、30～100份的石膏、10～30份的微硅粉和60～120份的珍珠岩，所述微硅粉呈纳米球形。

本技术方案的技术原理和效果在于：

1、通常人们遇到使用环境为酸性或碱性环境，对建筑有腐蚀影响这个问题时，想到的都是对混凝土本身进行改性，使其具备高强度与良好的耐腐蚀性能，但是这样的方式对建筑修建而言，成本是成倍增加的；而本申请的发明人另辟蹊径，通过研究一种抹灰石膏砂浆，该砂浆能够涂覆在原有混凝土的表面，对原有混凝土的表面进行改性处理，使其具备耐腐蚀性能。

这样的方式既解决了现有的用于露天煤矿的建筑用混凝土，会被酸性水溶液腐蚀，导致建筑损坏，降低工程的安装性与使用年限的问题，同时又无需重建原有的混凝土建筑，对露天煤矿开采的商家而言，节约了很大一笔投入，经济价值极大。

2、本方案中加入的微硅粉，由于微硅粉中含有大量活性的sio2，在潮湿的环境中与水泥的水化产物ca(oh)2等碱性物质发生二次水化反应，生成水化硅酸钙等胶凝物质，对砂浆材料能起到增强作用，同时填充砂浆和原有混凝土的孔隙，降低石膏砂浆凝固成型后的气孔率，提高砂浆硬化后的抗腐蚀能力。另外本方案中微硅粉呈纳米球形，这样的形状利于改善石膏砂浆在施工过程中的流动性与流平性。

3、本方案中加入的珍珠岩，由于其自身具备良好的耐酸腐蚀性、低热导率和低密度，因此这样的特点使得砂浆的耐酸腐蚀性提高，且由于密度小，使得砂浆的自重小，从而使得砂浆在原有混凝土墙面上的附着力提高。

4、将本方案得到的砂浆喷涂在露天水池的内壁上，在酸性溶液中浸泡一个月后，观察喷涂在水池表面的砂浆层表面无气孔和裂纹产生，表明本方案提供的砂浆材料具有良好的耐酸性腐蚀性能。

进一步，所述水泥为硅酸盐水泥。

有益效果：硅酸盐水泥是目前建筑领域使用最为广泛的水泥，成本较低，能够减少企业的成本投入，同时硅酸盐水泥还具备良好的耐酸性腐蚀能力。

进一步，所述微硅粉的粒径小于100nm。

有益效果：微硅粉的粒径越小，使得到的砂浆材料的流动性和流平性就越好，同时其堵塞孔隙的能力也提高。

进一步，所述珍珠岩的粒径小于0.8mm。

有益效果：这样减少珍珠岩之间形成的孔隙，

进一步，所述固体原料中还加入了占固体原料总质量0.2～1.0％的增稠剂。

有益效果：增稠剂的加入不仅能够减少砂浆中水的用量，同时还能够改善砂浆的粘聚性和保水性。

进一步，所述增稠剂为耐酸性增稠剂、耐酸耐碱增稠剂或者耐磨陶瓷增稠剂中的一种。

有益效果：上述三种增稠剂能够进一步提高制备得到的砂浆的耐酸蚀性能。

进一步，所述固体原料与水的质量比为(2～3)：1。

有益效果：该配比下得到的砂浆流动性好，且能够快速在原混凝土墙面上凝固。

进一步，所述石膏为高温煅烧后的高强度石膏。

有益效果：高温煅烧后的强度石膏具有优异的耐磨性和抗水性，十分适用于酸性废水储水池的混凝土表面涂覆改性。

本申请公开了适用于露天煤矿混凝土建筑的抹灰石膏砂浆的制备方法，将质量比为(2～3)：1的固体原料与水进行搅拌，搅拌的时间为3～5min，得到砂浆。

附图说明

图1为本发明实施例1得到的砂浆喷涂在水池内壁，在酸性水溶液中浸泡一个月后的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

本发明提供了适用于露天煤矿混凝土建筑的抹灰石膏砂浆的实施例1～6的原料配比表，如下表1所示。

表1为实施例1～6适用于露天煤矿混凝土建筑的抹灰石膏砂浆的参数

下面以实施例1为例详细说明适用于露天煤矿混凝土建筑的抹灰石膏砂浆的制备方法，准备10kg的水泥、80kg的石膏、10kg的微硅粉、100kg的珍珠岩和占总质量1.0％的增稠剂，即准备1kg的增稠剂，将准备好的固体原料进行混合，将混合后的固体原料与水按2.5:1的质量比进行搅拌，采用人工搅拌的方式，则搅拌3～5分钟就得到了适用于露天煤矿混凝土建筑的抹灰石膏砂浆。

实施例2～8的制备方法与实施例1相同，区别仅在于如表1所示的原料配比不同。

另外实施例1～8中，水泥采用的是硅酸盐水泥，微硅粉的粒径小于100nm，且呈纳米球形，珍珠岩的粒径小于0.8mm，增稠剂为硝化纤维素，石膏采用高温煅烧石膏或者高强度石膏。

在使用时，将砂浆采用人工或喷浆机涂抹在原混凝土建筑的外壁上即可。

实验测试：

将实施例1～6得到的砂浆喷涂在水池的内壁上形成喷浆层，待喷浆层凝固后，在水池中装入呈酸性的地表水，以实施例1为，喷浆层在酸性地表水中浸泡1个月后，如图1所示，可以观察到喷浆层的表面无气孔和裂纹产生，说明本申请中提供的砂浆材料具有良好的耐酸性腐蚀性能。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体材料及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明实施例的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。