一种微玻璃纤维改性轻质抹面石膏砂浆以及制备方法与流程

本发明属于抹面石膏领域，具体涉及改性轻质抹面石膏砂浆方案。

背景技术：

1、石膏作为一种建筑胶凝材料，具有绿色、环保等优良性能，石膏制品的应用越来越广泛。石膏的保温隔热防火性能好，在工程应用中简单、方便，在建筑行业的应用越来越多。石膏抹面砂浆即是近年来大力推广的建筑材料之一，在很多房建项目中，石膏砂浆正逐步替代水泥砂浆成为墙体抹灰的材料。抹灰石膏作为一种生态环保的建筑内墙及顶面的抹灰材料，在中国国家实施节能减排的计划后开始广受人们的关注。相比传统的水泥抹灰材料，石膏抹灰具有质轻、不出现空鼓开裂、吸湿性好、体积稳定性好、防火性优良等特点。从成本角度上来讲，石膏材料更加低廉，材料来源更广。从生态环境来讲，可以使用工业副产石膏作为原料，使得固体废弃物得以最大资源化利用。从材料全寿命周期评价来讲，石膏作为一种可循环使用的建筑材料，其利用价值更是不可估量。相比于普通抹灰，采用轻质抹灰石膏将具有更低的密度，也就意味着在相同的施工面积上，能够大大减少抹灰材料的自重，降低基体材料的负荷。同时，低密度材料也具有更加低的导热系数，就室内抹灰而言，可以大量减少建筑物的能耗，从而达到节能减排的目的。对于相同的原材料，制备出同等体积的产品时耗用量更小，可以进一步地节约成本。现在国家也大力推展绿色建筑材料与建筑节能，轻质抹灰石膏的运用恰好有一个良好的发展趋势。

2、另一方面，在住宅建筑工程施工中，抹灰工程量大，所用材料多，工期较长，空鼓开裂一直是抹灰工程的质量通病，往往造成返工，浪费大量的人力和物力。抹灰层空鼓开裂一直是建筑工程质量控制的重要内容之一。在gb 50210—2018《建筑装饰工程施工质量验收规范》和各市建筑主管部门颁发的质量通病防治措施中，对抹灰层空鼓开裂都有严格的规定。但在施工过程中经常达不到要求，仍然是建筑工程质量通病之一。理论上讲，石膏凝结硬化快，水化微膨胀性，硬化后体积稳定，不易产生收缩开裂。石膏砂浆与加气混凝土的导热系数接近，有利于避免热胀冷缩变形相差太大而形成的空鼓或开裂，采用石膏砂浆抹面可以降低对技术工种的依赖，更有利于减少抹灰工程空鼓开裂的质量通病，但是石膏是多孔脆性材料，硬化体韧性较低，基体内部存在诸多缺陷，当不添加增强纤维时，在外部载荷作用下，应力会在缺陷集中，迅速发展成为裂缝。实际石膏砂浆抹面工程中仍有不少裂缝问题被发现。

3、经调研发现，目前可用短切纤维对石膏砂浆进行增强增韧。因为纤维具有的较大的拉伸强度和断裂韧性，当短切纤维在石膏砂浆基体中均匀分散时，在石膏基复合材料受力时，石膏基复合材料中的纤维可吸收较大的能量，抑制石膏基体的微裂纹扩展，使其强度提高。纤维增强石膏复合材料的优点是：能大幅度改善石膏的脆性，从而提高了复合材料的抗折强度，使复合材料的承载能力增强；能有效的减少和抑制裂纹的扩展，提高石膏材料的整体性能；制得的复合材料质轻，可减少自身的承载重量。但是，目前短切纤维都是以丝束形式添加到基体中，借基体的粘附力克服丝束间的范德华力，从而使纤维丝束分散为纤维单丝，进而均匀分散到基体中。由于轻质石膏砂浆密度较小，黏性较低，石膏砂浆颗粒对纤维单丝的粘附力及砂浆颗粒间的相互作用力小于纤维丝束间纤维的范德华力，因而短切玻璃纤维在轻质石膏砂浆中的分散性较差，而不能起到较好的增强增韧效果。

4、如cn112707713a专利公开了一种建筑内保温用无机膏料及制备方法，其采用3-6mm无机矿物纤维(玻璃纤维、陶瓷纤维或硼纤维的其中一种或任意两种以上的任意组合)作为膏料的增强相，但其强度值较低，其抗压强度只有0.7-1.4mpa，抗折强度只有0.3-0.8mpa，增强效果有限。

5、当前已有的文献研究中，改善短切纤维分散性的措施，一是添加表面活性剂等分散剂可以破坏纤维之间的范德华力，使其更容易分散均匀。但是也存在几个问题，首先添加分散剂会增加材料的成本，特别是对于大规模生产的情况下，成本可能会更加显著；其次分散剂可能会对材料的性能产生不利影响，某些分散剂可能会与水泥基材料发生化学反应，导致材料性能降低。最后过量使用分散剂可能会导致分散效果逆转，分散剂的作用是打破纤维之间的范德华力，但如果使用过量，反而可能导致纤维之间的相互作用力减弱，从而使分散效果逆转，产生反效果。该种方法对分散剂掺量的精度控制和搅拌工艺要求较高，对于现场施工来讲质量不容易控制。

6、二是采用纤维表面改性技术，通过改变纤维表面的化学性质，可以减少纤维之间的范德华力，使其更容易分散均匀，该种方法技术难度较大，需要额外的工艺和设备投入，改性可能会增加材料的成本；另外某些表面改性剂可能含有有害成分，如果不当处理或排放，可能会对环境造成不良影响。

7、因为短切纤维分散性的问题，在石膏砂浆中短切玻璃纤维的掺量较小，增强增韧的效果有限。

8、综上所述，在应用轻质石膏砂浆抹面时，现有方案主要存在以下问题：

9、(1)部分轻质石膏砂浆抹面层仍存在开裂现象，有必要对石膏砂浆进行增韧，提高其对裂缝发育的控制能力。

10、(2)部分轻质石膏砂浆由于强度和韧性不足，抹面过程中需配合满挂玻纤网压入石膏砂浆抹面层，工艺较复杂，工效较低，但成本较高。

11、(3)采用短切玻璃纤维对轻质石膏砂浆强度和韧性进行增强，但是短切玻璃纤维在轻质石膏砂浆基体中难以实现均匀分散，对其强度和韧性的提升效果有限，甚至会引入更多缺陷，反而降低其性能。另外，短切纤维对基体宏观裂缝控制效果较好，但是对于基体初始缺陷和裂缝的控制效果有限。

12、(4)现有主流纤维分散工艺中，添加表面活性剂和纤维界面处理等方法可能会导致成本的增加，以及其他问题。且短切纤维掺量有限，对石膏砂浆增强增韧的效果有限。

技术实现思路

1、针对现有轻质抹面石膏砂浆在应用过程中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种微玻璃纤维改性轻质抹面石膏砂浆，摒弃短切玻璃纤维以及分散剂，通过选择微玻璃纤维作为增强相，并调整基体的黏聚性，获得基于良好工作性能、粘接性能、较高强度和韧性四位一体轻质抹面石膏砂浆；基础本发明还提供一种用于制备该轻质抹面石膏砂浆的方法。

2、为了达到上述目的，本发明提供的一种微玻璃纤维改性轻质抹面石膏砂浆，不包含分散剂，由以下重量份的组分构成：

3、

4、在本法发明的一些实例中，所述高效减水剂为聚羧酸高效减水剂母液。

5、在本法发明的一些实例中，所述缓凝剂为植物蛋白型缓凝剂。

6、在本法发明的一些实例中，所述保水增稠剂为甲基纤维素醚和羟丙基淀粉醚一种或两种组合。

7、在本法发明的一些实例中，碳酸钙粉末细度为200-400目，相对密度为2.8g/cm3；

8、在本法发明的一些实例中，所述玻化微珠粒径为50-70目；

9、为了达到上述目的，本发明提供的微玻璃纤维改性轻质抹面石膏砂浆制备方法，包括以下步骤：

10、(1)按比例将干粉状脱硫石膏、砂子、玻化微珠、碳酸钙粉、增稠剂置入搅拌机，进行慢速干拌1～2min；

11、(2)按比例取用水总量的1/10～1/5，按比例将减水剂、缓凝剂加入水中快速搅拌溶解，作为外加剂溶液；

12、(3)按比例将微玻璃纤维置入剩余的水中，块速搅拌30～60s，形成悬浊液；

13、(4)将步骤(2)形成的外加剂溶液和步骤(3)形成的悬浊液缓慢加入到搅拌锅内，先慢速搅拌30～60s；后高速搅拌2-3分钟即可得到最终石膏砂浆。

14、在本法发明的一些实例中，所述慢速干拌是指搅拌机叶片自转速度不大于60r/min，公转速度不大于30r/min。

15、在本法发明的一些实例中，所述高速搅拌是指搅拌叶片自转速度300-360r/min，公转速度150-180r/min。

16、本发明的有益效果在于：

17、(1)本发明的微玻璃纤维改性轻质抹面石膏砂浆，采用了质量较轻的玻化微珠，保证其具有较轻的密度，干密度≤950kg/m3，通时通过高效减水剂掺量，调整其稠度，圆柱体扩展度在65-75mm区间，在实际施工中一次抹面厚度可≥15mm，对于部分抹灰工程可一次成型，且可避免因抹面材料自身重量过大而发生流挂、剥落。

18、(2)本发明的微玻璃纤维改性轻质抹面石膏砂浆通过优选颗粒间范德华力较弱的微玻璃纤维作为增强相，同时添加适量增稠剂，调整浆体的粘稠度，提高浆体与微玻璃纤维之间的表面粘聚力，促进微玻璃纤维的均匀分散。

19、(3)本发明的微玻璃纤维改性轻质抹面石膏砂浆通过掺入适量微玻璃纤维改善石膏砂浆本征脆性，在保证石膏砂浆的轻质特性的基础上，提升石膏砂浆的强度和韧性。微玻璃纤维加入后，较大的比表面积增加了与石膏基体的接触面积，能够大幅度提高界面的黏合强度，提高了复合材料的整体强度。当基体受力断裂时，需消耗一些能量来克服界面粘结力，阻止了裂缝的继续发展，保护复合材料不受进一步破坏。界面具有将载荷从基体传递给纤维的作用，纤维能够抑制裂缝的扩展，并且在纤维从基体中拔出时，需克服摩擦阻力，进一步吸收能量，阻止应力破坏。其中一组实施例抗压强度≥4mpa，抗折强度≥2mpa，力学性能较gb/t28627-2012《抹灰石膏》标准规定的技术要求有较大余量。

20、(4)本发明所提供的微玻璃纤维改性轻质石膏抹面砂浆在应用时，基于轻质抹面石膏砂浆性能的提升而优化轻质抹面石膏砂浆施工工艺，可节省玻纤网的使用量，并节省敷设玻纤网的工序，可在一定程度上提高抹面施工效率。