一種超強(qiáng)石膏材料-瓷藝石及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種石膏材料及其制備方法，具體涉及一種超強(qiáng)石膏材料-瓷藝石及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，市場上常用的建筑石膏即半水石膏普遍存在的主要問題是水膏比大，水化 結(jié)晶后其內(nèi)部組織中晶格松散，孔隙多，吸水率大，在潮濕的環(huán)境中強(qiáng)度保持率低，易變形 等。這些缺陷嚴(yán)重制約著石膏制品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
[0003] 為此，許多石膏領(lǐng)域的專家、學(xué)者在石膏添加劑方面作了大量的研究和探索，也取 得了許多方面的成果，使石膏制品的品質(zhì)得到了一定的提高，但在石膏硬化體形成的機(jī)理、 分子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶過程、晶格分布、形狀、大小以及它們之間的相互聯(lián)系，相互影響等方面缺乏 系統(tǒng)性的研究，所以始終未能形成實質(zhì)性的突破。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種超強(qiáng)石膏材料-瓷藝石及其制備方法。
[0005] 針對現(xiàn)有石膏制品所存在的缺陷，從石膏的水化結(jié)晶機(jī)制和晶格形成的結(jié)構(gòu)特性 出發(fā)，經(jīng)過深入的研究和反復(fù)的科學(xué)試驗，研制出一種能有效提高石膏制品的硬度、抗壓強(qiáng) 度、抗折強(qiáng)度以及防水性能等綜合技術(shù)指標(biāo)的新型石膏材料。它是通過在普通半水石膏中 按一定的工藝方法，摻加一定比例的外加劑而達(dá)到提高石膏綜合強(qiáng)度的目的。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種超強(qiáng)石膏材料-瓷藝石，由以 下質(zhì)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?jǐn)?shù)以石膏粉重量 為基準(zhǔn)：
[0008] AJ-01 添加劑 0? 5-1. 2%，AZ-02 添加劑 0? 1-0. 5%，AQ-03 添加劑 1-2%，AF_04 添 加劑0. 5-1. 2%，消泡劑0. 02-0. 20%，其中，AJ-01添加劑、AZ-02添加劑、AQ-03添加劑、 AF-04添加劑、消泡劑的百分?jǐn)?shù)以水重量為基準(zhǔn)；
[0009] 所述AJ-01添加劑為磺化三聚氰胺甲醛樹脂；
[0010] 所述AZ-02添加劑為大分子類界面改良劑（如十二烷基苯磺酸鈉）；
[0011] 所述AQ-03添加劑為膠凝劑（聚乙烯醇）；
[0012] 所述AF-04添加劑為有機(jī)硅樹脂聚合物。
[0013] 進(jìn)一步，所述AJ-01添加劑、AZ-02添加劑、AQ-03添加劑、AF-04添加劑、消泡劑的 總慘量<水重量4. 35%。
[0014] 所述超強(qiáng)石膏材料-瓷藝石的制備方法，包括以下步驟：
[0015] (1)在石膏粉中加入相當(dāng)于石膏粉重量3-5%的白水泥，混合均勻；
[0016] (2)量取相當(dāng)于石膏粉重量60-70%的水，然后稱取相當(dāng)于水重量0.5-1. 2%的 AJ-01添加劑和1-2%的AQ-03添加劑，倒入裝有水的容器中，攪拌使其溶解，形成攪拌溶 液；
[0017] (3)在攪拌溶液中加入相當(dāng)于水重量0?l-o. 5%的AZ-02添加劑、0.5-1. 2%的 AF-04添加劑、0. 02-0. 20 %的消泡劑，以及石膏粉和白水泥的混合物，攪拌均勻，得石膏漿 料后，制成石膏制品。
[0018] 進(jìn)一步，所述AJ-01添加劑、AZ-02添加劑、AQ-03添加劑、AF-04添加劑、消泡劑的 總慘量<水重量4. 35%。
[0019] 本發(fā)明所用AJ-01添加劑是一種有減水功效的陰離子表面活性劑，其作用機(jī)理 是：降低石膏的水化速度，增加晶體數(shù)量，細(xì)化晶體。
[0020] 普通建筑石膏的水化速度很快，4-6分鐘水化率達(dá)到35%左右，14-18分鐘水化率 達(dá)到90%以上。這樣飽和的石膏漿體結(jié)晶時析出的水就較少，提供給未結(jié)晶部分的石膏水 化的水相對就少，嚴(yán)重地影響到后面的結(jié)晶質(zhì)量和晶體形狀的形成及發(fā)展。研究實踐表明， AJ-01添加劑能有效控制石膏漿體的水化速度，促進(jìn)硬化體結(jié)晶時水的析出，使晶體之間的 塔接密實，晶格結(jié)點增多，晶體之間空隙減少，孔徑分布變窄，從而使石膏硬化體的強(qiáng)度增 加。
[0021] 表1AJ-01添加劑加入后改變水用量對石膏制品強(qiáng)度的影響
[0022]
[0023] 由表1和圖1可知，在AJ-01添加劑的作用下，隨著用水量的逐步減少，石膏制品 的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均有明顯的提高。但是，如果一味減少用水量將使石膏漿料變稠而 失去流動性，無法滿足操作工藝的需要，AJ-01添加劑的特點是在保持漿體稠度不變和較好 流動性的前提下，可適量的減少用水量。
[0024] 本發(fā)明所用AZ-02添加劑具有改變晶體形狀和大小的作用，其作用機(jī)理是：改變 晶體生長環(huán)境，優(yōu)化晶體發(fā)展形狀。
[0025] 半水石膏轉(zhuǎn)變?yōu)槎Y(jié)晶體的水化過程中，晶體的生長實質(zhì)上是指晶面在單位時 間內(nèi)向外平行擴(kuò)展和推移的距離，各個晶面的相對生長速度決定晶體的外部形態(tài)，同時也 可以隨著生長環(huán)境的改變而改變，研究實踐表明，AZ-02添加劑能改變晶體生長環(huán)境以改變 晶體生長速度和發(fā)展形態(tài)。
[0026] 石膏漿體中加入AZ-02添加劑以后，能使半水硫酸鈣的溶解、二水硫酸鈣晶核的 析出及生長過程在較大的過飽和環(huán)境中發(fā)生，使石膏硬化體在晶體生長發(fā)育過程按照所要 求的晶體形狀和晶格結(jié)構(gòu)發(fā)展，形成致密的針狀或柱狀晶體，使石膏制品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)達(dá)到 最優(yōu)化的狀態(tài)。
[0027] 本發(fā)明所用AQ-03添加劑對提高石膏材料的綜合強(qiáng)度有利，其作用機(jī)理是：粘結(jié) 晶格斷鍵，產(chǎn)生表面護(hù)膜，增強(qiáng)硬化體塑性。
[0028] 二水石膏硬化體中晶體各晶格之間是交錯無層次的排列，在晶格與晶格或各細(xì)小 的晶體之間由于它們自身的碰障、擠壓，使之存在大量的斷裂或破損現(xiàn)象，同時也存在大量 的間隙，石膏制品在其干燥后，由于水分子的蒸發(fā)而使其內(nèi)部存在大量的空洞，這些缺陷的 存在對石膏制品的抗折強(qiáng)度和防水性能有嚴(yán)重的影響。
[0029] 研究實踐表明，在半水石膏水化過程中，利用AQ-03添加劑能使斷裂或相鄰的晶 體有效的相互粘接起來，增強(qiáng)晶格之間的牢固度，以達(dá)到提高石膏制品抗折強(qiáng)度的目的。同 時，AQ-03添加劑還能在晶體表面形成一層具有憎水性和塑性的薄膜包裹在晶體表面或堵 塞那些細(xì)微的小孔，阻止水分子的滲入，有效的提高石膏制品的耐水性和塑性，減少其碎裂 現(xiàn)象。
[0030] 表2AQ-03添加劑對石膏材料性能的影響
[0031]
[0032] 從表2和圖2可知，隨著AQ-03添加劑量的增加，試樣的顯氣孔率、吸濕率顯著降 低，抗折強(qiáng)度和吸濕后強(qiáng)度均有所提高。同時，AQ-03添加劑中有一種濕強(qiáng)材料，在石膏水 化過程中能吸附在石膏內(nèi)部結(jié)構(gòu)的結(jié)晶接觸點及細(xì)微的網(wǎng)格中發(fā)生聚合反應(yīng)，生成的聚合 物環(huán)繞在二水石膏的晶體周圍，提高漿體的實密度，從而使其抗折強(qiáng)度、表面硬度及耐磨性 有明顯提高。同時，這種聚合物是具有一定韌性的硬質(zhì)凝膠，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] 本發(fā)明所用AF-04添加劑在石膏材料內(nèi)部形成一種網(wǎng)狀分布的硅樹脂膜，其作用 機(jī)理是：在二水膏硬化體晶體表面形成具有滲透性的憎水性物質(zhì)，阻礙水分子對石膏硬化 體的浸蝕。
[0034] 研究實踐表明，AF-04添加劑和白色硅酸鈣水泥（用量為石膏粉重量的4% )同時 摻入到石膏漿體中攪拌均勻，它們發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一種能滲透到石膏硬化體當(dāng)中去的 憎水型物質(zhì)。當(dāng)外部溫濕度大，分水被吸附在石膏硬化體表面時，由于憎水物質(zhì)和水分表面 張力的共同作用，有效地阻擋毛細(xì)孔的吸附，使外面的水分子很難滲透到石膏硬化體內(nèi)部， 這樣很大程度地保持石膏制品原有的強(qiáng)度不受損失。
[0035] 本發(fā)明從半水石膏水化、結(jié)晶過程中的相組成、晶體相貌特征、流變性、晶核生長 和晶格結(jié)構(gòu)力學(xué)等幾方面入手，通過摻加不同量的組合型添加劑，從多個角度對石膏基材 進(jìn)行改良，使半水石膏在整個水化過程中同時受到多種、高效、多功能復(fù)合添加劑的作用， 以此來提高石膏制品的強(qiáng)度。
[0036] 本發(fā)明通過在石膏制品制作過程中加入多種添加劑，使石膏的材性得到大幅提 升，從而制造出超高強(qiáng)度石