一种石膏自流平材料及其制备方法
技术领域
本文涉及无机非金属材料及建筑材料技术，尤指一种石膏自流平材料及其制备方法。
背景技术
石膏自流平材料是以石膏为基材，与骨料及多种外加剂复合而成的建筑地面自找平材料，与水拌和后形成的砂浆具有良好的流动性，并且施工速度快、施工周期短、工艺简单、保温防火性能好、脚感温暖舒适，是极佳的地面找平材料，也是地采暖系统的最佳搭档。
自流平砂浆强度及耐久性受自流平材料密实程度影响。骨料、填料等固态组成材料的颗粒堆积方式对自流平材料密实性有很大影响。颗粒混合物所得的堆积模型越致密，孔隙率越小，接触点越多，理论上砂浆强度越高。对于相同浆体和水膏比而言，固态材料最致密堆积下的总用浆量会减少，相应的拌和水量减少，但砂浆流动度性能提高，砂浆中弱界面形成的几率降低，微观结构更加密实，对提高砂浆整体强度、降低砂浆收缩率非常有益。因此自流平材料颗粒混合物具有高的堆积密度已成为石膏自流平砂浆获得高强度、高耐久性、低收缩率的关键。
发明内容
本申请提供了一种骨料、填料密实堆积的石膏自流平材料，该材料与水拌和后具有良好的流动性及施工性，硬化后强度较高，平整光洁，收缩率小，可有效取代传统地面作业方法，用于地面找平或地采暖系统。
本申请保证砂浆性能的前提下，通过合理搭配石膏自流平材料中各组分，寻求其“最小空隙率”，获得“最佳级配”，从而配制密实度高的石膏自流平材料，以提高砂浆最终强度并降低砂浆收缩率。
本申请提供了一种石膏自流平材料，所述自流平材料的原料含有石膏、砂和碳酸钙，并且以石膏、砂和碳酸钙的总重量为100％计，其中的石膏的重量为35％-45％，砂的重量为40％-47％，碳酸钙的重量为15％-18％；
所述砂的粒度为40-100目，所述碳酸钙的粒度为270-600目；
可选地，所述石膏自流平材料，由石膏、砂和碳酸钙组成。
在本申请中，所述石膏自流平材料的原料中不含有水泥；
在本申请中，每一目数砂是由不同粒径的砂组成，其粒径分布宽度窄，其中各目数的砂D10与D90与目数X的关系为：
D10＝15000/X-3
D90＝15000/X+3。
在本申请中，所述砂和所述碳酸钙的平均粒径比为6-9。
本申请提供的石膏自流平材料，还包含有乳胶粉、减水剂、保水剂、缓凝剂和消泡剂；
可选地，本申请提供的石膏自流平材料，由石膏、砂、碳酸钙、乳胶粉、减水剂、保水剂、缓凝剂和消泡剂组成。
在本申请中，按石膏、砂和碳酸钙的总重量为100重量份计，乳胶粉1-2重量份，减水剂0.08-0.12重量份，保水剂0.03-0.08重量份，缓凝剂0.008-0.012重量份，消泡剂0.04-0.06重量份；
优选地，所述保水剂的含量为0.05-0.08重量份。
在本申请中，所述石膏选自高强石膏和建筑石膏的任意一种或两种；
优选地，所述石膏为高强石膏与建筑石膏的重量比为(2:1)-(1:1)的混合物。
在本申请中，所述乳胶粉为醋酸乙烯－乙烯共聚物和醋酸乙烯酯均聚物中的任意一种或多种；
可选地，所述乳胶粉的最低成膜温度为0-4℃；
在本申请中，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
在本申请中，所述保水剂为纤维素醚，可选地，所述纤维素醚的粘度为300-500mpa·s；
在本申请中，优选地，所述纤维素醚选自羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基纤维素醚中的任意一种或两种。
在本申请中，所述缓凝剂为蛋白质类缓凝剂。
在本申请中，所述消泡剂选自聚多元醇类化合物。
另一方面，本申请提供了上述石膏自流平材料的制备方法，所述制备方法包括按比例称取各原料，并混合均匀即可。
另一方面，本身请提供了一种石膏自流平砂浆，其中，所述石膏自流平砂浆包括上述的石膏自流平材料和水，所述石膏自流平材料和水的质量比为1:(0.23-0.28)。
本申请的优点在于：
1、本申请所述石膏自流平材料骨料与填料堆积密实，石膏用量较少，制备砂浆时拌合水用量少，但砂浆流动性好，砂浆不容易发生离析泌水；
2、本申请所述自流平材料制备成的砂浆的早期强度高，施工后20h即可上人；
3、本申请所述自流平材料制备成的砂浆微观结构密实，干强度高，收缩率小；
4、本申请所述自流平材料运输方便，施工便捷，对环境无污染。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书和说明书附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
图1为基于实施例1自流平材料制备的石膏自流平砂浆的微观结构图；
图2为基于对比例1自流平材料制备的石膏自流平砂浆的微观结构图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
实施例1
本实施例提供了一种密实堆积石膏自流平材料，所述自流平材料包括主料及添加剂。所述主料包括基料石膏、骨料砂、填料碳酸钙粉；所述添加剂包括乳胶粉、减水剂、保水剂、缓凝剂、消泡剂；所述乳胶粉为醋酸乙烯－乙烯共聚物(最低成膜温度为4℃)，购自瓦克化学有限公司，牌号为5010N；所述减水剂为马来酸酐为主链的聚醚，购自龙湖科技有限公司，牌号为P29；所述保水剂为羟乙基纤维素醚(粘度为300mpa·s)，购自日本信越公司，牌号为MH300P2；所述缓凝剂为植物蛋白类缓凝剂，购自意大利SICIT2000公司，牌号为P；所述消泡剂为植物油聚二醇，购自德国明凌化学集团，牌号为P8850。本实施例中各组分的配比如下(以所述主料的添加量为100重量份计)：
主料100重量份，乳胶粉2重量份，减水剂0.08重量份，保水剂0.08重量份，缓凝剂0.008重量份，消泡剂0.04重量份；
其中，所述主料中石膏为高强石膏，石膏在主料中的质量分数占比为35％。
其中，所述主料中砂是粒度为100目河砂，砂在主料中的质量分数占比为47％。
其中，所述主料中碳酸钙的粒度为600目，碳酸钙粉在主料中的质量分数占比为18％。
其中，所述主料中砂与碳酸钙粉的平均粒径比为6.5。
本实施例所述自流平材料的制备方法为：按配方比例称取所需要的原材料，加入搅拌机混合均匀，形成产品。
实施例2
本实施例提供了一种密实堆积石膏自流平材料，所述自流平材料包括主料及添加剂。所述主料包括基料石膏、骨料砂、填料碳酸钙粉；所述添加剂包括乳胶粉、减水剂、保水剂、缓凝剂、消泡剂，所述乳胶粉为醋酸乙烯酯均聚物(最低成膜温度为0℃)，购自广州原野实业有限公司，牌号DY5010；
所述减水剂为聚羟酸醚，购自巴斯夫，牌号为2651f；
所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚粘度为500mpa·s，购自龙湖科技有限公司，牌号为hpmc500；
所述缓凝剂为动物蛋白类缓凝剂，购自sicit2000，牌号为xcp；
所述消泡剂主要成分为聚乙二醇，购自德国明凌，牌号为P803。本实施例中各组分的配比如下(以所述主料的添加量为100重量份计)：
主料100重量份，乳胶粉1.5重量份，减水剂0.09重量份，保水剂0.06重量份，缓凝剂0.010重量份，消泡剂0.05重量份。
其中，所述主料中石膏为高强石膏与建筑石膏的混合物，重量比为2:1。所述主料中石膏的质量分数占比为40％。
其中，所述主料中砂是粒度为70目河砂，砂在主料中的质量分数占比为44％。
其中，所述主料中碳酸钙的粒度为500目，碳酸钙粉在主料中的质量分数占比为16％。
其中，所述主料中砂与碳酸钙粉的平均粒径比为8.5。
本实施例所述自流平材料的制备方法为：按配方比例称取所需要的原材料，加入搅拌机混合均匀，形成产品。
实施例3
本实施例提供了一种密实堆积石膏自流平材料，所述自流平材料包括主料及添加剂。所述主料包括基料石膏、骨料砂、填料碳酸钙粉，所述添加剂包括乳胶粉、减水剂、保水剂、缓凝剂、消泡剂；本实施例中的添加剂与实施例1相同。本实施例中各组分的配比如下(以所述主料的添加量为100重量份计)：
主料100重量份，乳胶粉1重量份，减水剂0.12重量份，保水剂0.03重量份，缓凝剂0.012重量份，消泡剂0.06重量份；
其中，所述主料中石膏为高强石膏，所述主料中石膏的质量分数占比为45％。
其中，所述主料中砂是粒度为40目河砂，砂的质量分数占比为40％。
其中，所述主料中碳酸钙的粒度为270目，碳酸钙粉在主料中的质量分数占比为15％。
其中，所述主料中砂与碳酸钙粉的平均粒径比为7.2。
本实施例所述自流平材料的制备方法为：按配方比例称取所需要的原材料，加入搅拌机混合均匀，形成产品。
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处仅在于：所述碳酸钙粉的粒度为400目，砂与碳酸钙粉的粒径比为3.9。其余原料和制备过程与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处仅在于：所述砂的质量分数占比为50％，所述碳酸钙粉的质量分数占比为15％。
对比例3
本对比例与实施例1的不同之处仅在于：所述砂的质量分数占比为35％，所述碳酸钙粉的质量分数占比为30％。
对比例4
本对比例与实施例1的不同之处在于：石膏自流平材料中不使用碳酸钙粉，所述砂包含40目河砂及100目河砂。
其中，所述主料中100目砂主料中的质量分数占比为47％。
其中，所述主料中40目砂在主料中的质量分数占比为18％。
对比例5
本对比例与实施例1的不同之处在于：石膏自流平材料中不使用砂，所述碳酸钙粉包含270目碳酸钙粉及600目碳酸钙粉。
其中，所述主料中270目碳酸钙粉在主料中的质量分数占比为47％。
其中，所述主料中600目碳酸钙粉在主料中的质量分数占比为18％。
性能测试
将上述实施例和对比例制备的石膏自流平材料与标准稠度用水量的水拌和制备自流平砂浆，并依据JC/T 1023-2007标准测试砂浆的性能。测试结果请见表1。
表1砂浆性能测试结果
表2水泥自流平砂浆技术指标
从表1和2可以看出，本申请实施例1-3制备出的石膏自流平材料与水拌和形成的砂浆的24h强度、绝干强度、收缩率均优于对比例制备的自流平材料与水拌和形成的砂浆而且部分性能指标优于目前常用的水泥自流平砂浆。此外初始流动度、30min流动度损失和凝结时间说明本申请制备出的石膏自流平材料形成的砂浆施工性能优异。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
