本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐水石膏板及其制備方法。
背景技術(shù)：
石膏板是以脫硫石膏為主要原料制成的一種材料，是一種重量輕、強(qiáng)度較高、厚度較薄、加工方便以及隔音絕熱和防火等性能較好的建筑材料。石膏板具有生產(chǎn)能耗低、輕質(zhì)隔熱、耐火、裝飾功能好、可施工性好、可調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度、生產(chǎn)效率高、投資低等優(yōu)點(diǎn)。石膏板已廣泛用于住宅、辦公樓、商店、旅館和工業(yè)廠房等各種建筑物的內(nèi)隔墻、墻體覆面板(代替墻面抹灰層)、天花板、吸音板、地面基層板和各種裝飾板等。
然而，目前的石膏板耐水性能較差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種耐水石膏板。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
耐水石膏板，由以下質(zhì)量份原料組成：脫硫石膏40-50份、普通硅酸鹽水泥13-16份、火山灰7-10份、II級粉煤灰2-3份、發(fā)泡劑1-2份、減水劑0.6-0.9份、緩凝劑0.04-0.07份、pH為7-8的水75-80份。
所述脫硫石膏又名排煙脫硫石膏、硫石膏或FGD石膏，主要成分和天然石膏一樣，為二水硫酸鈣CaSO4·2H2O，含量≥93％。脫硫石膏是FGD過程的副產(chǎn)品，F(xiàn)GD過程是一項采用石灰-石灰石回收燃煤或油的煙氣中的二氧化硫的技術(shù)。該技術(shù)是把石灰-石灰石磨碎制成漿液，使經(jīng)過除塵后的含SO2的煙氣通過漿液洗滌器而除去SO2。石灰漿液與SO2反應(yīng)生成硫酸鈣及亞硫酸鈣，亞硫酸鈣經(jīng)氧化轉(zhuǎn)化成硫酸鈣，得到工業(yè)副產(chǎn)石膏，稱為脫硫石膏，廣泛用于建材等行業(yè)。
所述普通硅酸鹽水泥是由硅酸鹽水泥熟料、5％-20％的混合材料及適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。普通硅酸鹽水泥具有強(qiáng)度高、水化熱大，抗凍性好、干縮小，耐磨性較好、抗碳化性較好、耐腐蝕性差、不耐高溫等特性。
所述火山灰是指由火山噴發(fā)出而直徑小于2毫米的碎石和礦物質(zhì)粒子。在爆發(fā)性的火山運(yùn)動中，固體石塊和熔漿被分解成細(xì)微的粒子而形成火山灰。
所述粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。我國火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。粉煤灰顆粒呈多孔型蜂窩狀組織，比表面積較大，具有較高的吸附活性，顆粒的粒徑范圍為0.5-300μm。并且珠壁具有多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率高達(dá)50％—80％，有很強(qiáng)的吸水性。所述II級粉煤灰為符合《GB/T1596-2005用于水泥和混凝土中的粉煤灰》關(guān)于II級粉煤灰相關(guān)規(guī)定的粉煤灰。
所述發(fā)泡劑是使對象物質(zhì)成孔的物質(zhì)。
所述減水劑是一種在維持混凝土坍落度不變的條件下，能減少拌合用水量的混凝土外加劑。大多屬于陰離子表面活性劑，有木質(zhì)素磺酸鹽、萘磺酸鹽甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后對水泥顆粒有分散作用，能改善其工作性，減少單位用水量，改善混凝土拌合物的流動性；減少單位水泥用量，節(jié)約水泥。
所述緩凝劑是一種降低水泥或石膏水化速度和水化熱、延長凝結(jié)時間的添加劑。
進(jìn)一步，所述普通硅酸鹽水泥為425R普通硅酸鹽水泥。
進(jìn)一步，所述發(fā)泡劑由十二烷基硫酸鈉、α-烯基磺酸鈉和羧甲基纖維素鈉按照5:2:1的質(zhì)量比組成。
所述十二烷基硫酸鈉又名椰油醇(或月桂醇)硫酸鈉、K12等，分子式為C12H25SO4Na，為白色或淡黃色粉狀，溶于水，對堿和硬水不敏感。十二烷基硫酸鈉具有良好的乳化、發(fā)泡、滲透、去污和分散性能，廣泛用于牙膏、香波、洗發(fā)膏、洗發(fā)香波、洗衣粉、液洗、化妝品和塑料脫模，潤滑以及制藥、造紙、建材、化工等行業(yè)。
所述α-烯基磺酸鈉又名α-烯烴磺酸鈉、AOS，分子式為RCH＝CH(CH2)n-SO3Na RCH(OH)(CH2)n-SO3Na，n＝C14-16或C14-18。具有很好的綜合性能。具有很好的去污力，特別在硬水中也顯示出去污力基本不降低的特點(diǎn)。α-烯基磺酸鈉生物降解性好，被用作油田助劑、淀粉加工助劑、丙烯酸酯乳液聚合、棉的絲光處理、羊毛洗滌、紡織和造紙的潤濕劑等。本申請的α-烯基磺酸鈉的n為C14。
所述羧甲基纖維素鈉又名羧甲基纖維素鈉鹽、羧甲基纖維素、羧甲基醚纖維素鈉鹽、CMC、CMC-Na等，為白色纖維狀或顆粒狀粉末。無臭，無味，無味，有吸濕性，不溶于有機(jī)溶劑。
進(jìn)一步，所述減水劑為聚萘甲醛磺酸鈉鹽、聚羧酸系高性能減水劑或二者的組合物。
所述聚萘甲醛磺酸鈉鹽分子式為(C11H7O4SNa)n，本品為棕色或深棕色粉末。易溶于水。耐酸，耐堿，耐硬水。具有良好的擴(kuò)散性且比耐高溫。本申請的聚萘甲醛磺酸鈉鹽的聚合度為200-300。
進(jìn)一步，所述減水劑由聚萘甲醛磺酸鈉鹽和聚羧酸系高性能減水劑按照2:3的質(zhì)量比組成。
所述聚萘甲醛磺酸鈉鹽又名分散劑MF/擴(kuò)散劑MF；甲基萘磺酸鈉的甲醛縮合物；分散劑PD；聚萘磺酸鈉；萘磺酸甲醛縮聚物鈉鹽；甲基萘磺酸-甲醛縮聚物；由甲基萘磺酸與甲醛縮合制得；萘磺酸、甲醛的聚合物鈉鹽等，是一種棕色或深棕色粉末。聚萘甲醛磺酸鈉鹽常用于散染料、活性染料、農(nóng)藥的擴(kuò)散劑、填充劑，皮革的鞣革劑，建筑的水泥混凝土減水劑、用作油井水泥減水劑等。本申請的聚萘甲醛磺酸鈉鹽的聚合度為500-600。
所述聚羧酸系高性能減水劑是以聚羧酸鹽為主體的多種高分子有機(jī)化合物，經(jīng)接枝共聚生成的，具有極強(qiáng)的減水性能，已廣泛應(yīng)用于水利、電力、港口、鐵路、橋梁、公路、機(jī)場、軍事工程以及混凝土施工等領(lǐng)域。
進(jìn)一步，所述緩凝劑為檸檬酸或酒石酸。
本發(fā)明的目的還在于保護(hù)所述耐水石膏板的制備方法，其具體步驟為：
A.稱取上述質(zhì)量份的脫硫石膏、普通硅酸鹽水泥、火山灰、II級粉煤灰、緩凝劑和上述質(zhì)量份水的75％，攪拌后陳化；
B.稱取上述質(zhì)量份的發(fā)泡劑、減水劑和剩余的水，攪拌；
C.向步驟A所得混合物中加入步驟B所得混合物，攪拌后擠壓成型(厚度為12mm)，得到成型坯料；
D.將成型坯料烘干，即得所述耐水石膏板。
進(jìn)一步，步驟A所述攪拌的轉(zhuǎn)速為500-600轉(zhuǎn)/min，時間為45-60min；步驟B所述攪拌的轉(zhuǎn)速為800-900轉(zhuǎn)/min，時間為6-7h；步驟C所述攪拌的轉(zhuǎn)速為750-800轉(zhuǎn)/min，時間為3-4h。
進(jìn)一步，步驟D所述烘干的溫度為230-270℃，時間為45-55min。
本發(fā)明的有益效果在于：
本申請的石膏板耐水性能好。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，下列實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍。優(yōu)選實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件。
實(shí)施例1
耐水石膏板，組成為：脫硫石膏50kg、425R普通硅酸鹽水泥16kg、火山灰10kg、II級粉煤灰2kg、十二烷基硫酸鈉0.625kg、α-烯基磺酸鈉0.25kg、羧甲基纖維素鈉0.125kg、聚萘甲醛磺酸鈉鹽0.6kg、檸檬酸0.04kg、pH為7的水75kg。
所述耐水石膏板的制備方法為：
A.稱取脫硫石膏50kg、425R普通硅酸鹽水泥16kg、火山灰10kg、II級粉煤灰2kg、檸檬酸0.04kg和pH為7的水56.25kg，于500轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌45min后陳化；
B.稱取十二烷基硫酸鈉0.625kg、α-烯基磺酸鈉0.25kg、羧甲基纖維素鈉0.125kg、聚萘甲醛磺酸鈉鹽0.6kg和pH為7的水18.75kg，于900轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌6h；
C.向步驟A所得混合物中加入步驟B所得混合物，于750轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌4h后擠壓成型(厚度為12mm)，得到成型坯料；
D.將成型坯料于230℃溫度下烘干55min，即得所述耐水石膏板。
實(shí)施例2
耐水石膏板，組成為：脫硫石膏40kg、425R普通硅酸鹽水泥13kg、火山灰7kg、II級粉煤灰3kg、十二烷基硫酸鈉1.25kg、α-烯基磺酸鈉0.5kg、羧甲基纖維素鈉0.25kg、聚羧酸系高性能減水劑0.9kg、酒石酸0.07kg、pH為8的水80kg。
所述耐水石膏板的制備方法為：
A.稱取脫硫石膏40kg、425R普通硅酸鹽水泥13kg、火山灰7kg、II級粉煤灰3kg、酒石酸0.07kg和pH為8的水60kg，于600轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌60min后陳化；
B.稱取十二烷基硫酸鈉1.25kg、α-烯基磺酸鈉0.5kg、羧甲基纖維素鈉0.25kg、聚羧酸系高性能減水劑0.9kg和pH為8的水20kg，于800轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌7h；
C.向步驟A所得混合物中加入步驟B所得混合物，于800轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌3h后擠壓成型(厚度為12mm)，得到成型坯料；
D.將成型坯料于270℃溫度下烘干45min，即得所述耐水石膏板。
實(shí)施例3
耐水石膏板，組成為：脫硫石膏42kg、425R普通硅酸鹽水泥14kg、火山灰9kg、II級粉煤灰2.5kg、十二烷基硫酸鈉1kg、α-烯基磺酸鈉0.4kg、羧甲基纖維素鈉0.2kg、聚萘甲醛磺酸鈉鹽0.3kg、聚羧酸系高性能減水劑0.45kg、酒石酸0.05kg、pH為7.5的水78kg。
所述耐水石膏板的制備方法為：
A.稱取脫硫石膏42kg、425R普通硅酸鹽水泥15kg、火山灰9kg、II級粉煤灰2.5kg、酒石酸0.05kg和pH為7.5的水58.5kg，于540轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌55min后陳化；
B.稱取十二烷基硫酸鈉1kg、α-烯基磺酸鈉0.4kg、羧甲基纖維素鈉0.2kg、聚萘甲醛磺酸鈉鹽0.3kg、聚羧酸系高性能減水劑0.45kg和pH為7.5的水19.5kg，于810轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌6.5h；
C.向步驟A所得混合物中加入步驟B所得混合物，于760轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌3.5h后擠壓成型(厚度為12mm)，得到成型坯料；
D.將成型坯料于260℃溫度下烘干48min，即得所述耐水石膏板。
對比例1
耐水石膏板，組成為：脫硫石膏36kg、425R普通硅酸鹽水泥14kg、火山灰9kg、II級粉煤灰2.1kg、十二烷基硫酸鈉1.25kg、α-烯基磺酸鈉0.5kg、羧甲基纖維素鈉0.25kg、聚羧酸系高性能減水劑0.8kg、酒石酸0.08kg、pH為7.2的水80kg。
所述耐水石膏板的制備方法為：
A.稱取脫硫石膏36kg、425R普通硅酸鹽水泥14kg、火山灰9kg、II級粉煤灰2.1kg、酒石酸0.08kg和pH為7.2的水60kg，于560轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌49min后陳化；
B.稱取十二烷基硫酸鈉1.25kg、α-烯基磺酸鈉0.5kg、羧甲基纖維素鈉0.25kg、聚羧酸系高性能減水劑0.8kg和pH為7.2的水20kg，于870轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌7h；
C.向步驟A所得混合物中加入步驟B所得混合物，于770轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌3h后擠壓成型(厚度為12mm)，得到成型坯料；
D.將成型坯料于250℃溫度下烘干50min，即得所述耐水石膏板。
對比例2
耐水石膏板，組成為：脫硫石膏40kg、425R普通硅酸鹽水泥15kg、火山灰9kg、十二烷基硫酸鈉1.25kg、α-烯基磺酸鈉0.5kg、羧甲基纖維素鈉0.25kg、聚羧酸系高性能減水劑0.6kg、檸檬酸0.06kg、pH為7.5的水75kg。
所述耐水石膏板的制備方法為：
A.稱取脫硫石膏40kg、425R普通硅酸鹽水泥15kg、火山灰9kg、檸檬酸0.06kg和pH為7.5的水56.25kg，于580轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌57min后陳化；
B.稱取十二烷基硫酸鈉1.25kg、α-烯基磺酸鈉0.5kg、羧甲基纖維素鈉0.25kg、聚羧酸系高性能減水劑0.6kg和pH為7.5的水18.75kg，于860轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌7h；
C.向步驟A所得混合物中加入步驟B所得混合物，于790轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌3h后擠壓成型(厚度為12mm)，得到成型坯料；
D.將成型坯料于240℃溫度下烘干47min，即得所述耐水石膏板。
對比例3
耐水石膏板，組成為：脫硫石膏47kg、425R普通硅酸鹽水泥13kg、火山灰9kg、II級粉煤灰3kg、十二烷基硫酸鈉1kg、α-烯基磺酸鈉0.4kg、羧甲基纖維素鈉0.6kg、聚萘甲醛磺酸鈉鹽0.36kg、聚羧酸系高性能減水劑0.54kg、檸檬酸0.05kg、pH為8的水80kg。
所述耐水石膏板的制備方法為：
A.稱取脫硫石膏47kg、425R普通硅酸鹽水泥13kg、火山灰9kg、II級粉煤灰3kg、檸檬酸0.05kg和pH為8的水60kg，于520轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌51min后陳化；
B.稱取十二烷基硫酸鈉1kg、α-烯基磺酸鈉0.4kg、羧甲基纖維素鈉0.6kg、聚萘甲醛磺酸鈉鹽0.36kg、聚羧酸系高性能減水劑0.54kg和pH為8的水20kg，于880轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌6.5h；
C.向步驟A所得混合物中加入步驟B所得混合物，于760轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌3.5h后擠壓成型(厚度為12mm)，得到成型坯料；
D.將成型坯料于260℃溫度下烘干50min，即得所述耐水石膏板。
石膏板性能測試
對實(shí)施例1-3及對比例1-3制得的石膏板進(jìn)行吸水率、表面吸水量和受潮撓度的測定。
其中，吸水率的測試方法為：先將樣品置于40℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中烘干至恒重(在24h的質(zhì)量變化率小于0.5％)，在25℃、相對濕度為50％條件下冷卻至室溫。用電子秤對樣品稱重(m1)，然后浸入溫度為25℃水中，將樣品用支架懸置，不與水槽底部緊貼，樣品上表面距水面30mm。浸水2h后取出樣品，用半濕毛巾吸去樣品表面附著水分，稱重樣品(m2)。吸水率為：(m2-m1)/m1×100。樣品數(shù)量為3，取3個樣品的平均值作為測試結(jié)果。結(jié)果如表1所示；
表面吸水量的測試方法為：先將樣品置于40℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中烘干至恒重(在24h的質(zhì)量變化率小于0.1％)，在25℃、相對濕度為50％條件下放置24h。用電子秤對樣品稱重(m3)后將樣品固定于紙張表面吸收重量測定儀上。在紙上表面吸收重量測定儀上午圓筒內(nèi)，注入25℃水，高度為25mm。翻轉(zhuǎn)圓筒開始計時，靜置2h。轉(zhuǎn)正圓筒后，取下樣品，用中性濾紙吸去樣品表面附著水分。然后在電子天平上稱重樣品(m4)。表面吸水量為：(m4-m3)/S，其中S為表面吸水面積。樣品數(shù)量為5，取5個樣品的平均值作為測試結(jié)果。結(jié)果如表1所示；
受潮撓度的測試方法為：在每張板材上距四周大于100mm處，縱向切取600mm×300mm樣品一個。將樣品置于40℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中烘干至恒重(在24h的質(zhì)量變化率小于5g)，在25℃、相對濕度為50％條件下冷卻至室溫。將樣品正面朝下置于試驗(yàn)架支座上，支座中心距580mm。然后將試驗(yàn)架置于溫度為32℃、相對濕度為90％的受潮撓度試驗(yàn)箱內(nèi)，經(jīng)過48h，測定樣品兩對角線交叉點(diǎn)處在實(shí)驗(yàn)前后的下垂撓度。樣品數(shù)量為5，取5個樣品的平均值作為測試結(jié)果。結(jié)果如表1所示；
表1石膏板耐水性能測試結(jié)果
同時，對實(shí)施例1-3及對比例1-3制得的石膏板進(jìn)行斷裂載荷和抗沖擊性方面的性能測試。
其中，斷裂載荷的測試方法為：取10個樣品，置于40℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中烘干至恒重(在24h的質(zhì)量變化率小于0.5％)，在25℃、相對濕度為50％條件下冷卻至室溫。然后將樣品置于板材抗折實(shí)驗(yàn)機(jī)的支座上。其中，縱向斷裂荷載樣品正面朝下放置；橫向斷裂載荷樣品正面朝上放置。支座中心距350mm。在跨距中央，通過加荷輥沿平行于下支座的方向施加荷載，加荷速度為5.0N/s，直至樣品斷裂。記錄板材載荷最大值及10個樣品的斷裂載荷平均值。以10個樣品的平均值作為測試結(jié)果，結(jié)果如表2所示；
抗沖擊性的測試方法為：取10個樣品，置于40℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中烘干至恒重(在24h的質(zhì)量變化率小于0.5％)，在25℃、相對濕度為50％條件下冷卻至室溫。在抗沖擊性試驗(yàn)儀的底盤內(nèi)裝入細(xì)度為0.5mm的砂子，并用刮尺刮平。將樣品正面朝上，平放于砂子表面。使鋼球從600mm高度處自由落在樣品的兩對角線交叉點(diǎn)上。取出樣品，記錄樣品背面裂紋情況。以10個樣品最嚴(yán)重情況作為測試結(jié)果，結(jié)果如表2所示。
表2石膏板其他性能測試結(jié)果
最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。