一种建筑石膏增强剂及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种建筑石膏增强剂及其制备方法和应用 (Building gypsum reinforcing agent and preparation method and application thereof ) 是由 张军兴 聂松 田伟 于 2021-11-22 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种建筑石膏增强剂及其制备方法和应用,建筑石膏增强剂包括以下组分：质量比为100：0.2～0.8的天然石膏和助磨剂；所述天然石膏的比表面积不小于5000cm～(2)/g。上述组成的增强剂添加至建筑石膏中,能够增强建筑石膏的抗压强度、抗折强度和粘结强度,且效果显著。(The invention provides a building gypsum reinforcing agent and a preparation method and application thereof, wherein the building gypsum reinforcing agent comprises the following components: the mass ratio is 100: 0.2-0.8 of natural gypsum and a grinding aid; the specific surface area of the natural gypsum is not less than 5000cm 2 (ii) in terms of/g. The reinforcing agent with the composition is added into the building gypsum, so that the compressive strength, the flexural strength and the bonding strength of the building gypsum can be enhanced, and the effect is remarkable.)
技术领域
本发明属于石膏建材技术领域，尤其涉及一种建筑石膏增强剂及其制备方法和应用。
背景技术
建筑石膏作为一种常见的胶凝材料，广泛应用在纸面石膏板、抹灰石膏、自流平石膏等石膏建材产品中。其强度对最终产品的强度及质量有着重大的影响。
而建筑石膏强度获得的过程是这样的：建筑石膏与适量的水混合，先变成塑性浆体，很快失去可塑性，之后迅速产生强度，外观表现为坚硬的固体，这个过程称为硬化。石膏的凝结硬化是一个连续的溶解、水化、胶化、结晶过程。由于二水石膏在水中的溶解度(2.05g/L)比半水石膏溶解度(8.5g/L)小得多，半水石膏的饱和溶液对于二水石膏就成了过饱和溶液，二水石膏从石膏浆中均匀成核，而后晶体逐渐长大，共生和相互交错，石膏强度随之增加，最后成为坚硬的固体。
在二水石膏初期结晶过程中，建筑石膏中存在杂质以及部分二水石膏是重要的成核体，但是因为颗粒粗大及颗粒不均匀，造成二水石膏在以此为晶核形成的晶体粗大，晶体间搭接网络不够细密，同时由于前期成核体不足，造成水化反应缓慢，最终表现为建筑石膏终凝强度的减弱。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种建筑石膏增强剂及其制备方法和应用，该增强剂能够提高建筑石膏的抗折和抗压强度。
本发明提供了一种建筑石膏增强剂，包括以下组分：
质量比为100：0.2～0.8的天然石膏和助磨剂；
所述天然石膏的比表面积不小于5000cm2/g。
本发明提供了一种上述技术方案所述的建筑石膏增强剂的制备方法，包括以下步骤：
将纯度在85％以上的块径5～200mm的天然石膏粉磨至表面积达到2300m2/g后，分级筛选得到半成品；所述半成品中400～600nm的粒子占比≥85wt％，600～800nm的粒子占比≤15wt％；
将所述半成品和助磨剂混合后继续粉磨至比表面积不小于5000cm2/g，降温，得到建筑石膏增强剂。
在本发明中，所述半成品和助磨剂混合后在的高铬球存在下继续粉磨。所述助磨剂选自蔗糖或葡萄糖。助磨剂能够吸走天然石膏粉磨过程中产生的热量，对天然石膏进行保护。
在本发明中，所述降温采用温度不高于10℃的冷水作为冷却介质。
本发明优选降温后从球磨机的出料口排出，并在5小时内快速包装密封，以期使成品保留最大活性度。
本发明提供了一种上述技术方案所述建筑石膏增强剂或上述技术方案所述制备方法制备的建筑石膏增强剂在建筑石膏中的应用。
在本发明中，所述建筑石膏中半水石膏≥60wt％，可溶性无水石膏≤25wt％，二水石膏≤15wt％。
在本发明中，所述建筑石膏增强剂占建筑石膏质量的0.1～3％。
本发明提供了一种建筑石膏增强剂，包括以下组分：质量比为100：0.2～0.8的天然石膏和助磨剂；所述天然石膏的比表面积不小于5000cm2/g。上述组成的增强剂添加至建筑石膏中，能够增强建筑石膏的抗压强度、抗折强度和粘结强度，且效果显著。
附图说明
图1为本发明制备建筑石膏增强剂采用的装置示意图，其中，1为石膏料仓，2为气动闸板阀，3为锤击式冲击磨，4为分级系统，5为除尘器，6为助磨剂料仓，7为螺旋输送机，8为球磨机。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种建筑石膏增强剂及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将块径60mm的天然石膏预先储存在图1所示的的卷制钢板料仓中，在气动闸板阀控制下进入锤击式冲击磨中进行初磨，粉磨至细度达到比表面积2300cm2/g的粉料在气流带动下进入分级系统，合格的物料通过除尘器收集，不合格的物料重新返回到粉碎区进行粉碎。
经初次粉磨并经分级筛选的半成品(半成品粒径分布如下：400～600nm≥85％，600～800nm≤15％)，与从料仓经过螺旋输送机加入的0.5wt％的蔗糖混合后进入球磨机中进行第二次粉磨。球磨机加入的高铬球，外层通入5℃的冷水对球磨机及研磨产品进行降温。当物料经研磨比表面积达到5500cm2/g时，成品建筑石膏增强剂从球磨机的出料口排出并在5小时内要进行快速包装密封，以期使成品保留最大活性度。
将上述制备的建筑石膏增强剂按照建筑石膏质量的1％与建筑石膏(建筑石膏中半水石膏62-64wt％，可溶性无水石膏20-22wt％，二水石膏12-14wt％)混合，得到增强的建筑石膏，应用在抹灰石膏等行业：
表1建筑石膏中未添加和添加1wt％增强剂的性能测试结果
抗折强度/MPa
抗压强度/MPa
粘结强度/MPa
无石膏增强剂
2.1
3.9
0.5
有石膏增强剂
2.3
4.3
0.6
从表1看出，添加1wt％的增强剂对建筑石膏的抗折强度和抗压强度的提升幅度分别为9.5％和10％，效果显著；对粘结强度性能也有一定的帮助。
将上述制备的建筑石膏增强剂按照建筑石膏质量的3％加入至建筑石膏中(建筑石膏中半水石膏63-65wt％，可溶性无水石膏21-23wt％，二水石膏10-12wt％)，得到增强的建筑石膏，应用在纸面石膏板等行业:
表2建筑石膏中添加和未添加3wt％增强剂的性能测试结果
抗折强度/MPa
抗压强度/MPa
初凝时间/min
终凝时间/min
无石膏增强剂
2.2
4.0
7
28
有石膏增强剂
2.5
4.5
6
24
表2可以看出，添加3wt％的增强剂，能够提升建筑石膏13.6％的抗折强度；若建筑石膏应用于纸面石膏板中，能够提高其断裂荷载，降低面密度及降低能耗；终凝时间的降低能够缩短纸面石膏板在凝固辊道上的行走距离，减少前期设备投入。
对比例
建筑石膏增强剂加入建筑石膏(建筑石膏中半水石膏63-65wt％，可溶性无水石膏21-23wt％，二水石膏10-12wt％))的质量分数小于0.1％或大于3％时的数据如表3所示：
表3建筑石膏中添加不同质量分数增强剂的性能测试结果
抗折强度/MPa
抗压强度/MPa
无石膏增强剂
2.2
4.0
加入0.09％石膏增强剂
2.2
4.0
加入0.1％的石膏增强剂
2.25
4.1
加入4％的石膏增强剂
2.5
4.5
当石膏增强剂加入建筑石膏的比例小于0.1wt％时，石膏的强度增加不明显；当石膏增强剂加入建筑石膏的比例大于3wt％时，石膏的强度不再随着石膏增强剂的增加而增加。
由以上实施例可知，本发明提供了一种建筑石膏增强剂，包括以下组分：质量比为100：0.2～0.8的天然石膏和助磨剂；所述天然石膏的比表面积不小于5000cm2/g。上述组成的增强剂添加至建筑石膏中，能够增强建筑石膏的抗压强度、抗折强度和粘结强度，且效果显著。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。