新型石膏基干混砂浆

新型石膏基干混砂浆xx（xx）材料化学科技发展有限公司xx博士新型石膏基干混砂浆主要由半水石膏同时加上相应的辅助材料及化学外加剂,经均匀混合而成.按其使用性能来讲一般又可分为用于墙体抹灰用的石膏抹灰砂浆,如：底层找平砂浆、面层装饰砂浆等,以及用于地面找平用的石膏基自流平砂浆.石膏基砂浆可以手工施工，也可直接采用机械施工方式.石膏基砂浆干燥速度快，表面光滑平整.没有水泥砂浆致命的干躁收缩等缺点,所以不会出现例如表面收缩裂缝、空鼓、脱落等水泥砂浆的质量通病.用石膏基制成的抹灰砂浆可广泛用于各种墙体材料，如混凝土剪力墙，空心小砌块、灰砂砖等多种墙体材料。

而石膏基自流平砂浆则适用于各种室内地面的找平处理，特别适用于地板加热系统（水暖/电暖）。

本文介绍了利用石膏作为主要原材料来生产制造石膏基干混砂浆的可能性，以期向国内同行介绍石膏基干混砂浆广阔的市场应用前景。

石膏原材料：通常石膏，也即二水石膏（CaSO4·2H2O）是被作为含硫酸钙产品的原材料。

石膏存在于世界各地，并以天然沉积矿物形式存在(见图1)。

石膏矿经常与例如碳酸盐类等可溶性矿物质共生。

根据较早的晶成型条件，人们也发现了硫酸钙的天然矿?硬石膏。

硬石膏同样可被用来生产含硫酸钙的建筑产品或作为水泥缓凝剂来使用，这种矿物质大多数存在于露天矿中，有时在矿井中也会有。

图1.天然石膏沉积矿的开采[1]除了天然石膏资源外[2],还可以采用所谓“脱硫”石膏来生产各种石膏基干混砂浆[3].可以首先通过使用CaCO3乳液对火力发电厂的热力燃烧锅炉烟气进行脱硫处理而制得所谓的“脱硫”石膏。

脱硫过程中相关的化学反应如下：CaCO3 + SO3 + H2O ----------> CaSO4∙2H2O + H2C O3含硫烟气“脱硫”石膏对脱硫石膏尔后再进行干燥、煅烧、粉碎等工艺处理，进而制得半水石膏,该脱硫半水石膏纯度高，无污染,具有和天然石膏一样的物理化学性能，是一种优良的建材原材料，根据国家环保总局的资料[4],火电厂是中国排放大气污染物大户,2003年中国的火电厂排放的SO2约为1100万吨,占全国SO2排放总量的50%以上,按照目前的排放控制水平,到20年中国的火电厂排放的SO2将达到2100万吨以上.中国国家环保总局还下发了《关于加强〈两控区酸雨和二氧化硫污染防治“十五”计划〉重点火电脱硫项目监督管理的通知》。

也就是说，经过脱硫处理的脱硫石膏如不能加以利用，将会成为新固体废渣的污染，而利用脱硫半水石膏来生产石膏基干混砂浆，就能变废为宝，不仅净化了环境又可以制得干混砂浆，真可谓一举两得。

现将国内几种天然石膏及脱硫石膏的化学成分列表如下（表1），从表的数据可以看出，在化学成分上脱硫石膏与天然石膏几乎没有什么太大的差别。

表1：天然石膏和脱硫石膏的化学成份[4]组成SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O SO3结晶水天然石膏-Y 0.48 0.48 31.25 43.15 19.06脱硫石膏-C 1.82 0.39 0.2 31.24 0.64 0.05 0.13 44.2318.56脱硫石膏-T 3.26 1.90 0.97 31.93 0.09 0.15 40.09 16.64半水石膏煅烧方法：作为石膏基建筑材料的胶凝材料，大多数是半水石膏（CaSO4·）。

半水石膏口语常被称作建筑石膏（灰泥石膏）。

建筑石膏可通过加热石膏(天然石膏/“脱硫”石膏)到150℃-160℃左右脱水而成，在此形成的建筑石膏显示出很强的织物组织状微晶。

建筑石膏的工业化生产可以使用所谓的石膏炉[1]。

这种石膏炉可连续工作，其产量可达40T/h。

图2为德国克耐福公司所研制的用旋转窑来煅烧和制备半水石膏的工艺流程图。

也就是说二水石膏首先经过破碎及粗磨处理后入窑进行煅烧，经过一定的温度煅烧及冷却后，再进入细磨机进行磨细处理，即可制得所谓的建筑用半水石膏。

图1。

半水石膏（CaSO4·）/建筑石膏的工业化生产图2.德国克耐福（Knauf）公司所研制的用旋转窑来煅烧制备半水石膏的工艺流程图在工业化生产中,二水石膏（CaSO4·2H2O）脱水的化学反应如下：~160°C CaSO4∙2H2O ----------> CaSO4∙½H2O + H2O（8,0g/l）~600°CCaSO4∙2H2O----------> CaSO4+H2O （2,7g/l）也就是说，可以通过热机械方法对二水石膏（CaSO4·2H2O）进行脱水处理而制得半水石膏（CaSO4·）和硬石膏（CaSO4）.石膏砂浆在欧洲多用半水石膏作为主要的胶凝材料来生产所谓的石膏基工业干混砂浆。

这个专业术语包含着如：机喷砂浆或手工砂浆以及腻子和粘结砂浆等产品。

工业干混砂浆的配方有时特别复杂，而且取决于市场的需求。

按其使用性能来讲一般又可分为用于墙体抹灰用的石膏抹灰砂浆如：底层找平砂浆、面层装饰砂浆以及用于地面找平用的石膏基自流平砂浆等。

为了更好地控制及调节石膏的化学反应速度，人们常用有较高溶解性的建筑石膏代替普通石膏。

通过过饱和的水溶液可以结晶出二水石膏，这些长的，针状的晶体互相缠绕在一起，这就是宏观上看石膏建筑材料强度形成的微观原理。

半水石膏（CaSO4·）/硬石膏（CaSO4）拌水后的化学相反应：CaSO4∙½H2O + H2O （8,0g/l）-------->溶解相CaSO4∙2H2O （2,5g/l）CaSO4 + H2O （2,7g/l）--------->溶解相CaSO4∙2H2O （2,5g/l）根据德国工业标准DIN1168和DIN18550而制得的石膏基建筑抹灰砂浆。

该石膏砂浆在合适的基面上可直接作为内墙和天花板用抹灰砂浆，可做底层、面层和保温层，该类石膏基建筑抹灰砂浆抹灰速度快，粘结性能好，硬化速度快，强度高，对提高施工速度非常有利，石膏砂浆是一种低能耗优良材料。

用量很大，每平方米约在2—3公斤，是高层建筑内各种墙体材料最合适的抹灰材料,并且石膏砂浆表面手感细腻、光滑，由于其中性的酸碱度，所以对人体没有任何负面影响，也就是说，广泛用于室内装饰装修的石膏砂浆能给我们营造一个舒适温馨的居住环境。

一种普通石膏基建筑抹灰砂浆的技术数据[1]：松散比重：大约1000 kg/m³颗粒粒径：到1.2 mm容重：100 kg =约等于100升砂浆用量：约1.0 kg/mm·㎡钢球强度：12.0 N/mm²抗折强度：1.8 N/mm²抗压强度：3.5 N/mm²水蒸气扩散阻力系数µ：大约8热导系数λ：0.35w/mk 砂浆厚度：约10mm 与水泥基建筑材料相比，石膏砂浆的孔结构由二水石膏析晶成针状晶体交叉组成，故在针状晶体结构中存在着大量的自由空间，也即空隙率很高，所以当空气中湿度过高时，石膏砂浆可以通过毛细孔结构吸收空气中的水份，也就是说在石膏基砂浆其内部孔结构里可以储存大量的水分，并且当外部环境逐渐干燥时，这些储存的水分可以沿毛细孔结构逐步蒸发到室内空气中去，从而进一步降低空气湿度，以此来调节室内的空气湿度，也就是说，石膏基建筑材料具有一定的“呼吸”功能，能很好地调节室内的空气湿度（见示意图3）。

图3.石膏砂浆的“呼吸”功能示意图[3]与普通的水泥/石灰砂浆（储水率6-9g/m2，表2）相比，石膏砂浆具有很高的储水率，能达到7-17g/m2，也即石膏砂浆比水泥砂浆能储存近一倍以上的水份，但相应的水蒸汽扩散阻力系数却比水泥砂浆低的多，也就是说，石膏砂浆孔结构中的水更容易蒸发到空气中去。

表2：水泥砂浆和石膏砂浆等的储水率及水蒸气扩散阻力系数：[5]储水率g/m2水蒸气扩散阻力数µ水泥/石灰砂浆石膏砂浆混凝土加气混凝土木材（未处理）6-740特别值得一提的是，石膏基砂浆在火灾中的优良性能，这主要是因为二水石膏（CaSO4·2H2O）化学上含二个结晶水，也就是含大约21%结晶水（所谓的“灭火水”），在高温时，能放出结构中的结晶水，这些水份能迅速扩散到墙体表面的空气中，进而在墙体材料表面形成一层“水气膜”，该“水气膜”即可降低墙体材料表面的温度，又能取到隔离氧气的作用，以此来阻止和延缓墙体材料/建筑物的进一步的燃烧。

高温CaSO4∙2H2O ----------> CaSO4 + 2 H2O约21%（重量）石膏基砂浆的性能：---不会出现例如表面收缩裂缝、空鼓、脱落等水泥砂浆的质量通病---无毒,无味,对皮肤无损害---和易性好，施工方便，适合机械施工---干燥快，强度高，耐磨性好---能一次性进行墙面找平---有优良的隔热保温效果---防火性好---具有一定的“呼吸”功能，能很好地调节室内的空气湿度---易于粘结墙纸和瓷砖---可做成多种表面装饰结构石膏砂浆的施工为了使石膏砂浆更好地粘附在基面上，必须事先在基面上涂刷一层界面剂，一种好的界面剂通常用聚合物乳液制成，并可直接使用，该类界面剂可以涂刷，也可以滚刷，但当今大都用机喷的方法，如用空气喷雾机等来施工。

图4。

混凝土/界面剂/石膏砂浆相的显微相片当温度低于5℃时，不允许进行砂浆的抹面工作，这也适合于界面剂的施工，因为聚合物的分散不能很好的成膜。

石膏砂浆被机喷到工作面上后马上刮平，这种工序重复几次，最后整体刮平，整个施工时间在150-250分钟左右，并可以通过合适的添加剂来调节施工时间，以适合加工者的要求，石膏砂浆的优点在于：一层可以抹到20mm厚，并能很快干燥，表层是所谓“涂抹完毕的”，这样就可以立即涂刷涂料和贴墙纸，并也可以直接作为装饰面。

石膏砂浆的施工按工地的实际情况又可分为：---人工搅拌，用于小面积的室内墙面抹平工作，见图5 [1] ---机械施工，采用机械搅拌及输送管道，主要用于大面积墙面的抹灰处理。

相应的施工情况祥见图6，7[1]。

图5.石膏砂浆的施工（手工）图6.石膏砂浆的施工（机喷）图7.石膏砂浆的抹面工作图8.石膏砂浆的表面装饰结构石膏砂浆也可作为一种室内用的表面装饰砂浆，见图8[1]。

石膏基自流平砂浆是由石膏材料、特种骨料及各种建筑化学添加剂在工厂精心配置,混合均匀而制得的一种专门用于地面找平的干粉砂浆，该砂浆具有很好的流动性能，能自动找平，可用于室内建筑物地面的找平，如用于填充地面的凹凸不平，微细空洞及裂缝等。

可广泛应用于室内铺设地毯、PVC地板、木地板等地面的找平处理，特别适用于地板加热系统（水暖/电暖）。

石膏基自流平砂浆的性能[1,6]：—石膏基自流平砂浆流动性好,且内应力低，不易形成裂缝—可一次性施工从1mm-60mm（具体厚度与石膏基自流平砂浆的配方有关！）—可用于薄层地板加热系统（电加热及水加热系统）—可施工时间约30min.—可用机械设备进行辅助施工，能进一步提高施工效率及工程质量—石膏基自流平砂浆凝结速度快，可上人时间约4～24h—砂浆抗压强度约15-30N/mm²（28天）砂浆抗折强度约5-10N/mm²（28天）—砂浆用量约1.6kg/m².mm（具体用量与基底的表面孔结构/毛糙程度及砂浆的稠度等有关）—石膏基自流平砂浆符合德国危险物条例规定（GefStoff V），不含危险物—参照的检测依据EN13813 CA-C20-F7—防火等级A1（参照）—推荐施工温度为5℃～25℃—以上数据皆在实验室条件下，室温为20℃，65%相对空气湿度测得石膏基自流平砂浆的施工为了使石膏基自流平砂浆与基面有更好的粘结力，建议事先对基面进行界面处理，当温度低于5℃时，不允许进行石膏基自流平砂浆的施工工作。