[发明专利]一种改性增强石膏材料及其制备方法

说明书

本发明属于建筑材料的技术领域，具体涉及一种改性增强石膏材料，所述改性增强石膏材料由包括钙铝系矿物、纳米勃姆石、建筑石膏和缓凝剂的原料制备而成。本发明利用钙铝系矿物和纳米勃姆石对石膏材料进行改性，提高了其力学性能和微观的孔结构，使石膏材料的抗压强度提高20％～117％。本发明还涉及所述改性增强石膏材料的制备方法。

技术领域

本发明属于建筑材料的技术领域，具体涉及一种改性增强石膏材料及其制备方法。

背景技术

石膏是一种蕴藏丰富的资源，具有良好的保温隔热、防火、降噪和调湿等优点，被广泛地用在建筑及装饰建材行业、化学工业等领域。但是，由于石膏防水性差，吸水后强度大幅度损失，导致其发展和使用受到很大限制。石膏材料防水性差的原因主要是为保证石膏浆料的流动性，需要掺入远高于理论上半水石膏转变为二水石膏的需水量，在石膏浆体硬化过程中，从石膏硬化体中逸出的剩余水汽会在硬化体中生成大量的空隙和毛细孔，相互贯通的孔隙能使石膏硬化体表面接触的水分很快渗透到内部，从而使石膏硬化体吸水率增大。另外，石膏水化产物中的二水硫酸钙有较大的溶解度，使石膏材料在水中很容易溶蚀，损坏石膏晶体的结构，导致石膏材料的强度大幅度下降。因此，提高石膏材料的力学性能和防水性能并扩大其应用领域是当前研究与生产石膏制品关注的重点问题。

经过许多研究人员的研究，我国在改善石膏材料性能领域取得了一定进展。申请号为201910539905.9发明专利提供了一种高强度建筑石膏粉的制备方法，通过添加羧甲基纤维素、硝酸铝、三氯化铝和纤维等材料来增强石膏的性能。但是以上方法是通过改善石膏硬化体的孔结构来增强石膏的力学性能和防水性能，该过程较为繁琐，需制备复合石膏粉、处理液、辅料、活性剂、催化剂等物质，工艺复杂，不适合工业化生产，且增强效果有限。

目前，尚未有利用钙铝系矿物和纳米勃姆石相互协同来增强石膏性能的研究报道。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题首先在于提供一种改性增强石膏材料，其制备原材料中包括钙铝系矿物和纳米勃姆石，钙铝系矿物的水化产物可以和石膏反应生产钙矾石，纳米勃姆石由于其尺寸效应可以填充更小的孔结构，钙铝系矿物和纳米勃姆石相互协同作用，从而显著改善石膏的孔结构和力学性能，使石膏材料的抗压强度提高20％～117％。

为了达到所述技术效果，采用的技术方案如下：

一种改性增强石膏材料，所述改性增强石膏材料由包括钙铝系矿物、纳米勃姆石、建筑石膏和缓凝剂的原料制备而成。

造成石膏强度较低的原因主要是水分挥发形成的连通孔结构，因此，可以选择一种材料来填充这些孔结构，从而使硬化体结构更致密，一方面可以选择颗粒较小的纳米材料来填充，另一方面可以选择会与石膏反应的物质来填充孔结构。石膏的主要成分是CaSO₄·0.5H₂O，如果加上铝元素可以形成强度较高的钙矾石，从而改善硬化体的孔结构，基于以上两点，本发明的纳米勃姆石和钙铝系矿物相互配合可以改善孔结构，降低石膏材料的吸水性，提高石膏材料的强度。

作为一种实施方式，所述的建筑石膏为β-建筑石膏。

作为一种实施方式，所述钙铝系矿物包括铝酸一钙和七铝酸十二钙，其中，铝酸一钙的质量分数为60％～90％，七铝酸十二钙的质量分数为10％～40％。

进一步地，作为一种优选的实施方式，所述钙铝系矿物的添加量为建筑石膏质量的0.01～20％。

进一步地，作为一种优选的实施方式，所述钙铝系矿物中，铝酸一钙的质量分数为73.6％，七铝酸十二钙的质量分数为24.7％。