本发明属于建筑石膏基保温材料领域，涉及一种抗裂型石膏基抹面胶浆及其制备方法。
背景技术：
随着近些年来我国经济高速发展，城镇化进程也得以加速，越来越多的城市进行着大规模建设，大量建筑物如雨后偶春笋般地出现在各地城市。这些建筑物一方面带来了城市建筑业、房地产业和整个社会经济的繁荣，另一方面也带来了城市能源消耗过大、环境污染和温室气体排放过多等严重的环境问题，威胁人类的可持续发展。而且我国建筑用能占到全社会终端能耗的30％以上，随着人们生活水平的提高，这一比例还将逐步增加。
面对我国能源紧缺的严峻局面，政府相继出台了一系列建筑物能源消耗标准，根据国家规划目标要求，到2020年底，我国总体将实现建筑节能75％的要求。随着节能建筑推广应用工作的深入，建筑外墙必须采取保温措施才能满足建筑节能的基本要求。建筑外墙保温分为外保温、内保温、自保温，外保温较适合以保温为主的地区，如我国北方；内保温较适合以隔热为主的地区，如我国南方。
石膏具有轻质、保温隔热、生产能耗低、碳排放小、对人体亲和等诸多优点，是国际上推崇的绿色建材。我国是一个石膏资源大国，近年来在建筑工程领域中石膏的应用规模与质量得到空前发展，特别是在室内胶结材方面正逐步取代高能耗、高污染的水泥基材料。其中，利用石膏基配制出的室内抹灰材料具有轻质、凝结硬化快、粘结性好等特点，从而备受市场青睐，用量逐年增加。但是基体在服役过程中，由于会受到冷热交替、干湿循环等外部环境因素的影响，内部将不可避免地产生较大的应力。而石膏本身属于脆性材料，抗变形能力较差，当应力大于强度极限时，基体就会破坏，最终形成较大的裂缝，从而影响抹灰工程质量。特别是对于保温层抹面胶浆的开裂更是保温建筑质量通病中的重症，一旦保护层发生开裂,将导致保温系统的保温性、耐水性和抗冻性等显著降低。因此，加强室内保温面层胶浆的抗裂性对于推动石膏基建材高质量应用具有重大意义。
现阶段研究表明，纤维是一种改善石膏基胶结材抗裂性的有效措施，具有较好的增强、增韧、阻裂效果。纤维的作用机理主要在于纤维与石膏基体之间可产生良好的粘结力，因此在应力作用下可发挥纤维桥接作用，及时传递荷载，有效避免应力集中，从而提高基体抗变形能力。然而，目前用于石膏基胶结材中的纤维均是以单掺方式，有少数加以混掺的方式，但是难以发挥不同种类纤维之间的优势互补及不同种类纤维之间相互作用，造成了增韧阻裂效果处于瓶颈期。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种抗折强度、断裂最大变形量以及断裂能比较高的抗裂型石膏基抹面胶浆，还提供石膏基抹面胶浆的制备方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1.一种抗裂型石膏基抹面胶浆，按原材料质量份数计，包括以下组分：建筑石膏100份、水35-45份、聚丙烯纤维0.1-0.3份、玻璃纤维0.1-0.3份、硅烷偶联剂0.2-0.6份、胶粘剂0.2-0.6份、保水剂0.2-0.6份、减水剂0.2-0.6份和缓凝剂0.2-0.6份。
进一步，按原材料质量份数计，包括以下组分：建筑石膏100份、水40份、聚丙烯纤维0.1份、玻璃纤维0.2份、硅烷偶联剂0.5份、胶粘剂0.2份、保水剂0.3份、减水剂0.5份和缓凝剂0.3份。
进一步，所述硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基官能团硅烷。
进一步，所述胶粘剂为pva乳胶粉。
进一步，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚。
进一步，所述减水剂为磺化三聚氰胺系减水剂。
进一步，缓凝剂为柠檬酸与骨胶蛋白质按质量比1:1混合而成。
2.一种抗裂型石膏基抹面胶浆的制备方法，其具体步骤为：
a.将减水剂、缓凝剂、保水剂、胶粘剂加入三分之一到二分之一的水中快速搅拌溶解，最为混合液a；
b.将聚丙烯纤维和玻璃纤维在3％草酸溶液浸泡20-40分钟；
c.再将两种处理过的纤维、建筑石膏、硅烷偶联剂进行干混，混匀之后边搅拌边加入混合液a和剩余量的水，搅拌均匀即可。
本发明的有益效果在于：本发明主要特点在于在采用两种聚合物纤维以混掺的方式基础上，并通过将两种纤维采用3％草酸溶液浸泡20-40分钟预处理，浸泡后未损坏纤维，加大了纤维表面凹凸不平增加粘结力。进一步综合了四个措施达到抗裂目的：一是两个纤维的协同效应加上预处理的增效，二是聚乙烯醇乳胶粉增柔效应，三是硅烷偶联剂增加分散和桥接作用提高抗裂效率，四是羟丙基甲基纤维素醚的保水作用减小干缩，这四个措施的协同作用加强了纤维单一抗变形作用。充分发挥聚丙烯纤维与玻璃纤维之间的优势互补、不同弹性模量纤维间优异的协同作用等，对石膏基抹面胶浆的早期微裂缝以及后期裂缝扩展均能起到良好的抑制作用，其增强、增韧、阻裂效果明显优于单一纤维，并且达到1加1大于2的技术效果；同时在适宜的比例下，采用硅烷偶联剂既能提高纤维与石膏基体之间的界面结合力，又能通过引入活性基团改善纤维的分散性，从而增强应力状态下的纤维桥接作用，进一步提高基体增韧、阻裂效果；另外，可再分散乳胶粉可显著提高胶浆的粘接强度，还能增加纤维与基体的粘结力，且pva乳胶粉的加入增加了抹面胶浆的柔性，从而提高抗变形能力；羟丙基甲基纤维素醚则有效改善了胶浆的保水性，减小干燥收缩应力，降低开裂风险；磺化三聚氢胺系减水剂保证了较低水膏比下的胶浆仍具有良好的工作性，后期形成致密的硬化体对强度增加十分有利；复配的缓凝剂中柠檬酸可保证施工的可操作时间，同时骨胶蛋白质则能有效避免强度大幅损失。一般缓凝剂会使石膏基材料强度大幅度下降，本发明通过对比摸索在本配方中柠檬酸与骨胶蛋白质配比为1:1时，在满足施工可操作时间要求同时能达到相应合格的强度要求。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为石膏基保温材的建筑外墙内保温系统基本构造。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
图1为石膏基保温材的建筑外墙内保温系统基本构造。在建立以石膏基代替水泥基的基础上建立的新型建筑保温系统，为了保证整个系统材质的统一性和相容性，本发明研发一种抗裂型石膏基抹面胶浆，用于石膏基保温材的建筑外墙内保温系统的抹面层。
以制备本发明抗裂型石膏基抹面胶浆所用建筑石膏100kg为例，所用原材料及其质量如下：
建筑石膏100kg
水41kg
聚丙烯纤维0.1kg
玻璃纤维0.2kg
硅烷偶联剂0.3kg
胶粘剂0.2kg
保水剂0.3kg
减水剂0.4kg
缓凝剂0.2kg；
上述的本发明中所用胶凝材料为脱硫建筑石膏粉，细度为200μm筛余≤10％；水采用普通自来水；聚丙烯纤维长度为3mm，直径为20μm，密度为0.91g·cm-3，抗拉强度为486mpa，弹性模量为4.8gpa，断裂伸长率为15％；玻璃纤维长度为3mm，直径为15μm，密度为2.54g·cm-3，抗拉强度为1400mpa，弹性模量为75gpa，断裂伸长率为3％，两种纤维采用3％草酸溶液浸泡30分钟预处理，本发明通过多种处理方法比较，用草酸浸泡处理纤维对纤维损失较小，但却加大其凹凸不平更增加粘结力，草酸无毒无害，效果可控；用其他酸比如硫酸处理后，反而对纤维损失很大甚至是破坏性的，纤维易断，不仅未起到增加抗裂的效果，更增加了抹面层的脆性。硅烷偶联剂外观为无色或微黄透明液体，主要成分是甲基丙烯酰氧基官能团硅烷，纯度≥98.5％；胶粘剂为粉末状的聚乙烯醇(pva)乳胶粉,不挥发物含量≥98％，拉伸强度为5.2mpa；保水剂为白色粉末状羟丙基甲基纤维素醚(hpmc)，粒径<180μm，10万粘度；减水剂为磺化三聚氰胺系减水剂，白色粉末状，减水率为25％，ph值：9-11.4；缓凝剂为柠檬酸与骨胶蛋白质按质量比1:1混合而成。
制备方法：
a.将减水剂、缓凝剂、保水剂、胶粘剂加入三分之一到二分之一的水中快速搅拌溶解，最为混合液a；
b.将聚丙烯纤维和玻璃纤维在3％草酸溶液浸泡20-40分钟，纤维完全浸入草酸溶液；
c.再将两种处理过的纤维、建筑石膏、硅烷偶联剂进行干混2-10分钟；混匀之后边搅拌边加入混合液a和剩余量的水，搅拌均匀即可。
可采用强制型砂浆搅拌机。
实施例2
以制备本发明抗裂型石膏基抹面胶浆所用建筑石膏100kg为例，所用原材料及其质量如下：
建筑石膏100kg
水40kg
聚丙烯纤维0.1kg
玻璃纤维0.2kg
硅烷偶联剂0.5kg
胶粘剂0.2kg
保水剂0.3kg
减水剂0.5kg
缓凝剂0.3kg；
上述原材料的规格及制备方法与实施例1相同。
实施例3
以制备本发明抗裂型石膏基抹面胶浆所用建筑石膏100kg为例，所用原材料及其质量如下：
建筑石膏100kg
水41kg
聚丙烯纤维0.2kg
玻璃纤维0.1kg
硅烷偶联剂0.4kg
胶粘剂0.3kg
保水剂0.4kg
减水剂0.3kg
缓凝剂0.3kg；
上述原材料的规格及制备方法与实施例1相同。
实施例4
以制备本发明抗裂型石膏基抹面胶浆所用建筑石膏100kg为例，所用原材料及其质量如下：
建筑石膏100kg
水40kg
聚丙烯纤维0.2kg
玻璃纤维0.1kg
硅烷偶联剂0.3kg
胶粘剂0.3kg
保水剂0.3kg
减水剂0.5kg
缓凝剂0.3kg；
上述原材料的规格及制备方法与实施例1相同。
对比例1
以单掺聚丙烯纤维制备抗裂型石膏基抹面胶浆所用建筑石膏100kg为例，所用原材料及其质量如下：
建筑石膏100kg
水39kg
聚丙烯纤维0.3kg
硅烷偶联剂0.5kg
胶粘剂0.3kg
保水剂0.3kg
减水剂0.5kg
缓凝剂0.2kg；
上述原材料的规格及制备方法与实施例1相同。
对比例2
以单掺玻璃纤维制备抗裂型石膏基抹面胶浆所用建筑石膏100kg为例，所用原材料及其质量如下：
建筑石膏100kg
水40kg
玻璃纤维0.3kg
硅烷偶联剂0.5kg
胶粘剂0.2kg
保水剂0.3kg
减水剂0.5kg
缓凝剂0.2kg；
上述原材料的规格及制备方法与实施例1相同。
为了确定本发明抗裂型石膏基抹面胶浆的性能，发明人进行了大量的试验测试，结果如表1所示。
表1一种抗裂型石膏基抹面胶浆的物理力学性能
由表1可知，本发明采用纤维混掺方式配制出的抗裂性石膏基抹面胶浆的抗折强度、断裂最大变形量以及断裂能均远大于对比例所制备产品，而压折比、相对开裂指数等均远小于比例所制备产品。试验结果表明：相比单掺方式，纤维混掺方式能够显著提高石膏基抹面胶浆的强度、韧性、抗变形性等物理力学性能。另外，配制出的产品具有较长的可操作时间，可见施工性良好。因此，本发明的抗裂型石膏基抹面胶浆具有优异的抗变形能力，可有效降低产品使用过程中开裂风险，延长服役寿命，特别是对保温层可起到良好的保护作用。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
1.一种抗裂型石膏基抹面胶浆，其特征在于，按原材料质量份数计，包括以下组分：建筑石膏100份、水35-45份、聚丙烯纤维0.1-0.3份、玻璃纤维0.1-0.3份、硅烷偶联剂0.2-0.6份、胶粘剂0.2-0.6份、保水剂0.2-0.6份、减水剂0.2-0.6份和缓凝剂0.2-0.6份。
2.根据权利要求1所述的一种抗裂型石膏基抹面胶浆，其特征在于，按原材料质量份数计，包括以下组分：建筑石膏100份、水40份、聚丙烯纤维0.1份、玻璃纤维0.2份、硅烷偶联剂0.5份、胶粘剂0.2份、保水剂0.3份、减水剂0.5份和缓凝剂0.3份。
3.根据权利要求1所述的一种抗裂型石膏基抹面胶浆，其特征在于，所述硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基官能团硅烷。
4.根据权利要求1所述的一种抗裂型石膏基抹面胶浆，其特征在于，所述胶粘剂为pva乳胶粉。
5.根据权利要求1所述的一种抗裂型石膏基抹面胶浆，其特征在于，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚。
6.根据权利要求1所述的一种抗裂型石膏基抹面胶浆，其特征在于，所述减水剂为磺化三聚氰胺系减水剂。
7.根据权利要求1所述的一种抗裂型石膏基抹面胶浆，其特征在于，缓凝剂为柠檬酸与骨胶蛋白质按质量比1:1混合而成。
8.根据权利要求1-7任一项所述一种抗裂型石膏基抹面胶浆的制备方法，其特征在于，制备方法的具体步骤为：
a.将减水剂、缓凝剂、保水剂、胶粘剂加入三分之一到二分之一的水中快速搅拌溶解，最为混合液a；
b.将聚丙烯纤维和玻璃纤维在3％草酸溶液浸泡20-40分钟；
c.再将两种处理过的纤维、建筑石膏、硅烷偶联剂进行干混，混匀之后边搅拌边加入混合液a和剩余量的水，搅拌均匀即可。
技术总结