一种高耐水性石膏及其强度测量方法及强度预测方法技术

本发明专利技术公开了一种高耐水性石膏及其强度测量方法及强度预测方法，由下列材料与重量配比组成：谷氨酸钠

【技术实现步骤摘要】
一种高耐水性石膏及其强度测量方法及强度预测方法


[0001]本专利技术涉及环境工程或建筑材料
，特别涉及一种高耐水性石膏及其强度测量方法及强度预测方法
。

技术介绍

[0002]脱硫石膏是一种常见的固体废物，大量堆存会对环境造成严重的危害
。
广泛利用脱硫石膏可以提高经济效益，并将这些废物转化为资源
。
然而，由于脱硫石膏具有高孔隙度的特点，限制了它在各种应用领域的使用，比如高孔隙脱硫石膏存在耐水性差和力学强度低等问题
。
无宏观缺陷石膏中不含大孔隙
(≥150
μ
m)。
与传统的浇铸成型方式相比，
MDF
水泥通过聚合物改性水泥
、
双辊拌合
、
热压等特殊制备方式，将胶凝复合材料的抗弯强度提高至
60
～
80MPa。
也就是说，对于脱硫石膏，通过制备无宏观石膏可以进一步减少孔隙
。
这有望解决低成本获取高强度石膏制品的问题
。
[0003]然而，这种技术仍然面临耐水性差的缺点
。
在以往的研究中，以浇筑成型的石膏可以通过添加不同的物质来改善石膏的性能，以提高其强度和防水性
。
比如，通过添加水泥
、
硅灰
、
粉煤灰和沸石等无机物等，引入水硬性产物；或者，在石膏中添加石蜡和苯乙烯
‑
丙烯酸乳液等有机物，均可以实现石膏力学和耐水性提升
。
可见，上述方案在以浇筑成型的石膏中，取得了较好效果
。
但是，这些方案在应用于无宏观缺陷石膏时，均表现出无效的结果，即改性无宏观缺陷石膏制品，遇潮即出现很大的强度损失
。
这表明无宏观缺陷石膏的防水技术与常规石膏方案不同
。
故此，我们提出了一种高耐水性石膏及其强度测量方法及强度预测方法
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种高耐水性石膏及其强度测量方法及强度预测方法，可以有效解决
技术介绍
中的问题
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种高耐水性石膏，由下列材料与重量配比组成：谷氨酸钠
0.01
％～1％
、
水性聚氨酯
0.1
％～
0.5
％
、
高强石膏
60
～
90
％
、
硫铝酸钙2％～5％
、
石灰2％～5％
、
预糊化淀粉1％～8％
、
淀粉1％～8％
、
醚化淀粉
0.1
％～
0.2
％和水
15
％～
30
％；采用下述方法制备而成：
[0007]将谷氨酸钠
、
水性聚氨酯混合，制成混合溶液；
[0008]将高强石膏
、
硫铝酸钙
、
石灰
、
预糊化淀粉
、
醚化淀粉均匀混合制成混合粉料；
[0009]将混合溶液与混合粉料均匀搅拌，制成潮湿粉体；
[0010]将潮湿粉体在模具中压制成型，直至硬化；
[0011]放置于水中养护至龄期，养护完成后干燥即可得到高耐水性石膏
。
[0012]优选的，所述压制成型的压力为1～
3Mpa,
保压时间
10
～
120min
，保压养护温度为1～
45℃,
养护时长为
24h,
干燥温度为
60℃。
[0013]一种高耐水性石膏的强度测量方法，其利用高耐水性石膏，采用冲击弹性波作为
检测媒介，测试弹性波在高耐水性石膏中的波速，建立弹性波速与材料强度的关系曲线，进而测量高耐水性石膏强度
。
[0014]一种高耐水性石膏的强度预测方法，利用高耐水性石膏
,
包括以下步骤：
[0015]S1:
收集高耐水性石膏不同标号试件中各组成材料的比例，试件压制成型工艺的环境参数以及对应的强度数据构建数据集；
[0016]S2:
对特征变量进行筛选，并对数据进行归一化处理，然后将数据集划分为训练集和测试集；
[0017]S3
：以强度作为目标变量，以各组成材料比例，压制成型工艺参数作为自变量，利用机器学习模型建立高耐水性石膏的材料强度预测模型；
[0018]S4
：采用强度预测模型对依据新标号生产的高耐水性石膏进行强度预测
。
[0019]优选的，在所述
S1
中，不同标号试件中各组成材料的比例包括谷氨酸钠
、
水性聚氨酯
、
高强石膏
、
硫铝酸钙
、
石灰
、
预糊化淀粉
、
淀粉
、
醚化淀粉和水的比例
。
[0020]优选的，在所述
S1
中，压制成型工艺的环境参数包括压制成型压力
、
保压时间
、
保压养护温度
、
养护时长和干燥温度
。
[0021]优选的，所述
S2
的具体步骤为：
[0022]S201
：采用方差过滤的方法消除冗余特征；
[0023]S202
：对样本中的自变量进行归一化，对目标变量进行归一化；
[0024]S203
：将训练集按照4：1的比例划分为训练集和测试集
。
[0025]优选的，在所述
S3
中，所述机器学习模型的实现方式包括：
BP
‑
神经网络，随机森林，
XGBoost。
[0026]优选的，在所述
S3
中，所述机器学习模型的训练方式为：在确定的某一个机器学习模型上基于训练集进行训练，输入各组成材料的比例，试件压制成型工艺的环境参数，模型学习材料强度与输入变量之间的关系；在测试集上测试该预测模型的结果的准确性，调整机器学习模型超参数和模型结构直至满足精度要求
。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0028]1、
本专利技术配方中易于软化的预糊化淀粉和醚化淀粉在高耐水性石膏中具有增强作用和提升耐水性能，其机理与位于表面层的预糊化淀粉吸水膨胀阻塞孔隙有关，且预糊化淀粉具有使压制制品易于成型和优化表面状态的作用，在合适的参量下，抛光后的高耐水性石膏表面形成仿瓷特性，有利于用于装饰；添加少量水硬性聚氨酯和硫铝酸钙，能够进一步增强石膏的耐水性，但是却不改变强度，其机理与进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高耐水性石膏，其特征在于：由下列材料与重量配比组成：谷氨酸钠
0.01
％～1％
、
水性聚氨酯
0.1
％～
0.5
％
、
高强石膏
60
～
90
％
、
硫铝酸钙2％～5％
、
石灰2％～5％
、
预糊化淀粉1％～8％
、
淀粉1％～8％
、
醚化淀粉
0.1
％～
0.2
％和水
15
％～
30
％；采用下述方法制备而成：将谷氨酸钠
、
水性聚氨酯混合，制成混合溶液；将高强石膏
、
硫铝酸钙
、
石灰
、
预糊化淀粉
、
醚化淀粉均匀混合制成混合粉料；将混合溶液与混合粉料均匀搅拌，制成潮湿粉体；将潮湿粉体在模具中压制成型，直至硬化；放置于水中养护至龄期，养护完成后干燥即可得到高耐水性石膏
。2.
根据权利要求1所述的一种高耐水性石膏，其特征在于：所述压制成型的压力为1～
3Mpa,
保压时间
10
～
120min
，所述保压养护温度为1～
45℃,
养护时长为
24h,
干燥温度为
60℃。3.
一种高耐水性石膏的强度测量方法，其特征在于：其利用权利要求1～2所述的高耐水性石膏，采用冲击弹性波作为检测媒介，测试弹性波在高耐水性石膏中的波速，建立弹性波速与材料强度的关系曲线，进而测量高耐水性石膏强度
。4.
一种高耐水性石膏的强度预测方法，其特征在于：其利用权利要求1～2所述的高耐水性石膏
,
包括以下步骤：
S1
：收集高耐水性石膏不同标号试件中各组成材料的比例，试件压制成型工艺的环境参数以及对应的强度数据构建数据集；
S2
：对特征变量进行筛选，并对数据进行归一化处理，然后将数据集划分为训练集和测试集；
S...

【专利技术属性】
技术研发人员：张舶航，张蕾，华桂钱，张程程，朱颖，林雨霏，朱瑞杰，谢岐波，万俞，杭悦，
申请(专利权)人：江苏省工程勘测研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：