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CN111747664A - 一种半水磷石膏基耐水型胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

一种半水磷石膏基耐水型胶凝材料及其制备方法 Download PDF

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CN111747664A CN202010673751.5A CN202010673751A CN111747664A CN 111747664 A CN111747664 A CN 111747664A CN 202010673751 A CN202010673751 A CN 202010673751A CN 111747664 A CN111747664 A CN 111747664A
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Abstract

本发明提供了一种半水磷石膏基耐水型胶凝材料及其制备方法,胶凝材料以质量分数计,包括以下组分:半水磷石膏60~95%,磷渣粉0~15%,矿渣微粉1~30%,粉煤灰0~10%,硅酸盐水泥0~10%和生石灰0~10%;所述硅酸盐水泥和生石灰的含量不同时为0;半水磷石膏的结晶水含量为4~12%。该半水磷石膏基胶凝材料在上述含量的组分的共同作用下具有较高的强度和软化系数。

Description

一种半水磷石膏基耐水型胶凝材料及其制备方法
技术领域
本发明属于工业固废综合利用和建筑材料技术领域,尤其涉及一种半水磷石膏基耐水型胶凝材料及其制备方法。
背景技术
磷石膏是湿法生产磷酸过程中的副产物。随着国内外对高浓度磷复肥需求的不断增长,促进了湿法磷酸工业的发展,也产生了更多的磷石膏。因此,对磷石膏的资源化综合利用具有很重要的资源和环境意义。
近年来,节能环保成为建设行业发展趋势主线,干粉砂浆由于其具有性价比高,施工速度快,保温,抗裂等优点,具有广阔的市场前景。分析保温砂浆的国内外现状和市场需求。秉承绿色环保,废物利用的理念,利用工业固废磷石膏为主要原料制备石膏基保温砂浆对建设行业,磷肥行业都具有重要意义。
申请号为201611008874.7中国发明专利,公开了一种采用磷石膏制备改性磷石膏胶凝材料的方法,其步骤是:1)对磷石膏按照质量比加水进行洗涤,然后静置,再加入PAM除去悬浮物,最后沉淀脱水;2)将步骤1)得到的物料在170-200℃进行烘干,并粉碎球磨成为熟磷石膏粉,然后与磷尾渣和工业炉渣按照质量比85:3~5:8~12的干基、磷尾渣和工业炉渣进行混合,得到改性磷石膏;3)将改性磷石膏加入添加剂,得到改性磷石膏胶凝材料。本发明以普遍存在的磷尾渣和磷石膏为研究对象,通过分析固废自身的性质,利用合理的预处置技术,掺加其它工业固废作调整材料,开发高附加值的产品,实现其高端资源化利用。
申请号为201810641173.X中国发明专利,公开了一种以磷石膏基水硬性复合胶凝材料为胶结材的界面砂浆。由磷石膏、矿渣粉、粉煤灰、偏高岭土、铜尾矿渣粉、赤泥、普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石英砂、石英粉、斜纹石粉、钙基膨润土、聚羧酸系减水剂、纤维素醚和乳胶粉组成。本发明既可有效提高墙体保温系统中基层墙体与保温层的粘结性能,有助于降低建筑墙体保温层的脱落风险,还可解决工业磷石膏的堆积引起的环境安全问题。本发明产品的生产大量使用非煅烧磷石膏、粉煤灰、铜尾矿渣粉、赤泥等工业固体废弃物,具有低能耗、低成本、低排放等突出优点。本发明使用于各类建筑物墙体的保温系统等。
公开号为201710968022.0中国发明专利,公开了一种以磷石膏为基材的抹面砂浆,由以下重量份数的原料制成:磷石膏35~45份;熟石灰3~7份;砂料50~55份;胶粉0.2~0.5份;纤维素0.1~2份;增强矿纤维1~3份。所述抹面砂浆的制备方法为将上述原料混合均匀后得砂浆基础料;在砂浆基础料中按照水灰比加入固定量的水,搅拌10~15min后得抹面砂浆。本发明的抹面砂浆作为底层砂浆具有优异的保水性能,同时又保温、隔热、不开裂、不空鼓、易施工,是一种极为廉价的绿色新型建筑材料。
公开号为CN105819814A中国发明专利,公开了一种脱硫石膏基机喷保温砂浆及其制备方法,煅烧脱硫石膏65~85份,水泥5~10份,矿渣微粉10~20份,ESP颗粒0.7~2.2份,可再分散乳胶粉0.4~1份,保水剂0.2~0.8份,淀粉0.2~0.8份,缓凝剂0.1~0.3份,聚乙烯醇0.1~0.5份,水50~80份。申请号为201810174720.8中国发明专利,公开了一种以磷石膏基水硬性复合胶凝材料制备的透光混凝土及其制备方法。由磷石膏、矿渣粉、硅酸盐水泥、硅灰、减缩剂、膨胀剂、减水剂、焙烧硅藻土、消泡剂、破碎废玻璃渣、珊瑚礁细颗粒、光导纤维和水组成,本发明具有良好的透光性能和多变的装饰效果,同时隔热、轻质,可广泛应用于公共广场、景区及人行横道等,在促进建筑照明节能、建筑装饰领域具有广阔的应用前景。
然而,现有技术中的石膏基胶凝材料的耐水性均较差。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种半水磷石膏基耐水型胶凝材料及其制备方法,该胶凝材料具有优异的耐水性。
本发明提供了一种半水磷石膏基耐水型胶凝材料,以质量分数计,包括以下组分:
半水磷石膏60~95%,磷渣粉0~15%,矿渣微粉1~30%,粉煤灰0~10%,硅酸盐水泥0~10%和生石灰0~10%;
所述硅酸盐水泥和生石灰的含量不同时为0;
所述半水磷石膏的结晶水含量为4~12%。
优选地,所述半水磷石膏的结晶水含量为4~8%。
优选地,所述矿渣微粉中CaO 30~50%,SiO2 25~45%,Al2O3≥10%。
优选地,所述粉煤灰中SiO2 30~60%,Al2O3≥10%。
优选地,所述磷渣粉中CaO 40~60%,SiO2 30~40%。
优选地,所述磷渣粉和矿渣微粉的活性达到S75级别。
优选地,所述硅酸盐水泥选自42.5硅酸盐水泥。
本发明提供了一种上述技术方案所述半水磷石膏基耐水型胶凝材料的制备方法,包括以下步骤:
将半水磷石膏,磷渣粉,矿渣微粉,粉煤灰,硅酸盐水泥和生石灰混合,得到半水磷石膏基耐水型胶凝材料。
本发明提供了一种半水磷石膏基耐水型胶凝材料,以质量分数计,包括以下组分:半水磷石膏60~95%,磷渣粉0~15%,矿渣微粉1~30%,粉煤灰0~10%,硅酸盐水泥0~10%和生石灰0~10%;所述硅酸盐水泥和生石灰的含量不同时为0;所述半水磷石膏的结晶水含量为4~12%。本发明提供的胶凝材料与水混合后,硅酸盐水泥和/或生石灰水化,形成Ca(OH)2、C-S-H凝胶和钙矾石等水化产物并使液相环境的pH提高,矿渣微粉、粉煤灰和磷渣粉在碱性条件下开始溶解和水化,与液相中的Ca(OH)2和石膏共同形成水化产物C-S-H凝胶和钙矾石,随着水化龄期的延长,水化不断进行,水化产物不断增加,Ca(OH)2最终被消耗完毕,半水磷石膏基胶凝材料中剩余的由半水磷石膏转为的二水磷石膏被包裹在水化产物中;矿渣微粉和硅酸盐水泥的添加量越多,与半水磷石膏反应形成的C-S-H凝胶和钙矾石越多,使得半水磷石膏基胶凝材料具有越高的强度和软化系数。实验结果表明:胶凝材料的标准稠度为34%~36%,凝结时间为85~125min;28d饱水强度为28~37.5MPa;绝干强度为34.6~41.2MPa;软化系数为0.81~0.92。
具体实施方式
本发明提供了一种半水磷石膏基耐水型胶凝材料,以质量分数计,包括以下组分:
半水磷石膏60~95%,磷渣粉0~15%,矿渣微粉1~30%,粉煤灰0~10%,硅酸盐水泥0~10%和生石灰0~10%;
所述硅酸盐水泥和生石灰的含量不同时为0;
所述半水磷石膏的结晶水含量为4~12%。
与现在技术相比,本发明以磷肥工业固废磷石膏为主要原料,具有成本低,经济效益高等优点;另外,本发明所生产石膏基砂浆产品比同类产品抗折抗压性能优,具有更好的市场竞争力。该胶凝材料一方面提高石膏基材料的软化系数,扩大应用范围,达到节能减排的目的;另一方面增大磷石膏的利用量,为磷石膏的资源化利用提供一条新的途径。
本发明提供的半水磷石膏基耐水型胶凝材料包括半水磷石膏60~95%,优选为76~83%;所述半水磷石膏的结晶水含量为4~8%。具体实施例中,所述胶凝材料的含量为76%、80%、80.5%或83%。半水磷石膏具有能耗低,产品优良等优势。
本发明提供的半水磷石膏基耐水型胶凝材料包括磷渣粉0~15%,优选为3~10%。所述磷渣粉中CaO 40~60%,SiO2 30~40%。具体实施例中,所述磷渣粉的含量为5%。
本发明提供的半水磷石膏基耐水型胶凝材料包括矿渣微粉1~30%,优选为3~20%,更优选为5~10%。具体实施例中,所述矿渣微粉的含量为5%、6%、10%。所述矿渣微粉中CaO 30~50%,SiO2 25~45%,Al2O3≥10%。
本发明提供的半水磷石膏基耐水型胶凝材料包括粉煤灰0~10%;具体实施例中,所述粉煤灰的含量为0%或5%。所述粉煤灰中SiO2 30~60%,Al2O3≥10%。
本发明提供的半水磷石膏基耐水型胶凝材料包括硅酸盐水泥0~10%;具体实施例中,所述硅酸盐水泥的含量为0%或4%。所述硅酸盐水泥优选选自42.5硅酸盐水泥。
本发明提供的半水磷石膏基耐水型胶凝材料包括生石灰0~10%;具体实施例中,所述生石灰的含量为0%或2%。所述生石灰中CaO≥90%。
在本发明具体实施例中,以质量分数计,所述半水磷石膏基耐水型胶凝材料包括结晶水含量为6.2%的半水磷石膏80%,磷渣粉5%,矿渣微粉5%,粉煤灰5%、硅酸盐水泥3%,生石灰2%;
或包括结晶水含量为6.2%的半水磷石膏83%,磷渣粉5%,矿渣微粉5%,生石灰2%;
或包括结晶水含量为6.2%的半水磷石膏76%,,磷渣粉5%,矿渣微粉10%,粉煤灰5%、硅酸盐水泥4%;
或包括结晶水含量为6.2%的半水磷石膏80%,,磷渣粉5%,矿渣微粉6%,粉煤灰5%、硅酸盐水泥4%。
本发明提供了一种上述技术方案所述半水磷石膏基耐水型胶凝材料的制备方法,包括以下步骤:
将半水磷石膏,磷渣粉,矿渣微粉,粉煤灰,硅酸盐水泥和生石灰混合,得到半水磷石膏基耐水型胶凝材料。
本发明将半水磷石膏,磷渣粉,矿渣微粉,粉煤灰,硅酸盐水泥、生石灰和水混合,搅拌均匀,得到半水磷石膏基耐水型胶凝材料。
所述半水磷石膏基耐水型胶凝材料的标准稠度为34%~36%。
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半水磷石膏基耐水型胶凝材料及其制备方法进行详细地描述,但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
原料组成及重量百分含量:半水磷石膏80%,结晶水含量为6.2%,磷渣粉5%,矿渣微粉5%,粉煤灰5%、硅酸盐水泥3%,生石灰2%。
将上述原料按比例混合测量标准稠度为36%,凝结时间为85min,称取半水磷石膏1200g、磷渣粉75g、矿渣微粉75g、粉煤灰75g、硅酸盐水泥45g、生石灰30g,混合搅拌均匀,加入水540g,搅拌均匀,得到半水磷石膏基胶凝材料。
测试所述半水磷石膏基胶凝材料物理性能,结果见表1。
实施例2
原料组成及重量百分含量:半水磷石膏83%,结晶水含量为6.2%,磷渣粉5%,矿渣微粉5%,生石灰2%。
将上述原料按比例混合测量标准稠度为35%,凝结时间为102min,称取半水磷石膏1245g、磷渣粉75g、矿渣微粉75g、粉煤灰75g、生石灰22.5g,混合搅拌均匀,加入水525g,搅拌均匀,得到所述半水磷石膏基胶凝材料。
测试所述半水磷石膏基胶凝材料物理性能,结果见表1。
实施例3
原料组成及重量百分含量:半水磷石膏76%,结晶水含量为6.2%,磷渣粉5%,矿渣微粉10%,粉煤灰5%、硅酸盐水泥4%。
将上述原料按比例混合测量标准稠度为36%,凝结时间为125min,称取半水磷石膏1140g、磷渣粉75g、矿渣微粉150g、粉煤灰75g、水泥60g,混合搅拌均匀,加入水510g,搅拌均匀,得到半水磷石膏基胶凝材料。
测试所述半水磷石膏基胶凝材料物理性能,结果见表1。
实施例4
原料组成及重量百分含量:半水磷石膏80%,结晶水含量为6.2%,磷渣粉5%,矿渣微粉6%,粉煤灰5%、硅酸盐水泥4%。
将上述原料按比例混合测量标准稠度为36%,凝结时间为118min,称取半水磷石膏1200g、磷渣粉75g、矿渣微粉90g、粉煤灰75g、水泥60g,混合搅拌均匀,加入水510g,搅拌均匀,得到半水磷石膏基胶凝材料。
测试所述半水磷石膏基胶凝材料物理性能,结果见表1。
表1本发明实施例1~4制备的胶凝材料的性能测试结果
Figure BDA0002583303670000061
由表1可以看出,本发明制得的半水磷石膏基胶凝材料的物理性能为:28天抗压强度>25MPa,软化系数>0.8,矿渣微粉添加量越多,胶凝材料强度越高;水泥添加量越多,胶凝材料的强度和软化系数都越高。
对比例1
原料组成及重量百分含量:二水石膏80%,结晶水含量为18.6%,矿渣粉6%,磷渣粉5%,粉煤灰5%,水泥4%。
将上述原料按比例混合测量标准稠度为35%,凝结时间为110min,称取二水石膏1200g、磷渣粉75g、矿渣微粉90g、粉煤灰75g、水泥60g,混合搅拌均匀,加入水510g,搅拌均匀,得到所述对比例胶凝材料。
测试所述半水磷石膏基胶凝材料物理性能,结果见表2。
表2对比例1制备的胶凝材料的性能测试结果
Figure BDA0002583303670000071
由以上实施例可知,本发明提供了一种半水磷石膏基耐水型胶凝材料,以质量分数计,包括以下组分:半水磷石膏60~95%,磷渣粉0~15%,矿渣微粉1~30%,粉煤灰0~10%,硅酸盐水泥0~10%和生石灰0~10%;所述硅酸盐水泥和生石灰的含量不同时为0;所述半水磷石膏的结晶水含量为4~12%。本发明提供的胶凝材料与水混合后,硅酸盐水泥和/或生石灰水化,形成Ca(OH)2、C-S-H凝胶和钙矾石等水化产物并使液相环境的pH提高,矿渣微粉、粉煤灰和磷渣粉在碱性条件下开始溶解和水化,与液相中的Ca(OH)2和石膏共同形成水化产物C-S-H凝胶和钙矾石,随着水化龄期的延长,水化不断进行,水化产物不断增加,Ca(OH)2最终被消耗完毕,半水磷石膏基胶凝材料中剩余的由半水磷石膏转为的二水磷石膏被包裹在水化产物中;矿渣微粉和硅酸盐水泥的添加量越多,与半水磷石膏反应形成的C-S-H凝胶和钙矾石就越多,使得半水磷石膏基胶凝材料具有越高的强度和软化系数。实验结果表明:胶凝材料的标准稠度为34%~36%,凝结时间为85~125min;28d饱水强度为28~37.5MPa;绝干强度为34.6~41.2MPa;软化系数为0.81~0.92。
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。

Claims (8)

1.一种半水磷石膏基耐水型胶凝材料,以质量分数计,包括以下组分:
半水磷石膏60~95%,磷渣粉0~15%,矿渣微粉1~30%,粉煤灰0~10%,硅酸盐水泥0~10%和生石灰0~10%;
所述硅酸盐水泥和生石灰的含量不同时为0;
所述半水磷石膏的结晶水含量为4~12%。
2.根据权利要求1所述的半水磷石膏基耐水型胶凝材料,其特征在于,所述半水磷石膏的结晶水含量为4~8%。
3.根据权利要求1所述的半水磷石膏基耐水型胶凝材料,其特征在于,所述矿渣微粉中CaO 30~50%,SiO2 25~45%,Al2O3≥10%。
4.根据权利要求1所述的半水磷石膏基耐水型胶凝材料,其特征在于,所述粉煤灰中SiO2 30~60%,Al2O3≥10%。
5.根据权利要求1所述的半水磷石膏基耐水型胶凝材料,其特征在于,所述磷渣粉中CaO 40~60%,SiO2 30~40%。
6.根据权利要求1所述的半水磷石膏基耐水型胶凝材料,其特征在于,所述磷渣粉和矿渣微粉的活性达到S75级别。
7.根据权利要求1所述的半水磷石膏基耐水型胶凝材料,其特征在于,所述硅酸盐水泥选自42.5硅酸盐水泥。
8.一种权利要求1~7任一项所述半水磷石膏基耐水型胶凝材料的制备方法,包括以下步骤:
将半水磷石膏,磷渣粉,矿渣微粉,粉煤灰,硅酸盐水泥和生石灰混合,得到半水磷石膏基耐水型胶凝材料。
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