一种大掺量再生石膏微膨胀道路基层专用胶凝材料的制备方法

1.本发明涉及建筑材料的技术领域，具体涉及一种大掺量再生石膏微膨胀道路基层专用胶凝材料的制备方法。


背景技术：

2.再生石膏是由原生石膏制成半水石膏后再水化从而得到再生石膏。然而随着石膏资源的不断减少，目前对废弃建筑石膏的循环利用越来越重要。磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，其组分主要是二水硫酸钙。每生产1吨磷酸，就会产生4-5吨磷石膏。我国目前陶瓷行业和石膏制品厂产生的废弃石膏已堆积如山，一般，未经任何处理的废弃石膏被随意丢弃，不仅占用了大量的土地资源，造成严重的环境污染，包括水、空气和土壤污染，最终危害人类健康和生态系统，而且对资源的利用也是一种浪费。目前世界资源危机越来越严重，尤其我国的磷石膏利用率不足10％。所以，对再生石膏的研究有着十分重要的意义。因此，开发一种大掺量再生石膏制备的低收缩道路基层专用胶凝材料，以硅铝质固废作为原材料，加入再生石膏来提高胶凝材料的性能，同时提高废弃石膏的利用率，提高多种固废的利用率，从而实现为对资源的循环使用和对环境的保护。
3.中国专利cn201610758727.5公开了一种墙体彩色饰面砂浆及其制备方法。它是由以下原料制成：再生石膏250-350份、石英砂500-600份、重质碳酸钙100份、可再分散乳胶粉5-10份、纤维素醚0.2-0.4份、无机颜料4-10份、防水剂2-4份、缓凝剂1.2-1.8份和减水剂0.5-1份。具有造价低廉，施工简单方便，能够长期使用，良好的耐沾污性、抗裂、耐候性、抗泛碱性以及色泽均匀持久的优点。然而，其在力学性能以及耐水性能上还有很大的提升空间。基于此，本发明提供一种以硅铝质固废材料为主要原料，向其中加入大掺量湿法研磨的再生石膏，制备一种低收缩道路基层专用的胶凝材料。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种大掺量再生石膏微膨胀道路基层专用胶凝材料的制备方法，本发明以硅铝质固废为主要原料，掺入湿法研磨过的再生石膏对硅铝质固废进行改性，有效提高多种固废利用率，并且激发硅铝质固废的潜在活性。
5.本发明实现目的所采用的方案是：一种大掺量再生石膏微膨胀道路基层专用胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
6.(1)将废弃纸面石膏板先经过破碎、干法粉磨，得到再生石膏粉；
7.(2)将再生石膏粉与减水剂、水按一定比例混合后湿法研磨得到再生石膏浆体；
8.(3)将再生石膏浆体与磷渣、钢渣、矿渣以及保水剂均匀混合得到道路基层专用胶凝材料。
9.优选地，所述步骤(2)中，再生石膏粉、减水剂、水的质量比为30-50：1：30。
10.优选地，所述步骤(2)中，减水剂为三聚氰胺减水剂，减水率大于18％。
11.优选地，所述步骤(3)中，按照重量份数计：再生石膏浆体40-60份、磷渣5-15份、钢渣8-16份、矿渣20-35份、保水剂0-0.05份。
12.优选地，所述步骤(3)中，磷渣为制备黄磷时产生的废渣，粒径为2-6mm，玻璃体含量为80-90％。
13.优选地，所述步骤(3)中，钢渣是炼钢过程中产生的固体废渣，其中氧化钙含量为50-60％，比重为3.2-3.6g/cm3。
14.优选地，所述步骤(3)中，矿渣为高炉炼铁过程中生产的副产品，其比表面积大于350m2/kg。
15.优选地，所述步骤(3)中，保水剂为羟丙基甲基纤维素醚、甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、聚乙烯醇、藻酸钠中的至少一种。粘度为500-10000mpa
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s。
16.本发明利用再生石膏对硅铝质固废进行改性，激发磷渣、钢渣等固废的水化活性，实现其水化协同作用，生成耐水性的c-s-h凝胶、钙矾石等水化产物，增加体系的力学强度，钙矾石的生成可以起到补偿体系收缩的作用，并产生一定的膨胀。另外，通过湿法研磨技术实现废弃石膏中纤维与石膏相的均匀混合，在提高再生石膏的掺量的同时，利用纤维进一步补偿复合胶凝材料的收缩值，并增加其抗折强度。
17.本发明具有以下优点和有益效果：
18.本发明的制备方法利用再生石膏对硅铝质固废进行改性，激发磷渣、钢渣等固废的水化活性，实现其水化协同作用，生成耐水性的c-s-h凝胶、钙矾石等水化产物，增加体系的力学强度，钙矾石的生成可以起到补偿体系收缩的作用，并产生一定的膨胀。另外，通过湿法研磨技术实现废弃石膏中纤维与石膏相的均匀混合，在提高再生石膏的掺量的同时，利用纤维进一步补偿复合胶凝材料的收缩值，并增加其抗折强度。
19.本发明的制备方法以硅铝质固废作为原料，利用大量湿法研磨过的再生石膏制备微膨胀道路基层胶凝材料，通过再生石膏中硫酸盐对不同固废进行活性激发，以及利用湿磨过的再生石膏的微集料效应，实现了再生石膏和多种固废的协同处置和资源化利用，材料利废率高、无收缩，有效克服传统道路基层材料容易收缩开裂的问题，所得的微膨胀道路基层专用胶凝材料，膨胀率可达0.75％，28d抗折强度大于8mpa，28d抗压强度大于40mpa，应用效果良好。
具体实施方式
20.为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
21.下述实例中，所用的再生石膏浆体为废弃纸面石膏板先经过破碎、干法粉磨，再与减水剂、水按照质量比30-50：1：30均匀混合，经过行星式球磨机中湿法研磨制得，颗粒粒径为2-4μm；所用的磷渣为制备黄磷时产生的废渣，粒径为2-6mm，玻璃体含量为80-90％；所用的钢渣是炼钢过程中产生的固体废渣，其中氧化钙含量为50-60％，比重为3.2-3.6g/cm3；所用矿渣为高炉炼铁过程中生产的副产品，其比表面积大于350m2/kg；所用的保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，粘度为500-10000mpa
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s；减水剂为三聚氰胺减水剂。
22.实施例1
23.一种大掺量再生石膏微膨胀道路基层专用胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
24.(1)将废弃纸面石膏板先经过破碎、干法粉磨，得到再生石膏粉；
25.(2)将再生石膏粉与减水剂、水照质量比为30:1:30混合后湿法研磨得到再生石膏浆体；
26.(3)按照重量份数计，将再生石膏浆体40份、磷渣5份、钢渣8份、矿渣20份、保水剂0.05份均匀混合得到道路基层专用胶凝材料。
27.其基本性能见表1。
28.实施例2
29.一种大掺量再生石膏微膨胀道路基层专用胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
30.(1)将废弃纸面石膏板先经过破碎、干法粉磨，得到再生石膏粉；
31.(2)将再生石膏粉与减水剂、水照质量比为35:1:30混合后湿法研磨得到再生石膏浆体；
32.(3)按照重量份数计，将再生石膏浆体45份、磷渣7份、钢渣8份、矿渣25份、保水剂0.05份均匀混合得到道路基层专用胶凝材料。
33.其基本性能见表1。
34.实施例3
35.一种大掺量再生石膏微膨胀道路基层专用胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
36.(1)将废弃纸面石膏板先经过破碎、干法粉磨，得到再生石膏粉；
37.(2)将再生石膏粉与减水剂、水照质量比为40:1:30混合后湿法研磨得到再生石膏浆体；
38.(3)按照重量份数计，将再生石膏浆体50份、磷渣10份、钢渣12份、矿渣30份、保水剂0.05份均匀混合得到道路基层专用胶凝材料。
39.其基本性能见表1。
40.实施例4
41.一种大掺量再生石膏微膨胀道路基层专用胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
42.(1)将废弃纸面石膏板先经过破碎、干法粉磨，得到再生石膏粉；
43.(2)将再生石膏粉与减水剂、水照质量比为45:1:30混合后湿法研磨得到再生石膏浆体；
44.(3)按照重量份数计，将再生石膏浆体55份、磷渣12份、钢渣14份、矿渣33份、保水剂0.05份均匀混合得到道路基层专用胶凝材料。
45.其基本性能见表1。
46.实施例5
47.一种大掺量再生石膏微膨胀道路基层专用胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
48.(1)将废弃纸面石膏板先经过破碎、干法粉磨，得到再生石膏粉；
49.(2)将再生石膏粉与减水剂、水照质量比为50:1:30混合后湿法研磨得到再生石膏浆体；
50.(3)按照重量份数计，将再生石膏浆体60份、磷渣15份、钢渣16份、矿渣35份、保水剂0.05份均匀混合得到道路基层专用胶凝材料。
51.其基本性能见表1。
52.对比例
53.该对比例与实施例1基本相同，区别在于，将实施例1中的超细再生石膏浆体替换为等重量份数的未经湿磨处理的普通再生石膏浆体。
54.将上述实例1-5及对比例制备的道路基层专用胶凝材料进行性能测试，测试结果见表1：
55.表1道路材料的性能指标
[0056][0057][0058]
从表1中数据可以看出，当再生石膏经过湿磨处理后，样品的28d抗折强度都大于8mpa，而随着再生石膏和硅铝质固废掺量的增大，样品28d抗压强度和膨胀率呈现逐渐增大的规律，这是因为在加水后，再生石膏中的硫酸盐对硅铝质固废进一步地起到激发作用，使得溶液中钙离子、硅离子等大量溶出，结合再生石膏中的硫酸根离子，反应生成钙矾石和c-s-h凝胶等水化产物，这些水化产物可以更好地填充在孔隙中，从而使得结构致密，提升其强度。
[0059]
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，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变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。