一种磷石膏抗裂砂浆及制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种磷石膏抗裂砂浆及制备方法。


背景技术：

2.磷石膏是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，磷石膏可以作为石膏的替代品制成石膏砂浆。磷石膏主要成分为二水硫酸钙，此外还含有多种其他杂质，如有机磷及硫氟类化合物。磷石膏一般呈粉状，外观一般是灰白、灰黄、浅绿等色，磷石膏脱水制得的以β-半水石膏为主要成分的建筑磷石膏及制品，是其资源化利用的有效途径，同时也能达到消耗大量磷石膏废渣的目的。目前磷石膏在建材行业的应用主要有：磷石膏用作水泥缓凝剂，利用磷石膏制硫酸，磷石膏生产建筑石膏，磷石膏制备加气块等。但是，现有的磷石膏产品普遍存在抗压和抗折强度低问题，从而导致产品存在裂纹多，使用寿命短。因此，为了提高磷石膏综合利用率，带动磷化工产业绿色发展，同时，也为了减少产品出现裂纹，提升产品质量，从而开发一种不同于现有技术的磷石膏抗裂砂浆。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是针对背景技术中存在的问题，提供一种磷石膏抗裂砂浆，利用该砂浆制备的磷石膏产品，可以增强其抗压和抗折性能，避免出现裂纹，从而提高产品的稳定性，满足建材行业的使用需求，具体地说是一种磷石膏抗裂砂浆及制备方法。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种磷石膏抗裂砂浆，所述磷石膏抗裂砂浆按重量份数计，由以下原料制成：水泥150～200份、细砂250～300份、竹炭纤维50～80份、纳米氧化镁30～50份、调湿材料60～100份、水80～120份和改性磷石膏130～170份。
5.进一步地，本发明所述的一种磷石膏抗裂砂浆，其中所述磷石膏抗裂砂浆按重量份数计，由以下原料制成：水泥160～180份、细砂270～290份、竹炭纤维65～75份、纳米氧化镁35～45份、调湿材料75～85份、水90～110份和改性磷石膏145～155份。
6.进一步地，本发明所述的一种磷石膏抗裂砂浆，其中所述磷石膏抗裂砂浆按重量份数计，由以下原料制成：水泥170份、细砂280份、竹炭纤维75份、纳米氧化镁40份、调湿材料85份、水100份和改性磷石膏150份。
7.进一步地，本发明所述一种磷石膏抗裂砂浆, 其中所述调湿材料由硅藻土、偏高岭土、水玻璃磷和固化剂混合制备而成，具体制备方法为：将硅藻土、偏高岭土和水玻璃按照一定比例混合均匀后，加入水玻璃总质量3～5％的固化剂并混合均匀，用颗粒压制机压制成直径为2～3mm的球形颗粒，在室温下经固化、干燥即得；其中所述硅藻土与偏高岭土重量比为1～2:1，硅藻土与偏高岭土的总重量与水玻璃的重量比为5～7:5；所述固化剂为聚合磷酸铝、氟硅酸钠和明胶按1:1重量比混合组成。
8.进一步地，本发明所述一种磷石膏抗裂砂浆, 其中所述改性磷石膏由磷石膏和改性剂混合制备而成，具体制备方法为：将磷石膏与占磷石膏总重量8～10％的改性剂加水混
合均匀后，陈化反应24～36h，然后在温度为160～180℃条件下烘干，然后再磨粉，即得所述改性磷石膏；所述改性剂由钢渣粉、沸石粉、水玻璃、乙二酸四乙胺、乙二胺四亚甲基膦酸和羟丙基甲基纤维素按照重量比100:20～30:3～5:0.1～0.5:0.1～0.5:0.5～1组成。
9.进一步地，本发明所述一种磷石膏抗裂砂浆, 其中所述沸石粉为粒度150～200目，比表面积为800～1000m2/g的天然沸石粉或合成沸石粉。
10.进一步地，本发明所述一种磷石膏抗裂砂浆, 其中所述磨粉的具体操作方法是将烘干的物料，采用球磨机，在500～600r/min转速下，球磨30～40min，取出并过筛150～200目，得到所述改性磷石膏。
11.本发明还提供了上述磷石膏抗裂砂浆的制备方法，所述制备方法是先将水泥、细砂、纳米氧化镁和调湿材料进行混合，获得混合粉料；然后将所述混合粉料和水进行混合，同时，在混合过程中，加入竹炭纤维和改性磷石膏，搅拌均匀后获得混合物料；最后将所述混合物料进行浇筑、振捣和养护，即获得磷石膏抗裂砂浆；其中所述水泥为普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥中的一种或两种按任意比混合组成，所述水泥强度等级为32.5～52.5；而所述细砂为粒度100～140目的河沙或矿砂中的一种或两种按任意比混合组成。
12.本发明所采用的原料，对于改性磷石膏中的改性剂，钢渣粉可为体系提供碱性环境，在此环境下钢渣和磷石膏能够形成钙矾石和c-s-h凝胶，形成空间网络结构，其中的钙和铝会与磷石膏中的硫酸钙反应，形成溶解度更低的水化硫铝酸钙类水化产物，从而固溶进吸附在磷石膏中硫酸钙表面的磷、氟等杂质；而将沸石掺入磷石膏中作为改性剂，可以对磷石膏进行改性，主要由于沸石具有连通孔道，其体积约占沸石球体积的50％，结构成架状，具有较强的离子交换能力。由于氢离子的直径小于沸石的孔穴通道的直径，容易进入孔穴到达沸石表面，与沸石晶格中的阳离子如k

、na

、ca
2
等发生交换，将k

、na

、ca

置换下来，因此沸石的添加可大大降低磷石膏的酸性。此外，因沸石材料具有的多孔结构，掺入石膏砂浆中可提高砂浆的保温能力；同时，将水玻璃、乙二酸四乙胺和乙二胺四亚甲基膦酸掺入磷石膏中作为改性剂，水玻璃能与磷石膏中的氟反应生成难溶的盐类，而乙二酸四乙胺和乙二胺四亚甲基膦酸能与钙离子发生络合反应，生成稳定的络合物，这种络合物附着在晶体表面，增加了晶体的表面能，减缓晶体生成速度，使晶体个表面产生速度差异，调节晶型。另外，由于改性剂中还添加有羟丙基甲基纤维素，由于羟丙基甲基纤维素是属于非离子型纤维素混合醚中的一个品种，它是一种半合成的、不活跃的、黏弹性的聚合物，可以作为乳化剂、增稠剂、悬浮剂及动物明胶的替代品，将其添加到磷石膏，能够增强其保水性能，避免出现开裂问题；竹炭纤维具有吸湿透气、抑菌抗菌的作用；而调湿材料具有丰富的孔洞，能够根据环境吸湿、防湿。
13.采用本发明所述的一种磷石膏抗裂砂浆及制备方法，与现有技术相比，其有益效果在于：能充分利用磷石膏废弃物，解决了磷石膏的处理问题，为拓宽磷石膏的应用奠定基础；同时，由于传统磷石膏产品在使用过程中，存在裂纹多，导致其使用寿命短的问题，而本发明提供的磷石膏抗裂砂浆，其凝结时间适中，不会因干得太快而出现龟裂现象，能满足实际工程需要。
14.综上所述，采用本发明所述方法制备的磷石膏抗裂砂浆，不仅其抗压和抗折性能好，还能够有效避免产品出现裂纹问题，其稳定性好，可以满足建材行业的使用需求；通过将磷石膏废弃物制备为抗裂砂浆，不仅使磷石膏得到综合利用，还可减少磷石膏堆放造成
的土地占用和对周围环境造成的污染，同时，也能减少天然石膏的消耗，具有循环经济、低碳经济的双重特点，另外，其制备方法简单，易于推广应用。
具体实施方式
15.为了更充分的解释本发明的实施，以下结合具体实施例来进一步说明本发明。所举实例只用于解释本发明，而不是限定本发明的范围。
16.实施例1：一种磷石膏抗裂砂浆，其制备方法为：按重量份数计，将称量的150份水泥、250份细砂、30份纳米氧化镁和60份调湿材料倒入搅拌机，搅拌60至90秒；然后倒入称量的80份水，搅拌60至90秒；最后倒入称量的50份竹炭纤维和130份改性磷石膏，搅拌120至180秒，搅拌均匀后获得混合物料，最后将所述混合物料进行浇筑、振捣，在标准养护条件下养护28d，即得磷石膏抗裂砂浆。其中所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述水泥强度等级为32.5；而所述细砂为粒度100～140目的河沙。
17.其中，所述调湿材料由硅藻土、偏高岭土、水玻璃磷和固化剂混合制备而成，具体制备方法为：将硅藻土、偏高岭土和水玻璃按照一定比例混合均匀后，加入水玻璃总质量3％的固化剂并混合均匀，用颗粒压制机压制成直径为2～3mm的球形颗粒，在室温下经固化、干燥即得；其中所述硅藻土与偏高岭土重量比为1:1，硅藻土与偏高岭土的总重量与水玻璃的重量比为1:1；所述固化剂为聚合磷酸铝、氟硅酸钠和明胶按1:1重量比混合组成。
18.而所述改性磷石膏由磷石膏和改性剂混合制备而成，具体制备方法为：将磷石膏与占磷石膏总重量8％的改性剂加水混合均匀后，陈化反应30h，然后在温度为160℃条件下烘干，然后再磨粉，即得所述改性磷石膏；所述改性剂由钢渣粉、沸石粉、水玻璃、乙二酸四乙胺、乙二胺四亚甲基膦酸和羟丙基甲基纤维素按照重量比100:20:3:0.1:0.1:0.5组成。所述沸石粉为粒度150～200目，比表面积为800～1000m2/g的天然沸石粉；而所述磨粉的具体操作方法是将烘干的物料，采用球磨机，在500r/min转速下，球磨30min，取出并过筛150目，得到所述改性磷石膏。
19.实施例2：一种磷石膏抗裂砂浆，其制备方法为：按重量份数计，将称量的160份水泥、270份细砂、35份纳米氧化镁和75份调湿材料倒入搅拌机，搅拌60至90秒；然后倒入称量的90份水，搅拌60至90秒；最后倒入称量的65份竹炭纤维和145份改性磷石膏，搅拌120至180秒，搅拌均匀后获得混合物料，最后将所述混合物料进行浇筑、振捣，在标准养护条件下养护28d，，即得磷石膏抗裂砂浆。其中所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述水泥强度等级为42.5；而所述细砂为粒度100～140目的河沙和矿砂按1:1重量比混合组成。
20.其中，所述调湿材料由硅藻土、偏高岭土、水玻璃磷和固化剂混合制备而成，具体制备方法为：将硅藻土、偏高岭土和水玻璃按照一定比例混合均匀后，加入水玻璃总质量3％的固化剂并混合均匀，用颗粒压制机压制成直径为2～3mm的球形颗粒，在室温下经固化、干燥即得；其中所述硅藻土与偏高岭土重量比为1.5:1，硅藻土与偏高岭土的总重量与水玻璃的重量比为6:5；所述固化剂为聚合磷酸铝、氟硅酸钠和明胶按1:1重量比混合组成。
21.而所述改性磷石膏由磷石膏和改性剂混合制备而成，具体制备方法为：将磷石膏与占磷石膏总重量9％的改性剂加水混合均匀后，陈化反应30h，然后在温度为170℃条件下
烘干，然后再磨粉，即得所述改性磷石膏；所述改性剂由钢渣粉、沸石粉、水玻璃、乙二酸四乙胺、乙二胺四亚甲基膦酸和羟丙基甲基纤维素按照重量比100:25:4:0.3:0.3:0.8组成。所述沸石粉为粒度150～200目，比表面积为800～1000m2/g的天然沸石粉；而所述磨粉的具体操作方法是将烘干的物料，采用球磨机，在550r/min转速下，球磨35min，取出并过筛150～200目，得到所述改性磷石膏。
22.实施例3：一种磷石膏抗裂砂浆，其制备方法为：按重量份数计，将称量的170份水泥、280份细砂、40份纳米氧化镁和85份调湿材料倒入搅拌机，搅拌60至90秒；然后倒入称量的100份水，搅拌60至90秒；最后倒入称量的75份竹炭纤维和150份改性磷石膏，搅拌120至180秒，搅拌均匀后获得混合物料，最后将所述混合物料进行浇筑、振捣，在标准养护条件下养护28d，，即得磷石膏抗裂砂浆。其中所述水泥为矿渣硅酸盐水泥，所述水泥强度等级为52.5；而所述细砂为粒度100～140目的矿砂。
23.其中，所述调湿材料由硅藻土、偏高岭土、水玻璃磷和固化剂混合制备而成，具体制备方法为：将硅藻土、偏高岭土和水玻璃按照一定比例混合均匀后，加入水玻璃总质量5％的固化剂并混合均匀，用颗粒压制机压制成直径为2～3mm的球形颗粒，在室温下经固化、干燥即得；其中所述硅藻土与偏高岭土重量比为2:1，硅藻土与偏高岭土的总重量与水玻璃的重量比为7:5；所述固化剂为聚合磷酸铝、氟硅酸钠和明胶按1:1重量比混合组成。
24.而所述改性磷石膏由磷石膏和改性剂混合制备而成，具体制备方法为：将磷石膏与占磷石膏总重量10％的改性剂加水混合均匀后，陈化反应36h，然后在温度为180℃条件下烘干，然后再磨粉，即得所述改性磷石膏；所述改性剂由钢渣粉、沸石粉、水玻璃、乙二酸四乙胺、乙二胺四亚甲基膦酸和羟丙基甲基纤维素按照重量比100:30:5:0.5:0.5:1组成。所述沸石粉为粒度150～200目，比表面积为800～1000m2/g的天然沸石粉；而所述磨粉的具体操作方法是将烘干的物料，采用球磨机，在600r/min转速下，球磨40min，取出并过筛150～200目，得到所述改性磷石膏。
25.实施例4一种磷石膏抗裂砂浆，其制备方法为：按重量份数计，将称量的180份水泥、290份细砂、45份纳米氧化镁和85份调湿材料倒入搅拌机，搅拌60至90秒；然后倒入称量的110份水，搅拌60至90秒；最后倒入称量的75份竹炭纤维和155份改性磷石膏，搅拌120至180秒，搅拌均匀后获得混合物料，最后将所述混合物料进行浇筑、振捣，在标准养护条件下养护28d，，即得磷石膏抗裂砂浆。其中所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述水泥强度等级为32.5；而所述细砂为粒度100～140目的河沙。
26.本实施中所述调湿材料和改性磷石膏的制备方法及参数和各物料用量均与实施例1相同。
27.实施例5一种磷石膏抗裂砂浆，其制备方法为：按重量份数计，将称量的200份水泥、300份细砂、50份纳米氧化镁和100份调湿材料倒入搅拌机，搅拌60至90秒；然后倒入称量的120份水，搅拌60至90秒；最后倒入称量的50份竹炭纤维和170份改性磷石膏，搅拌120至180秒，搅拌均匀后获得混合物料，最后将所述混合物料进行浇筑、振捣，在标准养护条件下养护28d，，即得磷石膏抗裂砂浆。其中所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述水泥强度等级为42.5；
而所述细砂为粒度100～140目的河沙和矿砂按1:1重量比混合组成。
28.其中，本实施中所述调湿材料和改性磷石膏的制备方法及参数和各物料用量均与实施例2相同。
29.为了说明本发明所述方法制备的磷石膏抗裂砂浆的性能，分别按照《聚合物水泥防水砂浆》jc/t 984-2011标准对本发明的实施例1-5进行抗渗压力测试，同时，按照《水泥砂浆抗裂性能试验方法》jc/t951-2005标准对本发明的实施例1-5进行抗开裂性能测试，通过测试，其测试结果均满足标准要求。
30.采用本发明所述方法制备的磷石膏抗裂砂浆，不仅其抗压和抗折性能好，还能够有效避免产品出现裂纹问题，其稳定性好，可以满足建材行业的使用需求；通过将磷石膏废弃物制备为抗裂砂浆，不仅使磷石膏得到综合利用，还可减少磷石膏堆放造成的土地占用和对周围环境造成的污染，同时，也能减少天然石膏的消耗，具有循环经济、低碳经济的双重特点，并且其制备方法简单，易于推广应用。
31.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用以限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。