CN103274659A

CN103274659A - 一种磷石膏基自流平材料

Info

Publication number: CN103274659A
Application number: CN2013101754586A
Authority: CN
Inventors: 蹇守卫; 郅真真; 马保国; 茹晓红; 卢斯文; 李玉博
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2033-05-13
Also published as: CN103274659B

Abstract

本发明涉及一种磷石膏基自流平材料，由以下重量份数的原料组成：改性磷石膏40～80份；半水石膏6～15份；掺合料20～30份；可再分散乳胶粉1～4份；缓凝剂0.10～0.30份；减水剂0.20～1.0份；保水剂0.10～0.25份；消泡剂0.06～0.15份；引气剂0.10～0.40份。本发明的有益效果是：第一，本发明废弃物利用率高；第二，磷石膏的改性工艺简单、能耗低；第三，各种废弃物的合理配比使自流平石膏的性能得到提升，如通过磷石膏、电石渣、粉煤灰三者反应可产生CSH相，有效改善了其耐水性。因此，本发明具有循环经济、低碳经济双重特点。可广泛应用于工业、民用建筑。

Description

一种磷石膏基自流平材料

技术领域

本发明属于石膏制品的领域，具体的是涉及一种磷石膏基自流平材料。

背景技术

磷石膏是湿法磷酸生产过程中排出的含有少量未分解磷矿和游离酸的二水硫酸钙沉淀物，是磷化工生产中最主要的工业副产品。通常情况下，生产1吨P₂O₅就要排放4.5～5.5吨磷石膏。磷石膏呈灰色或微黄色，pH在2到4之间，化学成分复杂，以二水石膏为主要成分，同时还含有硫酸盐、磷酸盐、氟化物、重金属锰和镉等杂质。近年来，我国磷石膏的排放量日益增加，由于长期露天堆放，磷石膏中的PO₄ ^3-、SO₄ ^2-、F^-及重金属离子随雨水浸出排入农田、湖泊、河流中去，还可能渗入地下，造成大量水污染；同时，磷石膏堆的表面部分由于被日晒而脱水，使一些有毒、有害物质蒸发到空气中，造成大气污染；细小的磷石膏颗粒还会造成粉尘污染。目前，磷石膏资源化主要用于制建筑用石膏粉和石膏板、作水泥缓凝剂、农业用土壤改良剂等方面。磷石膏的利用在经济上还不占优势，如何改进技术，有效大规模资源化利用磷石膏是问题所在。

自流平材料是20世纪70年代发展起来，以无机胶凝或者有机材料为基材，与超塑化剂等外加剂及细砂等混合而成的建筑地面找平材料。自流平石膏是自流平地面找平石膏的简称，又称为石膏基自流平砂浆，是由石膏材料、特种骨料及各种建筑化学添加剂在工厂精心配置、混合均匀而制得的一种专门用于地面找平的干粉砂浆。目前，我国已制定的相应产品标准为JC/T1023—2007《石膏基自流平砂浆》。中国专利200510120515.6，中国专利200510072440.9均为石膏基自流平材料，但其采用的是石膏矿粉，未能充分利用磷石膏原料；中国专利201110039548.3为磷石膏基自流平材料，但其主要采用α半水石膏，生产成本较高，其磷石膏的改性措施是在170℃±10℃的温度下煅烧100～300min，使其完全脱水。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术而提供一种磷石膏基自流平材料，采用改性磷石膏，并掺入工业固体废弃物粉煤灰，降低石膏基自流平材料的成本，所得磷石膏基自流平材料具有强度高、流动性好、低收缩变形的优点。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：一种磷石膏基自流平材料，其特征在于，它由以下重量份数的原料组成：

按上述方案，所述的改性磷石膏的制备方法是：用经除水、过筛后的电石渣与磷石膏按质量比例1:0.3～1:0.8制粒，搅拌均匀，在无水煅烧工艺中烘干，控制温度为60℃±20℃，烘干时间20～30min，粉末成细粉，将其过80～100目的筛子。

按上述方案，所述的半水石膏为α半水石膏。

按上述方案，所述的掺合料为粉煤灰、高炉矿渣或硅灰中的一种或几种的复合，粒径大小控制在0.08～0.12mm之间。

按上述方案，所述的可再分散乳胶粉为乙烯和醋酸乙烯为单体的聚合物粉体。

按上述方案，所述的缓凝剂为SC缓凝剂、柠檬酸、柠檬酸三钠、多聚磷酸钠或蛋白质中的一种或几种的复合。

按上述方案，所述的减水剂为萘系减水剂、聚羧酸系减水剂或聚酰胺系减水剂中的一种或几种的复合。

按上述方案，所述的保水剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素或羧甲基纤维素中的一种或几种的复合。

按上述方案，所述的消泡剂为有机硅油或非离子表面活性剂。

按上述方案，所述的引气剂为松香树脂类引气剂、烷基类引气剂、烷基芳烃磺酸类引气剂或脂肪醇磺酸盐类引气剂中的一种或者几种的复合。

本发明同时使用了改性磷石膏和粉煤灰、矿渣等作为矿物填充剂，一方面基于提高废弃物利用比例的考虑，另一方面，从保证产品性能的角度出发，其主要反应机理是：①磷石膏中含有大量的磷酸、氢氟酸等酸性物质，电石渣中主要成分为氢氧化钙，将二者混合后可发生中和反应，减少磷酸等酸性物质的溢出，②试验表明，在60-80℃下烘干磷石膏可获得具有一定晶相的半水石膏，这种混合物作为自流平石膏的矿物填充剂使用，可以提供一定的强度；③电石渣的过量加入对磷石膏改性后，再在配料体系中加入一定量的粉煤灰、矿渣等硅、铝组分后，在石膏和过量的电石渣的作用下，可形成CSH凝胶等物质，提高石膏水化相的耐水性；④减水剂、引气剂等外加剂组分的加入是为解决石膏的施工性、内部结构等采取的必要手段。

本发明的有益效果是：第一，本发明废弃物利用率高，可减少磷石膏、电石渣、粉煤灰、矿渣等露天堆放对土壤、大气的严重污染和土地资源的浪费；第二，磷石膏的改性工艺简单、能耗低；第三，各种废弃物的合理配比使自流平石膏的性能得到提升，如通过磷石膏、电石渣、粉煤灰三者反应可产生CSH相，有效改善了其耐水性。因此，本发明具有循环经济、低碳经济双重特点。可广泛应用于工业、民用建筑。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本申请之发明，但实施例不应视作对本发明权利的限定。

实施例1：磷石膏基自流平材料，各组分重量比如下：

改性磷石膏55份；α半水石膏15份；粉煤灰28份，粉煤灰粒径大小控制在0.08～0.12mm之间；可再分散乳胶粉3份，所述的可再分散乳胶粉为乙烯和醋酸乙烯为单体的聚合物粉体；柠檬酸0.1份；FDN-C萘系减水剂0.5份；甲基纤维素0.1份；有机硅油0.08份；松香树脂0.2份；

所述的改性磷石膏是用经除水、过筛后的电石渣与磷石膏按质量比例1:0.5制粒，搅拌均匀，在无水煅烧工艺中烘干，控制温度为65℃，烘干时间30min，粉末成细粉，将其过80～100目的筛子。

取上述原料，经混合得到磷石膏基自流平材料，按水料比0.46加水拌匀后以进行施工。本发明所得的磷石膏基自流平材料的基本性能为初凝时间≥1.8h，终凝时间≤4.8h，24h抗折强度≥3.0MPa，24h抗压强度≥12.5MPa，绝干抗折强度≥9.5MPa，绝干抗压强度≥22.5MPa，收缩率≤0.026%。

实施例2：磷石膏基自流平材料，各组分重量百分比如下：

改性磷石膏70份；α半水石膏12份；粉煤灰20份，粉煤灰粒径大小控制在0.08～0.12mm之间；可再分散乳胶粉2份；所述的可再分散乳胶粉为乙烯和醋酸乙烯为单体的聚合物粉体；柠檬酸0.1份；FDN-C萘系减水剂0.5份；甲基纤维素0.15份；有机硅油0.08份；十二烷基硫酸钠0.2份；

所述的改性磷石膏是用经除水、过筛后的电石渣与磷石膏按质量比例1:0.8制粒，搅拌均匀，在无水煅烧工艺中烘干，控制温度为70℃，烘干时间30min，粉末成细粉，将其过80～100目的筛子。

取上述原料，经混合得到磷石膏基自流平材料，按水料比0.44加水拌匀后以进行施工。本发明所得的磷石膏基自流平材料的基本性能为初凝时间≥2.5h，终凝时间≤5.6h，24h抗折强度≥3.8MPa，24h抗压强度≥15.7MPa，绝干抗折强度≥10.5MPa，绝干抗压强度≥25.6MPa，收缩率≤0.022%。

实施例3：磷石膏基自流平材料，各组分重量百分比如下：

改性磷石膏50份，α半水石膏15份，粉煤灰30份，粉煤灰粒径大小控制在0.08～0.12mm之间；可再分散乳胶粉3份，所述的可再分散乳胶粉为乙烯和醋酸乙烯为单体的聚合物粉体；柠檬酸0.15份，PC-1016聚羧酸高效减水剂0.3份，甲基纤维素0.15份，高碳脂肪醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂0.1份，十二烷基苯磺酸钠0.1份，

其中：改性磷石膏是用电石渣经破碎后与磷石膏按1:0.3比例制粒，均匀搅拌，在无水煅烧工艺中烘干，控制温度为60℃，烘干时间25min，粉末成细粉，将其过80～100目的筛子。

取上述原料，按水胶比0.45加水拌匀后施工。该材料的基本性能为初凝时间≥1.5h，终凝时间≤4.5h，24h抗折强度≥3.5MPa，24h抗压强度≥12.1MPa，绝干抗折强度≥8.5MPa，绝干抗压强度≥24.3MPa，收缩率≤0.035%。

实施例4：磷石膏基自流平材料，各组分重量百分比如下：

改性磷石膏60份，α半水石膏12份，粉煤灰25份，粉煤灰粒径大小控制在0.08～0.12mm之间，可再分散乳胶粉3份，所述的可再分散乳胶粉为乙烯和醋酸乙烯为单体的聚合物粉体；SC缓凝剂0.1份（其中二亚基三胺五乙酸的五钠盐（Na₅DTPA）成分占95%以上），PC-1016聚羧酸高效减水剂0.3份，羟乙基纤维素0.15份，聚丙二醇的环氧乙烷加成物（聚醚型非离子表面活性剂）0.08份，十二烷基苯磺酸钠0.3份，

其中：改性磷石膏是用电石渣经破碎后与磷石膏按1:0.6比例制粒，搅拌均匀，在无水煅烧工艺中烘干，控制温度为65℃，烘干时间25min后出窑，粉末成细粉，将其过80～100目的筛子。

取上述原料，按水胶比0.46加水拌匀后施工。该材料的基本性能为初凝时间≥2.0h，终凝时间≤5.0h，24h抗折强度≥2.9MPa，24h抗压强度≥11.4MPa，绝干抗折强度≥8.3MPa，绝干抗压强度≥22.5MPa，收缩率≤0.028%。

实施例5：磷石膏基自流平材料，各组分重量百分比如下：

改性磷石膏60份，α半水石膏10份，粉煤灰30份，粉煤灰粒径大小控制在0.08～0.12mm之间，可再分散乳胶粉2份，所述的可再分散乳胶粉为乙烯和醋酸乙烯为单体的聚合物粉体；多聚磷酸钠与SC缓凝剂0.25份，FDN-C萘系减水剂与PC-1016聚羧酸高效减水剂0.5份，甲基纤维素0.2份，有机硅油0.1份，十二烷基硫酸钠0.2份；

其中：改性磷石膏是用电石渣经破碎后与磷石膏按1:0.5比例制粒，搅拌均匀，在无水煅烧工艺中烘干，控制温度为60℃，煅烧时间30min后出窑，粉末成细粉，将其过80～100目的筛子。

取上述原料，按水胶比0.44加水拌匀后施工。该材料的基本性能为初凝时间≥2.3h，终凝时间≤5.2h，24h抗折强度≥2.8MPa，24h抗压强度≥10.5MPa，绝干抗折强度≥7.8MPa，绝干抗压强度≥21.5MPa，收缩率≤0.03%。

Claims

1.一种磷石膏基自流平材料，其特征在于，它由以下重量份数的原料组成：

2.如权利要求1所述的磷石膏基自流平材料，其特征在于所述的改性磷石膏的制备方法是：用经除水、过筛后的电石渣与磷石膏按质量比例1:0.3～1:0.8制粒，搅拌均匀，在无水煅烧工艺中烘干，控制温度为60℃±20℃，烘干时间20～30min，粉末成细粉，将其过80～100目的筛子。

3.如权利要求1或2所述的磷石膏基自流平材料，其特征在于所述的半水石膏为α半水石膏。

4.如权利要求1或2所述的磷石膏基自流平材料，其特征在于所述的掺合料为粉煤灰、高炉矿渣或硅灰中的一种或几种的复合，粒径大小控制在0.08～0.12mm之间。

5.如权利要求1或2所述的磷石膏基自流平材料，其特征在于所述的可再分散乳胶粉为乙烯和醋酸乙烯为单体的聚合物粉体。

6.如权利要求1或2所述的磷石膏基自流平材料，其特征在于所述的缓凝剂为SC缓凝剂、柠檬酸、柠檬酸三钠、多聚磷酸钠或蛋白质中的一种或几种的复合。

7.如权利要求1或2所述的磷石膏基自流平材料，其特征在于所述的减水剂为萘系减水剂、聚羧酸系减水剂或聚酰胺系减水剂中的一种或几种的复合。

8.如权利要求1或2所述的磷石膏基自流平材料，其特征在于所述的保水剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素或羧甲基纤维素中的一种或几种的复合。

9.如权利要求1或2所述的磷石膏基自流平材料，其特征在于所述的消泡剂为有机硅油或非离子表面活性剂。

10.如权利要求1或2所述的磷石膏基自流平材料，其特征在于所述的引气剂为松香树脂类引气剂、烷基类引气剂、烷基芳烃磺酸类引气剂、脂肪醇磺酸盐类引气剂或蛋白质盐中的一种或者几种的复合。