CN103553514A

CN103553514A - 一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆

Info

Publication number: CN103553514A
Application number: CN201310518196.9A
Authority: CN
Inventors: 孙振平; 陈明; 孙栀子
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆。由普通硅酸盐水泥、河砂、磷渣粉、矿渣粉、磷渣粉活性激发剂、纤维素醚、聚丙烯纤维、木纤维、改性凹凸棒土、消泡剂和减水剂制备而成。本发明中磷渣粉平均粒径为(30-40)μm，其氮吸附测定的比表面积为（350-400）m²/kg，质量系数K为1.3-1.4，具有一定的潜在火山灰活性；本发明的干粉抗裂砂浆操作方便，易于控制，现场加水搅拌后即可使用，具有流动性好、保水性好、黏结强度高、防水抗渗效果好、抗裂性能强等特性。本发明产品既可适用于外墙保温聚苯乙烯泡沫板、挤塑板粘结和抹面，也可用于易裂部位的修补和旧墙瓷砖翻新等场合。本发明可有效利用磷渣粉，提高磷渣粉的附加价值，提高社会效益和环境效益；同时可降低抗裂砂浆的生产成本，提高经济效益。

Description

一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆。

背景技术

随着对节约能源与保护环境要求的不断提高，外墙保温系统的优势逐渐被人们所重视，外墙保温技术得到了长足的发展。新型墙体材料不断涌现，在新型墙体材料的使用过程中，墙体开裂渗漏的现象非常严重。与外墙外保温技术配套的抹面抗裂砂浆也成为人们研究的重点。目前市场上已有多种干粉抗裂砂浆，但是由于易开裂、收缩大、成本高等问题限制了干粉抗裂砂浆推广应用。研制工作性能好，抗渗抗裂性能好，成本低的抗裂砂浆已势在必行。与此同时，随着建筑行业的发展，对优质掺合料的需求也越来越大。但目前市场上优质的掺合料矿渣粉和粉煤灰，在不同区域已经出现了不同程度的紧缺，新的掺合料开发应用也势在必行。

磷渣是高温电炉提炼黄磷过程中排放的一种工业废渣。工业上每生产1t黄磷，大约产生(8-10)t磷渣。我国2012年（1-12）月共开采磷矿石9529.46万t，生产近900万t磷，产生的磷渣达9000多万t。加上历年的累积，存量惊人！如此大量磷渣，目前主要以工业废弃物的形式堆放处理，不仅占用大量土地，而且污染堆放附近的土壤和水体。电炉法制备黄磷以磷矿石作为原料，以焦炭作为磷的还原剂，以硅石作为磷的成渣剂。提炼黄磷时，成渣剂中SiO₂熔点降低，在（1350-1400）℃与磷矿石中的钙化合，形成以硅酸钙为主要成分的熔融炉渣，经高压水淬处理，形成颗粒状磷渣。经高压水淬处理的磷渣，主要以玻璃体形式存在，而且其主要化学组分与矿粉和粉煤灰相似，都是SiO₂，CaO和Al₂O₃等化合物。磨细的磷渣具有一定的潜在活性，可以作为掺合料使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备成本低，流动性好，保水性能好，抗裂抗渗性能好，操作方便，安全环保的干粉抗裂砂浆。

本发明提出的一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆就是利用磷渣粉作为掺合料制备出的干粉抗裂砂浆。由普通硅酸盐水泥、河砂、磷渣粉、矿渣粉、磷渣粉活性激发剂、纤维素醚、聚丙烯纤维、木纤维、改性凹凸棒土、消泡剂和减水剂制备而成。本发明的干粉抗裂砂浆操作方便，易于控制，现场加水搅拌后即可使用，具有流动性好、保水性好、黏结强度高、防水抗渗效果好、抗裂性能强等特性。本发明不仅可以提高抗裂砂浆的抗渗抗裂性能，改善抗裂砂浆的工作性能，降低干粉抗裂砂浆的生产成本，提高其经济效益；同时，还可以解决磷渣堆积对环境和土地的污染问题，变废为宝，提高环境效益；同时磷渣粉在砂浆中的应用，也可以缓解目前市场上优质混合材紧缺的问题。

本发明提出的一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆，由普通硅酸盐水泥、河砂、磷渣粉、矿渣粉、磷渣粉活性激发剂、纤维素醚、改性凹凸棒土、聚丙烯纤维、木纤维、消泡剂和减水剂组成，各组分的重量比为：

普通硅酸盐水泥 100

河砂 300-450

磷渣粉 30-50

矿渣粉 10-30

磷渣粉活性激发剂 3-6

纤维素醚 0.05-0.50

改性凹凸棒土 3-9

聚丙烯纤维 0.30-0.80

木纤维 0.10-0.50

消泡剂 0.02-0.10

减水剂 0.05-0.50。

各组份较佳的重量比为：

普通硅酸盐水泥 100

河砂 350-400

磷渣粉 35-40

矿渣粉 15-20

磷渣粉活性激发剂 4-5

纤维素醚 0.10-0.20

改性凹凸棒土 4-6

聚丙烯纤维 0.40-0.50

木纤维 0.15-0.25

消泡剂 0.05-0.08

减水剂 0.15-0.30。

本发明中，所述普通硅酸盐水泥为52.5级普通硅酸盐水泥或42.5级普通硅酸盐水泥中的一种。

本发明中，所述河砂属于中砂，细度模数为2.4-2.6，堆积密度为（1350-1400） kg/m³。

本发明中，所述磷渣粉平均粒径为（30-40）μm，其氮吸附测定的比表面积为（350-400）m²/kg，质量系数K为1.3-1.4。

本发明中，所述矿渣粉平均粒径为（30-70）μm，氮吸附测定的比表面积为（300-500）m²/kg，质量系数K为1.9-2.1。

本发明中，所述磷渣粉激发剂是由电石渣、脱硫石膏、硅酸钠、硫酸铝和氢氧化钠按照1: 0.75: 0.75: 0.5: 0.5的质量比例复配而成。

本发明中，所述纤维素醚为羟甲基丙基纤维素醚（HPMC），其粘度为10,000mPa.s。

本发明中，所述改性凹凸棒土细度为（200-300）目。

本发明中，所述聚丙烯纤维长度为（8-10）mm。

本发明中，所述木纤维长度为（2-4）mm。

本发明中，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。

本发明中，所述减水剂为聚羧酸系减水剂。

本发明提出的一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆的制备方法，具体步骤如下：按前述重量比例称普通硅酸盐水泥、河砂、磷渣粉、矿渣粉、磷渣粉活性激发剂、纤维素醚、改性凹凸棒土、聚丙烯纤维、木纤维、消泡剂和减水剂，投入搅拌机，通过机械搅拌均匀后，即得所需产品。

本发明提出的一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆的使用方法，具体步骤如下：准确称取掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆和水，先将水加入搅拌机，随着搅拌机叶片转动，将掺有磷渣粉的抗裂砂浆匀速投入搅拌机。搅拌均匀后即可施工。加水量为本发明材料重量的12%-18%。

本发明中，普通硅酸盐水泥、矿渣粉和磷渣粉作为胶凝材料，纤维素醚和改性凹凸棒土作为砂浆保水增稠材料，河砂作为集料，磷渣粉活性激发剂用来激发磷渣的活性。

矿渣粉成分与水泥熟料相似，其中SiO₂，CaO和Al₂O₃总含量约达90%，主要以硅酸盐和铝酸盐的玻璃体形式存在，其平均粒径为（30-70）μm左右，所以活性很高，其水化生成的水化硅酸钙凝胶和水化铝酸钙凝胶能够促进体系的强度发展。

磷渣粉的成分和矿渣粉相似，其中SiO₂，CaO和Al₂O₃总含量约达90%，主要以硅酸盐的玻璃体形式存在，其平均粒径为（30-40）μm左右，所以具有一定的潜在火山灰活性。而且磷渣粉中含有的P₂O₅能引起胶凝体系的缓凝，刚好能够起到调节砂浆凝结时间的作用。磷渣粉抑制了水泥早期水化，使得水化反应得以缓慢进行，这样反而使得晶体“生长发育”得更好，水化产物的质量提高。这样掺有磷渣粉的胶凝体系的后期结构更加紧密，晶体生长更加完整，抗裂砂浆内部孔隙率下降，后期化学收缩减小。这是抗裂砂浆收缩减小，不开裂的一个重要原因。磷渣激发剂充分利用碱激发、硫酸盐激发以及复合激发作用来激发磷渣粉的活性，改善磷渣粉的掺入对砂浆性能的不利影响。

本发明的抗裂砂浆中矿渣粉、硅酸盐水泥以及磷渣粉三种胶凝材料配合使用，可以起到复合胶凝的效应，达到优势互补的效果：利用矿渣粉改善胶凝体系的早期强度；而利用磷渣粉弥补胶凝体系后期强度差的缺陷，这三者就形成一个强度发展的“梯队”，早期是矿渣粉和水泥提供强度，后期是磷渣粉提供强度，这样就保证了胶凝体系的结构更够得到充分发展，致密度不断提高，强度能够持续的发展。

本发明中纤维素醚和改性凹凸棒土是干粉抗裂砂浆的保水增稠材料，提高砂浆的粘稠性和保水性能；同时提高砂浆的高粘合性，耐磨性和柔韧性。砂浆内的纤维素醚在水中溶解后，由于表面活性作用保证了胶凝材料在体系中有效地均匀分布，使砂浆体系更稳定，也提高了砂浆在搅拌过程的流动性和施工的滑爽性。纤维素醚由于自身分子结构特点，使砂浆中的水分不易失去，并在较长的一段时间内逐步释放，赋予砂浆良好的保水性和工作性。

凹凸棒土是一种具链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物。改性性凹凸棒土是针状晶体纤维形成的错综交叉的束状集合体。集合体在砂浆中，能包裹砂子等大颗粒从而防止砂子在砂浆中的沉降。改性凹凸棒土可以提高砂浆的粘稠度、保水率和触变性。

本发明中的聚丙烯纤维和木纤维主要用于改善砂浆的脆性，减少砂浆塑性收缩，提高砂浆的韧性、抗冲击性能和抗裂性能。纤维在砂浆中呈三维乱向分布，当砂浆中一旦有裂缝产生时，纤维与裂缝的前端相交，可以削弱甚至消除裂缝引起的拉应力，使裂缝的发展得到有效的控制。木纤维具有一定的柔韧性，木纤维在砂浆的凝结硬化过程中抑制了砂浆的收缩，提高了砂浆的抗干缩开裂性，改善砂浆的组织结构，从而使砂浆成为具有一定韧性的结构体。

减水剂的加入可以降低砂浆用水量，提高其流变性及可塑性，使砂浆结构密使，强度提高，收缩减少，寿命延长。消泡剂可以减少抗裂砂浆拌制中纤维素醚和减水剂引入的气泡和水泥颗粒间的堆积空隙等有害孔，提高体系的密度、强度和光洁度。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1，一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆，按52.5级普通硅酸盐水泥100，河砂300，磷渣粉30，矿渣粉10，磷渣粉活性激发剂3，纤维素醚0.05，改性凹凸棒土3，聚丙烯纤维0.30，木纤维0.10，消泡剂0.02，聚羧酸高效减水剂0.05的重量比配制而成。按照干粉抗裂砂浆重量的12%加水搅拌均匀，即得所需产物。性能测试结果见表1。

实施例2，一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆，按42.5级普通硅酸盐水泥100，河砂400，磷渣粉40，矿渣粉20，磷渣粉活性激发剂4，纤维素醚0.20，改性凹凸棒土6，聚丙烯纤维0.50，木纤维0.30，消泡剂0.06，聚羧酸高效减水剂0.15的重量比配制而成。按照干粉抗裂砂浆重量的15%加水搅拌均匀，即得所需产物。性能测试结果见表1。

实施例3，一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆，按52.5级普通硅酸盐水泥100，河砂450，磷渣粉50，矿渣粉30，磷渣粉活性激发剂6，纤维素醚0.50，改性凹凸棒土9，聚丙烯纤维0.80，木纤维0.50，消泡剂0.10，聚羧酸高效减水剂0.50的重量比配制而成。按照干粉抗裂砂浆重量的18%加水搅拌均匀，即得所需产物。性能测试结果见表1。

表1 实施例性能测试结果

Claims

1.一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆，其特征在于由普通硅酸盐水泥、河砂、磷渣粉、矿渣粉、磷渣粉活性激发剂、纤维素醚、改性凹凸棒土、聚丙烯纤维、木纤维、消泡剂和减水剂组成，各组分的重量比为：

普通硅酸盐水泥 100

河砂 300-450

磷渣粉 30-50

矿渣粉 10-30

磷渣粉活性激发剂 3-6

纤维素醚 0.05-0.50

改性凹凸棒土 3-9

聚丙烯纤维 0.30-0.80

木纤维 0.10-0.50

消泡剂 0.02-0. 10

减水剂 0.05-0.50。

2.根据权利要求1所述的一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆，其特征在于各组份的重量比为：

普通硅酸盐水泥 100

河砂 350-400

磷渣粉 35-40

矿渣粉 15-20

磷渣粉活性激发剂 4-5

纤维素醚 0.10-0.20

改性凹凸棒土 4-6

聚丙烯纤维 0.40-0.50

木纤维 0.15-0.25

消泡剂 0.05-0.08

减水剂 0.15-0.30。

3.根据权利要求1所述的一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆，其特征在于所述普通硅酸盐水泥为52.5级普通硅酸盐水泥或42.5级普通硅酸盐水泥中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆，其特征在于所述河砂属于中砂，细度模数为2.4-2.6，堆积密度为(1350-1600) kg/m³。

5.根据权利要求1所述的一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆，其特征在于所述磷渣粉平均粒径为（30-40）μm，其氮吸附测定的比表面积为（350-400）m²/kg，质量系数K为1.3-1.4。

6.根据权利要求1所述的一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆，其特征在于所述矿渣粉平均粒径为（30-70）μm，氮吸附测定的比表面积为（300-500）m²/kg，质量系数K为1.9-2.1。

7.根据权利要求1所述的一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆，其特征在于所述磷渣粉激发剂是由电石渣、脱硫石膏、硅酸钠、硫酸铝和氢氧化钠，按照1: 0.75: 0.75: 0.5: 0.5的质量比例复配而成。

8.根据权利要求1所述的一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆，其特征在于所述纤维素醚为羟甲基丙基纤维素醚，其粘度为10,000mPa.s。

9.根据权利要求1所述的一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆，其特征在于所述改性凹凸棒土细度为（200-300）目，所述聚丙烯纤维长度为（8-10）mm，所述木纤维长度为（2-4）mm。

10.根据权利要求1所述的一种掺有磷渣粉的干粉抗裂砂浆，其特征在于所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，所述减水剂为聚羧酸系减水剂。