CN105819888A - 一种双氧水发泡磷石膏轻质砌块及其制备方法 - Google Patents

一种双氧水发泡磷石膏轻质砌块及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双氧水发泡磷石膏轻质砌块及其制备方法，其组分及重量份含量包括：磷高强石膏60‑80份、粉煤灰10‑30份、生石灰1‑5份、双氧水1‑5份、轻集料2‑8份、纤维2‑8份、硬脂酸钙0.5‑2份、激发剂0.1‑0.5份、缓凝剂0.05‑0.25份、保水剂0.05‑0.15份。本发明的有益效果是：⑴轻质保温，干密度300‑600Kg/m3，导热系数均0.1W/(m·K)；⑵凝结时间快、早期强度高，初凝时间小于100min，2h抗压强度可达80％以上；⑶软化系数高，软化系数可达0.7以上；(4)制备工艺简单，有效利用工业废弃物，绿色环保。

Description

一种双氧水发泡磷石膏轻质砌块及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种双氧水发泡磷石膏轻质砌块及其制备方法。
背景技术
磷石膏是湿法生产磷酸时所产生的工业副产物，它是由磷灰石或含氟的磷灰石Ca5F(PO4)3和硫酸反应而得的产物之一。磷石膏的主要成分是二水硫酸钙，每生产1吨P2O5约排放4.5～5.5吨磷石膏。工厂处置磷石膏的方式以堆存为主，不仅占用了大量土地，而且造成环境严重污染。根据不完全统计，迄今在全世界58个国家中磷石膏的累计排放量已达56亿吨，每年新增1.1～1.5亿吨，且新增数量在2025到2040年期间还会翻倍。我国磷石膏累计堆存量已超过3亿吨，堆存量巨大。因此有必要寻求磷石膏的合理利用途径，以实现磷肥工业的可持续发展和磷石膏的资源化利用。目前，磷石膏主要用作制备土壤改良剂、建筑石膏、高强石膏、纸面石膏板、石膏抹灰材料和石膏砌块等产品，附加值低，综合利用率低。本发明专利利用磷高强石膏制备轻质砌块，产品具有轻质保温、凝结时间快、早期强度高、软化系数高等众多优异性能，附加值高，可实现磷石膏的综合利用。
砌块是砌筑用的人造块材，是一种新型墙体材料。常用的砌块有普通混凝土与装饰混凝土小型空心砌块、轻集料混凝土小型空心砌块、粉煤灰小型空心砌块、蒸压加气混凝土砌块、免蒸加气混凝土砌块(又称环保轻质混凝土砌块)和石膏砌块。发泡砌块是一种新型建筑节能保温技术，具有众多优良的特性：低导热、传热系数，轻体，高强度，防火，耐酸、碱，隔音，环保，施工简便，是取代传统墙体外保温和加气砌块的理想产品。目前，发泡砌块以发泡混凝土砌块为主，主要采用粉煤灰、细河砂和水泥等为原料，加入发泡剂、活化剂和无机复合矿物等改性组分，制备出轻质砌块。而发泡石膏砌块的研究仍较为有限，本发明专利利用双氧水发泡制备磷石膏轻质砌块，发泡成本低、工艺简单，符合墙体材料发展的新方向，有较大的应用前景。
中国专利CN201210264276.1公布了一种发泡石膏砌块及其制造方法，发泡石膏砌块由石膏物料、引气剂和水制备而成，具有耐水性好、强度高、隔音效果好、不易开裂等优点，但发泡成本高、制备工艺较为复杂。中国专利CN201310134654.9公布了低密高强发泡石膏，主要由石膏粉、橡胶聚合物胶乳、淀粉、表面活性剂、发泡剂等组成，具有体积密度小、强度高、重量轻、保温隔热等优点，但耐水性差，强度低。中国专利CN201410192734.4公布了一种发泡石膏分块现浇墙的制作方法及装置，其产品节能环保、质量安全可靠、工艺简捷、装置先进、生产效率高，但产品本身性能不佳。本发明专利一种双氧水发泡磷石膏轻质砌块及其制备方法，产品具有轻质保温、凝结时间快、早期强度高、软化系数高等优点，制备工艺简单，有效利用工业废弃物，绿色环保。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种双氧水发泡磷石膏轻质砌块及其制备方法，所得产品具有轻质保温、凝结时间快、早期强度高、软化系数高等优点，制备工艺简单，有效利用工业废弃物，绿色环保。
解决本发明技术问题所采用的技术方案：一种双氧水发泡磷石膏轻质砌块，其组分及重量份含量包括：磷高强石膏60-80份、粉煤灰10-30份、生石灰1-5份、双氧水1-5份、轻集料2-8份、纤维2-8份、硬脂酸钙0.5-2份、激发剂0.1-0.5份、缓凝剂0.05-0.25份、保水剂0.05-0.15份。
按上述方案，所述的磷高强石膏的细度以0.125mm方孔筛筛余量百分数计，筛余量不大于5％，强度等级达α50以上。
按上述方案，所述粉煤灰为一级粉煤灰、二级粉煤灰中的一种或两种按任意配比的混合物；所述生石灰中CaO含量大于90％，细度80-150目；所述双氧水为质量分数30％的双氧水。
按上述方案，所述轻集料为玻化微珠，细度50-100目，容重50-100Kg/m3，导热系数0.03-0.045W/(m·K)。
按上述方案，所述纤维为聚丙烯纤维，长度5-15mm。
按上述方案，所述硬脂酸钙的细度以0.075mm方孔筛筛余量百分数计，筛余量不大于1％。
按上述方案，所述激发剂为MnO2。
按上述方案，所述缓凝剂为柠檬酸钠、柠檬酸、石膏专用蛋白质类缓凝剂中的一种或几种按任意配比的混合物。
按上述方案，所述保水剂为羧甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚一种或两种按任意配比的混合物，其粘度10万MPa·s。
所述的双氧水发泡磷石膏轻质砌块的制备方法：包括有以下步骤：
(1)称料、干混，按配方称取磷高强石膏、粉煤灰、生石灰、轻集料、纤维、激发剂、硬脂酸钙、缓凝剂、保水剂，在搅拌机中干混25-35s，使物料均匀分散；
(2)加水搅拌，按水灰比0.35-0.40加水，快搅2min、慢搅1min、静置25-35s；
(3)双氧水发泡，加入质量分数30％的双氧水，快搅10-20s；
(4)注模成型，将搅拌后的浆体迅速注入模具中成型。
本发明采用双氧水做发泡剂制备磷石膏轻质砌块，双氧水在MnO2的催化作用下，能够生成水和氧气，从而达到发泡的效果，其反应方程式如下：
掺入生石灰，一方面可以使双氧水的发泡过程在碱性环境中进行，可以提高其发泡效率，另一方面可以提供CaO，在水化过程中与粉煤灰、石膏发生反应，生成C-S-H凝胶、钙矾石等水化产物，提高制品的强度和耐水性；掺入硬脂酸钙，硬脂酸钙本身为憎水剂，可以进一步提高所制备的轻质砌块的耐水性，从而解决石膏制品本身耐水性差的问题；掺入玻化微珠作为轻集料，进一步实现石膏砌块的轻质化，制备性能优良的石膏轻质砌块。
本发明的有益效果是：⑴轻质保温，干密度300-600Kg/m3，导热系数均0.1W/(m·K)；⑵凝结时间快、早期强度高，初凝时间小于100min，2h抗压强度可达80％以上；⑶软化系数高，软化系数可达0.7以上；(4)制备工艺简单，有效利用工业废弃物，绿色环保。所制备出双氧水发泡磷石膏轻质砌块满足GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》中各等级优等品的要求。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例提供一种双氧水发泡磷石膏轻质砌块及其制备方法。本发明实施例所用磷基高强石膏为市售，细度以0.125mm方孔筛筛余量百分数计，筛余量不大于5％，强度等级达α50以上；所述粉煤灰为一级粉煤灰、二级粉煤灰中的一种或两种按任意配比的混合物；所述生石灰中CaO含量大于90％，细度80-150目；所述双氧水为质量分数30％的双氧水；所述轻集料为玻化微珠，细度50-100目，容重50-100Kg/m3，导热系数0.03-0.045W/(m·K)；所述纤维为聚丙烯纤维，长度5-15mm；所述硬脂酸钙的细度以0.075mm方孔筛筛余量百分数计，筛余量不大于1％；所述激发剂为MnO2；所述缓凝剂为柠檬酸钠、柠檬酸、石膏专用蛋白质类缓凝剂中的一种或几种按任意配比的混合物；所述保水剂为羧甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚一种或两种按任意配比的混合物，其粘度10万MPa·s。
实施例1
一种双氧水发泡磷石膏轻质砌块及其制备方法，其组分及重量份含量包括：
磷高强石膏70份、一级粉煤灰20份、生石灰2份、双氧水2份、玻化微珠4份、聚丙烯纤维4份、硬脂酸钙0.5份、MnO2 0.2份、柠檬酸钠0.25份、羧甲基纤维素醚0.1份。
制备方法为：(1)称料、干混，按配方称取磷高强石膏、一级粉煤灰、生石灰、玻化微珠、聚丙烯纤维、硬脂酸钙、MnO2、柠檬酸钠、羟丙基甲基纤维素醚，在搅拌机中干混25s，使物料均匀分散；(2)加水搅拌，按水灰比0.37加水，快搅2min、慢搅1min、静置25s；(3)双氧水发泡，加入质量分数30％的双氧水，快搅15s,；(4)注模成型，将搅拌后的浆体迅速注入模具中成型。
所制备出双氧水发泡磷石膏轻质砌块满足GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》中各等级优等品的要求，下同。
实施例2
一种双氧水发泡磷石膏轻质砌块及其制备方法，其组分及重量份含量包括：
磷高强石膏68份、二级粉煤灰20份、生石灰2份、双氧水3份、玻化微珠5份、聚丙烯纤维5份、硬脂酸钙1.0份、MnO2 0.35份、柠檬酸0.1份、柠檬酸钠0.15份、羟丙基甲基纤维素醚0.05份。
制备方法为：(1)称料、干混，按配方称取磷高强石膏、二级粉煤灰20份、生石灰、玻化微珠、聚丙烯纤维、MnO2、硬脂酸钙、柠檬酸、柠檬酸钠、羟丙基甲基纤维素醚，在搅拌机中干混35s，使物料均匀分散；(2)加水搅拌，按水灰比0.38加水，快搅2min、慢搅1min、静置35s；(3)双氧水发泡，加入质量分数30％的双氧水，快搅20s,；(4)注模成型，将搅拌后的浆体迅速注入模具中成型。
实施例3
一种双氧水发泡磷石膏轻质砌块及其制备方法，其组分及重量份含量包括：
磷高强石膏75份、一级粉煤灰5份、二级粉煤灰9份、生石灰3份、双氧水4份、玻化微珠4份、聚丙烯纤维4份、硬脂酸钙1.0份、MnO2 0.45份、SC缓凝剂0.1份、羟丙基甲基纤维素醚0.1份
制备方法为：(1)称料、干混，按配方称取磷高强石膏、一级粉煤灰、二级粉煤灰、生石灰、玻化微珠、聚丙烯纤维、MnO2、硬脂酸钙、SC缓凝剂、羟丙基甲基纤维素醚，在搅拌机中干混30s，使物料均匀分散；(2)加水搅拌，按水灰比0.37加水，快搅2min、慢搅1min、静置30s；(3)双氧水发泡，加入质量分数30％的双氧水，快搅10s,；(4)注模成型，将搅拌后的浆体迅速注入模具中成型。
实施例4
一种双氧水发泡磷石膏轻质砌块及其制备方法，其组分及重量份含量包括：
磷高强石膏65、二级粉煤灰20份、生石5份、双氧水5份、玻化微珠2份、聚丙烯纤维8份、硬脂酸钙2.0份、MnO2 0.5份、SC缓凝剂0.05份、羟丙基甲基纤维素醚0.15份
制备方法为：(1)称料、干混，按配方称取磷高强石膏、二级粉煤灰、生石灰、玻化微珠、聚丙烯纤维、MnO2、硬脂酸钙、SC缓凝剂、羟丙基甲基纤维素醚，在搅拌机中干混30s，使物料均匀分散；(2)加水搅拌，按水灰比0.38加水，快搅2min、慢搅1min、静置30s；(3)双氧水发泡，加入质量分数30％的双氧水，快搅15s；(4)注模成型，将搅拌后的浆体迅速注入模具中成型。
实施例5
一种双氧水发泡磷石膏轻质砌块及其制备方法，其组分及重量份含量包括：
磷高强石膏80、二级粉煤灰10份、生石1份、双氧水1份、玻化微珠8份、聚丙烯纤维2份、硬脂酸钙1.0份、MnO2 0.1份、SC缓凝剂0.1份、羟丙基甲基纤维素醚0.05份
制备方法为：(1)称料、干混，按配方称取磷高强石膏、二级粉煤灰、生石灰、玻化微珠、聚丙烯纤维、MnO2、硬脂酸钙、SC缓凝剂、羟丙基甲基纤维素醚，在搅拌机中干混30s，使物料均匀分散；(2)加水搅拌，按水灰比0.35加水，快搅2min、慢搅1min、静置30s；(3)双氧水发泡，加入质量分数30％的双氧水，快搅10s,；(4)注模成型，将搅拌后的浆体迅速注入模具中成型。
实施例6
一种双氧水发泡磷石膏轻质砌块及其制备方法，其组分及重量份含量包括：
磷高强石膏60、二级粉煤灰30份、生石2份、双氧水3份、玻化微珠4份、纤维4份、硬脂酸钙1.0份、MnO2 0.3份、SC缓凝剂0.05份、羟丙基甲基纤维素醚0.05份
制备方法为：(1)称料、干混，按配方称取磷高强石膏、二级粉煤灰、生石灰、玻化微珠、聚丙烯纤维、MnO2、硬脂酸钙、SC缓凝剂、羟丙基甲基纤维素醚，在搅拌机中干混30s，使物料均匀分散；(2)加水搅拌，按水灰比0.40加水，快搅2min、慢搅1min、静置30s；(3)双氧水发泡，加入质量分数30％的双氧水，快搅15s；(4)注模成型，将搅拌后的浆体迅速注入模具中成型。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双氧水发泡磷石膏轻质砌块，其组分及重量份含量包括：磷高强石膏60-80份、粉煤灰10-30份、生石灰1-5份、双氧水1-5份、轻集料2-8份、纤维2-8份、硬脂酸钙0.5-2份、激发剂0.1-0.5份、缓凝剂0.05-0.25份、保水剂0.05-0.15份。
2.根据权利要求1所述的双氧水发泡磷石膏轻质砌块，其特征在于：所述的磷高强石膏的细度以0.125mm方孔筛筛余量百分数计，筛余量不大于5％，强度等级达α50以上。
3.根据权利要求1所述的双氧水发泡磷石膏轻质砌块，其特征在于：所述粉煤灰为一级粉煤灰、二级粉煤灰中的一种或两种按任意配比的混合物；所述生石灰中CaO含量大于90％，细度80-150目；所述双氧水为质量分数30％的双氧水。
4.根据权利要求1所述的双氧水发泡磷石膏轻质砌块，其特征在于：所述轻集料为玻化微珠，细度50-100目，容重50-100Kg/m3，导热系数0.03-0.045W/(m·K)。
5.根据权利要求1所述的双氧水发泡磷石膏轻质砌块，其特征在于：所述纤维为聚丙烯纤维，长度5-15mm。
6.根据权利要求1所述的双氧水发泡磷石膏轻质砌块，其特征在于：所述硬脂酸钙的细度以0.075mm方孔筛筛余量百分数计，筛余量不大于1％。
7.根据权利要求1所述的双氧水发泡磷石膏轻质砌块，其特征在于：所述激发剂为MnO2。
8.根据权利要求1所述的双氧水发泡磷石膏轻质砌块，其特征在于：所述缓凝剂为柠檬酸钠、柠檬酸、石膏专用蛋白质类缓凝剂中的一种或几种按任意配比的混合物。
9.根据权利要求1所述的双氧水发泡磷石膏轻质砌块，其特征在于：所述保水剂为羧甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚一种或两种按任意配比的混合物，其粘度10万MPa·s。
10.权利要求1所述的双氧水发泡磷石膏轻质砌块的制备方法：包括有以下步骤：
(1)称料、干混，按配方称取磷高强石膏、粉煤灰、生石灰、轻集料、纤维、激发剂、硬脂酸钙、缓凝剂、保水剂，在搅拌机中干混25-35s，使物料均匀分散；
(2)加水搅拌，按水灰比0.35-0.40加水，快搅2min、慢搅1min、静置25-35s；
(3)双氧水发泡，加入质量分数30％的双氧水，快搅10-20s；
(4)注模成型，将搅拌后的浆体迅速注入模具中成型。
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