CN108585730A - 一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土及其制备方法，所述高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土由以下方法制备得到：1)磷石膏球磨预处理：将磷石膏、粉煤灰、水泥、减水剂和水置于球磨罐中进行湿磨，随后筛出并进行陈化处理得到磷石膏浆体；2)高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备：将砂、石粗骨料和水加入混凝土搅拌机中进行搅拌，混合均匀后将细骨料水泥、矿粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌，搅拌均匀后缓慢加入磷石膏浆体，最后加入水和减水剂，充分搅拌后进行混凝土成型和养护，即得到高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土。本发明提供的高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土具有强度高、凝结时间短的优点，并且体积稳定性良好，不易开裂。

Description

一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备方法。

背景技术

磷石膏主要是磷酸厂、洗涤剂厂等化肥、日化领域湿法制取磷酸产生的固体废渣，其主要成分为二水硫酸钙，还含有少量的磷、氟化合物和有机物等，是一种重要的可再生石膏资源。目前磷石膏主要用于建筑石膏、水泥缓凝剂和石膏砖等，虽然磷石膏的利用途径较多，但实际利用效果并不理想，如2016年，磷石膏产生量达到7600万t，但利用量仅为2770万t，利用率只有36.5％。目前我国磷石膏堆积问题严重，不仅占用了大量土地，还会污染空气、土壤和地下水，对周边环境造成严重破坏。建筑材料行业一直对各类固体废弃物有着极大的容纳能力，并具有较好的处置效果，我国是水泥消耗大国，尤其是最近几年，每年要消耗大概25亿吨水泥，生产这些水泥要消耗大量的能源并造成极大的污染。所以科学家们提出使用磷石膏取代部分胶凝材料用于制备超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的思路，这样可以回收利用磷石膏，并有效减少在胶凝材料生产过程中所消耗的不可再生能源，降低CO₂等温室气体的排放。

但超硫磷石膏矿渣水泥混凝土存在强度低、凝结时间长、易开裂等问题。首先，这是由超硫磷石膏矿渣水泥组成所决定的，在超硫磷石膏矿渣水泥中，磷石膏不断溶解释放出SO₄ ^2-和Ca²⁺，矿粉逐渐被OH^-侵蚀释放出活性氧化铝，SO₄ ^2-、Ca²⁺与活性氧化铝发生反应生成钙矾石。钙矾石的生成并不是一次性完成的，而是一个较为缓慢的过程，由于钙矾石是体系强度的主要提供者，所以早期钙矾石生成量不足时，体系强度就会很低，且凝结时间也会长于普通水泥。而当该胶凝材料水化到一定程度具有一定强度时，由于有延迟钙矾石的继续生成，会引起局部体积膨胀，最终导致开裂。其次，磷石膏中的磷、氟和各种有机物杂质会在磷石膏基胶凝材料水化时与浆体中的钙离子发生反应生成难溶物附着在磷石膏表面阻碍磷石膏的继续溶出和水化，或减弱胶凝材料中分子间作用力，从而延长了磷石膏及其制品的凝结时间，降低了早期强度。另外，磷石膏基水泥混凝土中复掺的胶凝材料种类较多，胶凝材料团聚现象严重，这会使混凝土水化作用面积减少，具有强度的水化生成物较少，导致混凝土强度降低，还会造成胶凝材料分布不均匀、混凝土局部区域的延迟钙矾石生成量远高于其他区域，使混凝土开裂严重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种强度高、凝结时间短、体积稳定性良好的高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，所述高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土由以下方法制备得到：

1)磷石膏球磨预处理：将磷石膏、粉煤灰、水泥、减水剂和水置于球磨罐中进行湿磨，随后筛出并进行陈化处理得到磷石膏浆体；

2)高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备：将砂、石粗骨料和水加入混凝土搅拌机中进行搅拌，混合均匀后将细骨料水泥、矿粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌，搅拌均匀后缓慢加入步骤1)所得磷石膏浆体，最后加入水和减水剂，充分搅拌后进行混凝土成型和养护，即得到高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土。

按上述方案，步骤1)所述磷石膏经40±4℃烘干处理至含水率小于0.1％，平均粒径小于0.6mm。

按上述方案，步骤1)所述粉煤灰为一级灰，粒径范围为1～100μm。

按上述方案，步骤1)所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量为20％。

按上述方案，步骤1)所述粉煤灰和水泥掺入总量为磷石膏质量的1～3％，粉煤灰与水泥的质量之比为1：2。

按上述方案，步骤1)所述减水剂加入量为磷石膏、粉煤灰、水泥总质量的0.5～0.7％；步骤1)所述水的加入量为磷石膏、粉煤灰、水泥总质量的50～60％。

按上述方案，步骤2)所述砂的粒径小于5mm，石的粒径范围为5～25mm。

按上述方案，步骤2)所述矿粉为S95级矿渣粉。

按上述方案，步骤2)将砂、石粗骨料和水加入混凝土搅拌机中进行搅拌，加水量占砂石总质量的2～3％。

按上述方案，步骤2)所述水泥、矿粉与磷石膏浆体质量比为48.8～78.1：121.9～203.1：100。

按上述方案，步骤1)所述湿磨时间为20～40min。湿磨是为了得到混合均匀的磷石膏浆体，使浆体中的杂质固化反应快速进行。

按上述方案，步骤1)所述陈化处理时间为6～24h。若陈化时间过短，则无法充分除去磷石膏中的磷和氟杂质，会导致由于杂质的存在延长磷石膏基水泥混凝土的凝结时间和降低磷石膏基水泥混凝土的早期强度；若陈化时间过长，磷石膏会沉淀在浆体底部并产生硬化，在制备磷石膏基水泥混凝土时难以搅拌均匀。

按上述方案，步骤2)将砂、石粗骨料和水加入混凝土搅拌机中进行搅拌的时间为3～5min。目的是使砂、石粗骨料分散均匀，并使水能够充分润湿粗骨料表面。

按上述方案，步骤2)将细骨料水泥、矿粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌的时间为5～7min。目的是使细骨料(水泥、矿粉)充分分散并附着在粗骨料表面，使胶凝材料更好地将粗骨料胶结在一起，从而提高磷石膏基水泥混凝土的强度。

按上述方案，步骤2)高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土减水剂加入量为水泥、矿粉及磷石膏浆体中磷石膏质量之和的0.6～1％。

按上述方案，步骤2)加入水和减水剂充分搅拌的时间为5～7min。通过较长的搅拌时间使混凝土组各分均匀分布和更好地发挥作用。

按上述方案，步骤2)所得高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土中磷石膏、水泥、矿粉总用量为417～477Kg·m^-3，水胶比为0.3～0.33，石的含量为1050～1140Kg·m^-3，砂率为40％。

本发明还提供上述高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备方法，其具体步骤如下：

1)磷石膏球磨预处理：将磷石膏、粉煤灰、水泥、减水剂和水置于球磨罐中进行湿磨，随后筛出并进行陈化处理得到磷石膏浆体；

2)高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备：将砂、石粗骨料和水加入混凝土搅拌机中进行搅拌，混合均匀后将细骨料水泥、矿粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌，搅拌均匀后缓慢加入步骤1)所得磷石膏浆体，最后加入水和减水剂，充分搅拌后进行混凝土成型和养护，即得到高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土。

本发明提供的磷石膏预处理工艺可以极大地提高超硫体系磷石膏基水泥混凝土的早期强度，缩短其凝结时间。首先，磷石膏预处理工艺中将水泥与粉煤灰复掺成碱性材料，通过水泥与粉煤灰的水化作用生成氢氧化钙等，与磷石膏中的磷、氟杂质发生反应生成惰性物质，消除磷、氟杂质对胶凝材料分子间作用力的削弱作用，从而缩短了胶凝材料凝结时间的同时还可以提高超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的强度。其次磷石膏预处理工艺可以把酸性的磷石膏转变为碱性，在短时间内就能够满足矿渣水化所需要的碱度，有效提供矿渣水化的外部条件。此外少量水泥、粉煤灰的掺入可以在磷石膏浆体内形成少量水化产物晶核，再通过湿磨使得水化产物晶核均匀分布在磷石膏浆体内，由于晶核诱导效应，水化产物近程有序排列，制备磷石膏基水泥混凝土过程中加入水泥矿粉后，水化产物围绕晶核生长，从而堵塞微裂缝，填充水泥硬化体孔隙，增加硬化体致密度，最终提高磷石膏基水泥混凝土强度。而较长的陈化时间则可以保证磷石膏浆体内除杂反应和成核反应的充分进行。最后，由于粉煤灰颗粒在微观上呈球状结构，在球磨以及后续的手动搅拌过程中可以起到润滑作用，使磷石膏浆体更容易搅拌均匀，使磷石膏基水泥混凝土性能更加稳定。

本发明提供的高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土搅拌工艺通过合理的投料顺序有效地提高了磷石膏基水泥混凝土的强度。磷石膏基水泥混凝土搅拌工艺首先对砂、石表面进行润湿处理，再加入胶凝材料进行搅拌，细骨料会附着在润湿的粗骨料表面，使粗骨料表面裹上一层较低水灰比的水泥浆，达到造壳的目的。此时粗骨料不是简单地堆砌在一起，而是有高粘度水泥浆介于其间，使它流动性增强，再经过一段时间的搅拌之后，骨料分散均匀，可以有效改善砂石与水泥的粘结方式。磷石膏浆体与剩余的水及减水剂一同加入时会得到充分稀释，流动性得到提高，在搅拌机的作用下可以更好地分散开来。通过这一搅拌工艺可以极大地减少胶凝材料团聚及磷石膏分布不均匀的现象，使具有胶结作用的水化产物遍布混凝土体系，增大混凝土中胶凝材料的水化作用面积，提高混凝土强度，另外还可以使钙矾石在混凝土内部均匀生成，避免了由于混凝土局部钙矾石生成量过多导致该处严重膨胀的现象，使体系强度变高且更加稳定。

本发明的有益效果在于：1、本发明提供的高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土较其他体系磷石膏基水泥混凝土强度高、凝结时间短，并且体积稳定性良好，不易开裂；2、本发明提供的工艺较为简单，不需要特殊的材料或负责工艺，实用性强。

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。

对比例1

制备一种超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，所使用原料有：在40℃烘箱中烘干至含水率小于0.1％的磷石膏(平均粒径0.5mm)、S95级矿渣粉、华新水泥厂生产的P.O.42.5水泥、聚羧酸型减水剂(固含量20％)、粒径在5mm以下的砂、粒径5～25mm的石和水。具体制备方法步骤如下：

将8.55Kg砂、12.8Kg石和0.43Kg水加入混凝土搅拌机中搅拌3min，混合均匀后将1.14Kg磷石膏、1.43Kg水泥、3.15KgS95级矿渣粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌5min，最后加入1.72Kg水和45.8g减水剂，搅拌5min后进行混凝土成型，得到试块，再进行养护，养护方式为拆模后先放入干燥养护室养护3天，然后将试块移至标准养护室养护至28天，所得样品记为A0，并测试该超硫磷石膏矿渣水泥混凝土性能，测试结果见表2和3。

混凝土强度测试：按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)

对混凝土的各龄期的强度进行测试。

实施例1

制备一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，所使用原料有：在40℃烘箱中烘干至含水率小于0.1％的磷石膏(平均粒径0.5mm)、S95级矿渣粉、一级粉煤灰(平均粒径约20μm)、华新水泥厂生产的P.O.42.5水泥、聚羧酸型减水剂(固含量20％)、粒径在5mm以下的砂、粒径5～25mm的石和水。具体制备方法步骤如下：

1)磷石膏球磨预处理：将3000g磷石膏、20g粉煤灰、40g水泥、18.36g减水剂和1683g水置于球磨罐中进行湿磨20min，随后筛出并进行陈化处理8h得到磷石膏浆体；

2)超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备：将8.55Kg砂、12.8Kg石和0.43Kg水加入混凝土搅拌机中搅拌3min，混合均匀后将1.43Kg水泥，3.15KgS95级矿渣粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌5min，搅拌均匀后缓慢加入1.86Kg步骤1)所得磷石膏浆体，最后加入1.00Kg水和45.8g减水剂，搅拌5min后进行混凝土成型，得到试块，再进行养护，养护方式为拆模后先放入干燥养护室养护3天，然后将试块移至标准养护室养护至28天，所得样品记为A1，并测试该超硫磷石膏矿渣水泥混凝土性能，测试结果见表2和3。

实施例2

制备一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，所使用原料有：在40℃烘箱中烘干至含水率小于0.1％的磷石膏(平均粒径0.5mm)、S95级矿渣粉、一级粉煤灰(平均粒径约20μm)、华新水泥厂生产的P.O.42.5水泥、聚羧酸型减水剂(固含量20％)、粒径在5mm以下的砂、粒径5～25mm的石和水。具体制备方法步骤如下：

1)磷石膏球磨预处理：将3000g磷石膏、20g粉煤灰、40g水泥、18.36g减水剂和1683g水置于球磨罐中进行湿磨20min，随后筛出并进行陈化处理8h得到磷石膏浆体；

2)超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备：将8.55Kg砂、12.8Kg石和0.43Kg水加入混凝土搅拌机中搅拌3min，混合均匀后将1.43Kg水泥，3.00KgS95级矿渣粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌5min，搅拌均匀后缓慢加入2.09Kg步骤1)所得磷石膏浆体，最后加入0.92Kg水和45.8g减水剂，搅拌5min后进行混凝土成型，得到试块，再进行养护，养护方式为拆模后先放入干燥养护室养护3天，然后将试块移至标准养护室养护至28天，所得样品记为A2，并测试该超硫磷石膏矿渣水泥混凝土性能，测试结果见表2和3。

实施例3

制备一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，所使用原料有：在40℃烘箱中烘干至含水率小于0.1％的磷石膏(平均粒径0.5mm)、S95级矿渣粉、一级粉煤灰(平均粒径约20μm)、华新水泥厂生产的P.O.42.5水泥、聚羧酸型减水剂(固含量20％)、粒径在5mm以下的砂、粒径5～25mm的石和水。具体制备方法步骤如下：

1)磷石膏球磨预处理：将3000g磷石膏、20g粉煤灰、40g水泥、18.36g减水剂和1683g水置于球磨罐中进行湿磨20min，随后筛出并进行陈化处理8h得到磷石膏浆体；

2)超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备：将8.55Kg砂、12.8Kg石和0.43Kg水加入混凝土搅拌机中搅拌3min，混合均匀后将1.43Kg水泥，2.86KgS95级矿渣粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌5min，搅拌均匀后缓慢加入2.32Kg步骤1)所得磷石膏浆体，最后加入0.83Kg水和45.8g减水剂，搅拌5min后进行混凝土成型，得到试块，再进行养护，养护方式为拆模后先放入干燥养护室养护3天，然后将试块移至标准养护室养护至28天，所得样品记为A3，并测试该超硫磷石膏矿渣水泥混凝土性能，测试结果见表2和3。

A0～A3超硫磷石膏矿渣水泥组成如表1所示，A0～A3超硫磷石膏矿渣水泥标稠用水量和凝结时间如表2所示，配置12L超硫磷石膏矿渣水泥混凝土原料用量及强度如表3所示。

表1超硫磷石膏矿渣水泥组成

表2超硫磷石膏矿渣水泥净浆标稠用水量和凝结时间

表3超硫磷石膏矿渣水泥混凝土配比及强度

由表2可以看出，相比于对比例1所得的超硫磷石膏矿渣水泥，实施例1-3制备的超硫磷石膏矿渣水泥标稠用水量会有一定程度的降低，凝结时间也会大幅度缩短。一方面是因为球磨可以去除磷石膏中的部分杂质，减少了杂质对磷石膏溶解的阻碍作用；另一方面球磨可以通过球的撞击和研磨破坏磷石膏颗粒的板状结构，使磷石膏颗粒更加圆滑，从而改善超硫水泥的流动性能，降低超硫水泥的标稠用水量，缩短凝结时间。由表3可以看出，当水泥掺量为25％时，调整磷石膏掺量为20-25％，矿渣掺量55-50％，养护至28d混凝土强度可达到45～51MP，且混凝土表面光滑，气孔较少，没有出现开裂现象。

实施例4

制备一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，所使用原料有：在40℃烘箱中烘干至含水率小于0.1％的磷石膏(平均粒径0.5mm)、S95级矿渣粉、一级粉煤灰(平均粒径20μm)、华新水泥厂生产的P.O.42.5水泥、聚羧酸型减水剂、粒径在5mm以下的砂、粒径5～25mm的石和水。具体制备方法步骤如下：

1)磷石膏球磨预处理：将3000g磷石膏、20g粉煤灰、40g水泥、18.36g减水剂和1683g水置于球磨罐中进行湿磨30min，随后筛出并进行陈化处理6h得到磷石膏浆体；

2)超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备：将8.55Kg砂、12.8Kg石和0.43Kg水加入混凝土搅拌机中搅拌3min，混合均匀后将1.15Kg水泥，3.43KgS95级矿渣粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌5min，搅拌5min后缓慢加入1.86Kg步骤1)所得磷石膏浆体，最后加入1.00Kg水和45.8g减水剂，搅拌5min后进行混凝土成型，得到试块，再进行养护，养护方式为拆模后先放入干燥养护室养护3天，然后将试块移至标准养护室养护至28天，所得样品记为B1，并测试该超硫磷石膏矿渣水泥混凝土性能，测试结果见表5。

实施例5

制备一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，所使用原料有：在40℃烘箱中烘干至含水率小于0.1％的磷石膏(平均粒径0.5mm)、S95级矿渣粉、一级粉煤灰(平均粒径20μm)、华新水泥厂生产的P.O.42.5水泥、聚羧酸型减水剂、粒径在5mm以下的砂、粒径5～25mm的石和水。具体制备方法步骤如下：

1)磷石膏球磨预处理：将3000g磷石膏、20g粉煤灰、40g水泥、18.36g减水剂和1683g水置于球磨罐中进行湿磨30min，随后筛出并进行陈化处理6h得到磷石膏浆体；

2)超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备：将8.55Kg砂、12.8Kg石和0.43Kg水加入混凝土搅拌机中搅拌3min，混合均匀后将1.15Kg水泥，3.29KgS95级矿渣粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌5min，搅拌5min后缓慢加入2.09Kg步骤1)所得磷石膏浆体，最后加入0.92Kg水和45.8g减水剂，搅拌5min后进行混凝土成型，得到试块，再进行养护，养护方式为拆模后先放入干燥养护室养护3天，然后将试块移至标准养护室养护至28天，所得样品记为B2，并测试该超硫磷石膏矿渣水泥混凝土性能，测试结果见表5。

实施例6

制备一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，所使用原料有：在40℃烘箱中烘干至含水率小于0.1％的磷石膏(平均粒径0.5mm)、S95级矿渣粉、一级粉煤灰(平均粒径20μm)、华新水泥厂生产的P.O.42.5水泥、聚羧酸型减水剂、粒径在5mm以下的砂、粒径5～25mm的石和水。具体制备方法步骤如下：

2)磷石膏球磨预处理：将3000g磷石膏、20g粉煤灰、40g水泥、18.36g减水剂和1683g水置于球磨罐中进行湿磨30min，随后筛出并进行陈化处理6h得到磷石膏浆体；

2)超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备：将8.55Kg砂、12.8Kg石和0.43Kg水加入混凝土搅拌机中搅拌3min，混合均匀后将1.15Kg水泥，3.15KgS95级矿渣粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌5min，搅拌5min后缓慢加入2.32Kg步骤1)所得磷石膏浆体，最后加入0.83Kg水和45.8g减水剂，搅拌5min后进行混凝土成型，得到试块，再进行养护，养护方式为拆模后先放入干燥养护室养护3天，然后将试块移至标准养护室养护至28天，所得样品记为B3，并测试该超硫磷石膏矿渣水泥混凝土性能，测试结果见表5。

B1～B3超硫磷石膏矿渣水泥配比如表4所示，配置12L超硫磷石膏矿渣水泥混凝土原料用量及强度如表5所示。

表4超硫磷石膏矿渣水泥配比

表5超硫磷石膏矿渣水泥混凝土配比及强度

本实施例以磷石膏、矿粉、粉煤灰、P.O.42.5水泥、减水剂、砂和石为原材料，制备了不同配比的超硫磷石膏矿渣水泥混凝土。由表5可以看出，当水泥掺量为20％时，调整磷石膏掺量20％-25％，矿渣掺量60-55％，养护至28d混凝土强度可达到43～46MPa，且混凝土表面光滑，气孔较少，没有出现开裂现象。

实施例7

制备一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，所使用原料有：在40℃烘箱中烘干至含水率小于0.1％的磷石膏(平均粒径0.5mm)、S95级矿渣粉、一级粉煤灰、华新水泥厂生产的P.O.42.5水泥、聚羧酸型减水剂、粒径在5mm以下的砂、粒径5～25mm的石和水。具体制备方法步骤如下：

1)磷石膏球磨预处理：将3000g磷石膏、20g粉煤灰、40g水泥、18.36g减水剂和1683g水置于球磨罐中进行湿磨40min，随后筛出并进行陈化处理6h得到磷石膏浆体；

2)超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备：8.55Kg砂、12.8Kg石和0.43Kg水加入混凝土搅拌机中搅拌3min，混合均匀后将0.86Kg水泥，3.72KgS95级矿渣粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌5min，搅拌5min后缓慢加入1.86Kg步骤1)所得磷石膏浆体，最后加入1.00Kg水和45.8g减水剂，搅拌5min后进行混凝土成型，得到试块，再进行养护，养护方式为拆模后先放入干燥养护室养护3天，然后将试块移至标准养护室养护至28天，所得样品记为C1，并测试该超硫磷石膏矿渣水泥混凝土性能，测试结果见表7。

实施例8

制备一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，所使用原料有：在40℃烘箱中烘干至含水率小于0.1％的磷石膏(平均粒径0.5mm)、S95级矿渣粉、一级粉煤灰、华新水泥厂生产的P.O.42.5水泥、聚羧酸型减水剂、粒径在5mm以下的砂、粒径5～25mm的石和水。具体制备方法步骤如下：

1)磷石膏球磨预处理：将3000g磷石膏、20g粉煤灰、40g水泥、18.36g减水剂和1683g水置于球磨罐中进行湿磨40min，随后筛出并进行陈化处理6h得到磷石膏浆体；

2)超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备：8.55Kg砂、12.8Kg石和0.43Kg水加入混凝土搅拌机中搅拌3min，混合均匀后将0.86Kg水泥，3.58KgS95级矿渣粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌5min，搅拌5min后缓慢加入2.09Kg步骤1)所得磷石膏浆体，最后加入0.92Kg水和45.8g减水剂，搅拌5min后进行混凝土成型，得到试块，再进行养护，养护方式为拆模后先放入干燥养护室养护3天，然后将试块移至标准养护室养护至28天，所得样品记为C2，并测试该超硫磷石膏矿渣水泥混凝土性能，测试结果见表7。

实施例9

制备一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，所使用原料有：在40℃烘箱中烘干至含水率小于0.1％的磷石膏(平均粒径0.5mm)、S95级矿渣粉、一级粉煤灰、华新水泥厂生产的P.O.42.5水泥、聚羧酸型减水剂、粒径在5mm以下的砂、粒径5～25mm的石和水。具体制备方法步骤如下：

1)磷石膏球磨预处理：将3000g磷石膏、20g粉煤灰、40g水泥、18.36g减水剂和1683g水置于球磨罐中进行湿磨40min，随后筛出并进行陈化处理6h得到磷石膏浆体；

2)超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备：8.55Kg砂、12.8Kg石和0.43Kg水加入混凝土搅拌机中搅拌3min，混合均匀后将0.86Kg水泥，3.43KgS95级矿渣粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌5min，搅拌5min后缓慢加入2.32Kg步骤1)所得磷石膏浆体，最后加入0.83Kg水和45.8g减水剂，搅拌5min后进行混凝土成型，得到试块，再进行养护，养护方式为拆模后先放入干燥养护室养护3天，然后将试块移至标准养护室养护至28天，所得样品记为C3，并测试该超硫磷石膏矿渣水泥混凝土性能，测试结果见表7。

C1～C3超硫磷石膏矿渣水泥配比如表6所示，配置12L超硫磷石膏矿渣水泥混凝土原料用量及强度如表7所示。

表6超硫磷石膏矿渣水泥配比

表7超硫磷石膏矿渣水泥混凝土配比及强度

本实施例以磷石膏、矿粉、粉煤灰、P.O.42.5水泥、减水剂、砂和石为原材料，制备了不同配比的超硫磷石膏矿渣水泥混凝土。由表7可以看出，当水泥掺量为15％时，调整磷石膏掺量20％-25％，矿渣掺量65％-60％，养护至28d混凝土强度可达到39.72～42.48MPa，且混凝土表面光滑，气孔较少，没有出现开裂现象。

Claims (10)

1.一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，其特征在于，所述高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土由以下方法制备得到：

1)磷石膏球磨预处理：将磷石膏、粉煤灰、水泥、减水剂和水置于球磨罐中进行湿磨，随后筛出并进行陈化处理得到磷石膏浆体；

2)高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备：将砂、石粗骨料和水加入混凝土搅拌机中进行搅拌，混合均匀后将细骨料水泥、矿粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌，搅拌均匀后缓慢加入步骤1)所得磷石膏浆体，最后加入水和减水剂，充分搅拌后进行混凝土成型和养护，即得到高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土。

2.根据权利要求1所述的高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，其特征在于，步骤1)所述磷石膏经40±4℃烘干处理至含水率小于0.1％，平均粒径小于0.6mm；

所述粉煤灰为一级灰，粒径范围为1～100μm；

所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量为20％；

所述粉煤灰和水泥掺入总量为磷石膏质量的1～3％，粉煤灰与水泥的质量之比为1：2。

3.根据权利要求1所述的高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，其特征在于，步骤1)所述减水剂加入量为磷石膏、粉煤灰、水泥总质量的0.5～0.7％；步骤1)所述水的加入量为磷石膏、粉煤灰、水泥总质量的50～60％。

4.根据权利要求1所述的高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，其特征在于，步骤1)所述湿磨时间为20～40min；所述陈化处理时间为6～24h。

5.根据权利要求1所述的高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，其特征在于，步骤2)所述砂的粒径小于5mm，石的粒径范围为5～25mm；所述矿粉为S95级矿渣粉。

6.根据权利要求1所述的高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，其特征在于，步骤2)将砂、石粗骨料和水加入混凝土搅拌机中进行搅拌，加水量占砂石总质量的2～3％；步骤2)所述水泥、矿粉与磷石膏浆体质量比为48.8～78.1：121.9～203.1：100。

7.根据权利要求1所述的高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，其特征在于，步骤2)将砂、石粗骨料和水加入混凝土搅拌机中进行搅拌的时间为3～5min；步骤2)将细骨料水泥、矿粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌的时间为5～7min；步骤2)加入水和减水剂充分搅拌的时间为5～7min。

8.根据权利要求1所述的高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，其特征在于，步骤2)高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土减水剂加入量为水泥、矿粉及磷石膏浆体中磷石膏质量之和的0.6～1％。

9.根据权利要求1所述的高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，其特征在于，步骤2)所得高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土中磷石膏、水泥、矿粉总用量为417～477Kg·m^-3，水胶比为0.3～0.33，石的含量为1050～1140Kg·m^-3，砂率为40％。

10.一种权利要求1-9任一所述的高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)磷石膏球磨预处理：将磷石膏、粉煤灰、水泥、减水剂和水置于球磨罐中进行湿磨，随后筛出并进行陈化处理得到磷石膏浆体；

2)高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备：将砂、石粗骨料和水加入混凝土搅拌机中进行搅拌，混合均匀后将细骨料水泥、矿粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌，搅拌均匀后缓慢加入步骤1)所得磷石膏浆体，最后加入水和减水剂，充分搅拌后进行混凝土成型和养护，即得到高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土。