CN111268988A - 一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料及其制备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料及其制备，该边坡砌块材料包括以下重量百分比的原料组分：磷石膏组分4‑10％；矿渣组分4‑5％；水泥组分3‑4％；细集料组分30‑40％；粗集料组分45‑50％；促凝组分1.5‑2％；减水剂组分0.05‑0.1％；防水组分0.05‑0.1％。与现有技术相比，本发明制备的边坡砌块材料具有免激发、免煅烧、高耐水等优点，其3d抗压强度大于10MPa，28d抗压强度大于20MPa，24h吸水率小于3％，软化系数大于0.75，冻融循环F30质量损失小于2％。

Description

一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料及其制备

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料及其制备。

背景技术

路基边坡作为道路的重要组成部分，其稳定与防护一直是道路建设中的关键与难点，其结果直接影响到了路基乃至道路的工程质量以及耐久程度，是施工过程中必加考虑的影响因素。传统边坡砌块材料采用混凝土砌块护坡外还常采用浆砌石、干砌石等型式，随着块石价格与技术工人工资的增长，以及块石资源的缺乏，这些型式护坡的建设成本增长显著，这类护坡型式不仅会浪费大量既有资源和建设成本，而且会对生态环境带来严重不良影响。为此，探寻既能满足护坡稳定性要求，同时生态环保的护坡砌块材料已刻不容缓。随着我国建设步伐的加快，混凝土原材料资源的消耗量也与日俱增，节约资源和能源，发展绿色可持续混凝土愈发受到相关专家和学者的重视。绿色可持续混凝土的具体特点如下：一是能够降低水泥的消耗；二是能减少碎石、砂子等不可再生拌合料；三是能发挥自身性能优势，取得更好的工程效果和经济效益。

与此同时，随着我国磷复肥工业近年来的迅猛发展，产生了越来越多的磷石膏等工业固体废弃物，由于磷石膏所含有害杂质种类多、净化成本高，深度开发利用的技术尚不成熟，利用途径狭窄。将磷石膏煅烧制备得到的半水磷石膏是一种气硬性胶凝材料，耐水性差，并且因为颜色灰暗而装饰性差，应用受限。而通常使用磷石膏与水泥矿渣等复合可制备得到的复合胶凝材料，并且使用了碱性激发剂等材料，但这种复合胶凝材料同样存在凝结时间超长，早期强度极低，并且软化系数低，耐水性差等缺点。因此，若能将磷石膏应用于制备生产能正常凝结硬化的高耐水免煅烧边坡砌块材料，不仅能够很大程度地降低生产边坡砌块的成本，而且能够有效拓宽磷石膏的利用途径，极大提高磷石膏的综合利用率。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料及其制备。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提出了一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，包括以下重量百分比的原料组分：

进一步的，所述的磷石膏组分为二水磷石膏，其选自原状二水磷石膏、烘干二水磷石膏或磨细二水磷石膏等中的一种或几种的复配。其中，所述的原状二水磷石膏为任意磷石膏堆场中直接取样的磷石膏，配比计算中应扣除其中所含水分。

所述的烘干二水磷石膏为所述的原状二水磷石膏50℃烘干并过60目筛所得二水磷石膏且不含半水磷石膏或无水磷石膏。

所述的磨细二水磷石膏为所述的烘干磷石膏在球磨机中磨细所得，细度大于100目。

进一步的，所述的矿渣选自S95级、S105级或S115级磨细粒化高炉矿渣中的一种或几种的复配；更优选的，矿渣细度大于200目。

进一步的，所述的水泥组分选自PO325、PO425或PO525级等硅酸盐水泥中的一种或几种的复配；更进一步的，水泥细度大于200目。

进一步的，所述的细集料组分为粒径小于4.75mm的河砂、机制砂或石英砂等粗砂、中砂、细砂中的一种或几种的复配；更进一步的，其细度模数2.5-2.9。

进一步的，所述的粗集料组分为粒径大于4.75mm的碎石或卵石等大小石子中的一种或几种的复配；更进一步的，小石子粒径小于10mm，大石子粒径为10-20mm。

进一步的，所述的促凝组分选自425级硫铝酸盐水泥、525级硫铝酸盐水泥、和CA50级高铝水泥、粉体零水硅酸钠或粉体偏铝酸钠等材料中的一种或几种的复配；更进一步的，促凝组分中，硫铝酸盐水泥和高铝水泥细度大于200目，粉体零水硅酸钠和粉体偏铝酸钠纯度大于95％。促凝组分的掺入可缩短体系凝结时间，其掺量越大，越可促进水化反应的发生，凝结时间越短。

进一步的，所述的减水剂组分选自粉状聚羧酸高性能减水剂或萘系减水剂中的一种或几种的复配；更进一步的，减水率大于30％。

进一步的，所述的防水组分选自硅烷、甲基硅油或羟基硅油中的一种或几种的复配。

本发明的技术方案之二提出了一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料的制备方法，称取各原料组分倒入搅拌机中搅拌混合均匀，即得到目的产物。

本发明的高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料养护制度：砌块材料成型后，可采用自然养护、标准养护、蒸汽养护、热水养护等。

本发明的高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料在应用到实际工程时，按实际需求调整各组分掺量即可。

本发明的特点为不使用激发剂、磷石膏无需煅烧、耐水性好；其硬化机理是充分利用未经煅烧的磷石膏中主要成分为二水硫酸钙的特点，与矿渣、水泥发生反应生成水硬性钙矾石结晶体，与为水化的磷石膏桥接形成框架，矿渣和水泥水化反应生成的C-S-H凝胶填充于框架的空隙，密实整个体系结构。此外，还采用添加促凝组分的方式调节凝结时间，如硫铝酸盐水泥或高铝水泥促凝组分与硅酸盐水泥相互作用，产生促凝效果，可在较大程度上抵消磷对体系的缓凝作用，实现不掺激发剂的情况下制备高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料。同时，还采用添加防水组分增加耐水性，如掺入甲基硅油或硅烷，产生憎水效果，实现低吸水率。

最终实现了所制备的边坡砌块材料的3d抗压强度大于10MPa，28d抗压强度大于20MPa，24h吸水率小于3％，软化系数大于0.75，冻融循环F30质量损失小于2％。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以下实施例的免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，由磷石膏组分、水泥组分、矿渣组分、细集料组分、粗集料组分、促凝组分和减水剂组分组成，通过在搅拌机中搅拌3-10分钟混合均匀制得。其中力学性能试验参照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行；吸水率参照JT/T 1148-2017《公路工程水泥混凝土制品边坡砌块》进行；软化系数参考JC/T698-2010《石膏砌块》进行；抗冻性参照JT/T 1148-2017《公路工程水泥混凝土制品边坡砌块》进行。

以下实施例和对比例使用原材料除特别说明以外均为：

磷石膏组分为：烘干二水磷石膏；

矿渣组分：S105级磨细粒化高炉矿渣；

水泥组分：PO525级硅酸盐水泥；

细集料组分：河砂和石英砂复配，河砂与石英砂质量比为8:2；

粗集料组分：大、小石子复配，大石子与小石子质量比为6:4；

促凝组分：硫铝酸盐水泥和高铝水泥复配，硫铝酸盐水泥与高铝水泥质量比为8:2；

防水剂组分：甲基硅油。

实施例1：

免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，各组分重量百分比如下：

混合均匀即可制成高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料；按水固比0.08加水搅拌均匀后施工。该配方的基本性能为：3d抗压强度18MPa，7d抗压强度24MPa，28d抗压强度30MPa，软化系数82％，24h吸水率1.2％，冻融循环F30质量损失率0.4％，符合JT/T 1148-2017《公路工程水泥混凝土制品边坡砌块》对C30级边坡砌块力学性能、吸水率和抗冻性要求。

实施例2：

免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，各组分重量百分比如下：

混合均匀即可制成高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料；按水固比0.08加水搅拌均匀后施工。该配方的基本性能为：3d抗压强度15MPa，7d抗压强度22MPa，28d抗压强度28MPa，软化系数80％，24h吸水率1.4％，冻融循环F30质量损失率0.6％，符合JT/T 1148-2017《公路工程水泥混凝土制品边坡砌块》对C25级边坡砌块力学性能、吸水率和抗冻性要求。

实施例3：

免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，各组分重量百分比如下：

混合均匀即可制成高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料；按水固比0.08加水搅拌均匀后施工。该配方的基本性能为：3d抗压强度12MPa，7d抗压强度16MPa，28d抗压强度22MPa，软化系数76％，24h吸水率1.6％，冻融循环F30质量损失率1.1％，符合JT/T 1148-2017《公路工程水泥混凝土制品边坡砌块》对C20级边坡砌块力学性能、吸水率和抗冻性要求。

实施例4：

免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，各组分重量百分比如下：

混合均匀即可制成高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料；按水固比0.08加水搅拌均匀后施工。该配方的基本性能为：3d抗压强度14MPa，7d抗压强度21MPa，28d抗压强度27MPa，软化系数79％，24h吸水率1.5％，冻融循环F30质量损失率0.5％，符合JT/T 1148-2017《公路工程水泥混凝土制品边坡砌块》对C25级边坡砌块力学性能、吸水率和抗冻性要求。

对比例1：

混合均匀按水固比0.08加水搅拌均匀后施工。该配方的基本性能为：3d抗压强度3MPa，7d抗压强度14MPa，28d抗压强度29MPa，软化系数80％，24h吸水率1.5％，冻融循环F30质量损失率0.6％。

对比例1相对于实施例1，其余条件不变，但未加入促凝组分，3d强度较低。

对比例2：

免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，各组分重量百分比如下：

混合均匀按水固比0.08加水搅拌均匀后施工。该配方的基本性能为：3d抗压强度13MPa，7d抗压强度21MPa，28d抗压强度25MPa，软化系数69％，24h吸水率7％，冻融循环F30质量损失率2％。

对比例2相对于实施例2，未加入防水组分，吸水率较高，软化系数较低。

对比例3：

对比例3中促凝组分仅为所述的高铝水泥；

免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，各组分重量百分比如下：

混合均匀按水固比0.08加水搅拌均匀后施工。该配方的基本性能为：3d抗压强度12MPa，7d抗压强度15MPa，28d抗压强度18MPa，软化系数73％，24h吸水率3％，冻融循环F30质量损失率1.9％。

对比例3相对于实施例3，其余条件不变，但促凝组分仅为高铝水泥，28d强度较低，吸水率较高。

对比例4：

对比例4所使用促凝组分仅为所述的偏铝酸钠；

免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，各组分重量百分比如下：

混合均匀按水固比0.08加水搅拌均匀后施工。该配方的基本性能为：3d抗压强度9MPa，7d抗压强度12MPa，28d抗压强度19MPa，软化系数77％，24h吸水率4％，冻融循环F30质量损失率3％。

对比例4相对于实施例4，其余条件不变，但促凝组分仅为偏铝酸钠，28d强度更低，吸水率更高，冻融循环质量损失率更大。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料组分：

2.根据权利要求1所述的一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，其特征在于，所述的磷石膏组分为二水磷石膏，其选自原状二水磷石膏、烘干二水磷石膏或磨细二水磷石膏中的一种或几种的复配。

3.根据权利要求1所述的一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，其特征在于，所述的矿渣选自S95、S105或S115磨细粒化高炉矿渣中的一种或几种的复配。

4.根据权利要求1所述的一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，其特征在于，所述的水泥组分选自PO325、PO425或PO525水泥中的一种或几种的复配。

5.根据权利要求1所述的一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，其特征在于，所述的细集料组分为粒径小于4.75mm的河砂、机制砂或石英砂中的一种或几种的复配。

6.根据权利要求1所述的一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，其特征在于，所述的粗集料组分为粒径大于4.75mm的碎石或卵石中的一种或几种的复配。

7.根据权利要求1所述的一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，其特征在于，所述的促凝组分选自硫铝酸盐水泥、高铝水泥、硅酸钠或偏铝酸钠中的一种或几种的复配。

8.根据权利要求1所述的一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，其特征在于，所述的减水剂组分选自粉状聚羧酸高性能减水剂或萘系减水剂中的一种或几种的复配。

9.根据权利要求1所述的一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料，其特征在于，所述的防水组分选自硅烷、甲基硅油或羟基硅油中的一种或几种的复配。

10.如权利要求1-9任一所述的一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料的制备方法，其特征在于，称取各原料组分倒入搅拌机中搅拌混合均匀，即得到目的产物。