CN116041026A - 一种磷石膏轻集料混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磷石膏资源化利用技术领域，尤其涉及一种磷石膏轻集料混凝土及其制备方法。本发明提供了一种磷石膏轻集料混凝土，按照质量份数计，包括胶凝材料30～50份、骨料120～160份和水13～18份；所述胶凝材料为磷石膏水泥；所述骨料包括磷石膏轻集料和机制砂。所述磷石膏轻集料混凝土具有较高的产品质量，同时能够避免新的污染物排放。
Description
技术领域
本发明涉及磷石膏资源化利用技术领域，尤其涉及一种磷石膏轻集料混凝土及其制备方法。
背景技术
目前，国内外处理和利用磷石膏的主要途径有：用于水泥工业，如制硫酸联产水泥、水泥缓凝剂；生产石膏建材制品，如石膏粉，石膏板、石膏砌块、免烧砖、吸声板等；生产化工原料，如硫酸铵和硫酸钾，硫酸钙晶须；用作土壤改良剂等。尽管磷石膏的利用途径很多，但受多方面因素的影响，以上利用方法均未得到大幅度推广和应用。例如，磷石膏由于其中的二水硫酸钙的含量波动范围大，残留磷、硫、氟的含量多，对磷石膏利用产品造成较多的质量问题，同时，对磷石膏先进行除杂处理后再进行利用，虽然可以有效提高综合利用产品的质量，但是必然会提高产品的生产成本。同时会带来新的污染物排放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磷石膏轻集料混凝土及其制备方法，所述磷石膏轻集料混凝土具有较高的产品质量，同时能够避免新的污染物排放。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种磷石膏轻集料混凝土，按照质量份数计，包括胶凝材料30～50份、骨料120～160份和水13～18份；
所述胶凝材料为磷石膏水泥；
所述骨料包括磷石膏轻集料和机制砂。
优选的，所述磷石膏水泥包括质量比为(40～50)：(35～45)：10：(2～5)的磷石膏、矿渣粉、石灰石粉和硅酸盐水泥。
优选的，所述磷石膏水泥还包括外加剂，所述外加剂与磷石膏的质量比为(0～1.5)：100；
所述外加剂包括聚羧酸减水剂。
优选的，所述磷石膏为生石灰改性处理后的磷石膏。
优选的，所述生石灰改性处理后的磷石膏中砷的质量百分含量≤0.005％，镉的质量百分含量≤0.001％，铅的质量百分含量≤0.02％，铬的质量百分含量≤0.05％，汞的质量百分含量≤0.0005％。
优选的，所述磷石膏轻集料和机制砂的质量比为(2.4～2.6):1；
所述机制砂的细度模数为2.4，平均粒径为0.45mm。
优选的，所述磷石膏轻集料的结构包括由内到外依次设置的磷石膏陶粒、过硫磷石膏矿渣水泥包裹层和普通硅酸盐水泥包裹层。
优选的，所述磷石膏轻集料的制备过程包括以下步骤：
将磷石膏、矿粉、电石渣、水泥熟料、电杆余浆和水混合，依次进行第一造粒和第一凝结后，采用过硫磷石膏矿渣水泥进行第一包裹造粒后，进行第二凝结；采用普通硅酸盐水泥进行第二包裹造粒后，进行养护，得到所述磷石膏轻集料。
优选的，所述过硫磷石膏矿渣水泥包括磷石膏、矿渣粉和水泥；
所述磷石膏、矿渣粉和水泥的质量比为(4～5)：(5.5～6.5)：(0.5～0.7)。
本发明还提供了上述技术方案所述的磷石膏轻集料混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将胶凝材料、碎石和水混合后，依次进行成型、养护和脱模，得到所述磷石膏轻集料混凝土。
本发明提供了一种磷石膏轻集料混凝土，按照质量份数计，包括胶凝材料30～50份、骨料120～160份和水13～18份；所述胶凝材料为磷石膏水泥；所述骨料包括磷石膏轻集料和机制砂。本发明所述胶凝材料采用磷石膏水泥符合可持续发展战略，将磷石膏水泥及磷石膏轻集料应用到混凝土及其制品中，不仅能够消耗大量的磷石膏，减少磷石膏堆存带来的污染；降低硅酸盐水泥及碎石用量，减少不可再生资源的开采量，同时还能够改善传统混凝土的性能，整个生产及应用流程节能减排、减污降耗，发挥良好的经济性与环保性作用。另外，磷石膏轻集料混凝土中的凝胶材料和部分骨料均采用磷石膏复合其他材料制备，能最大发挥出磷石膏的微膨胀性、保水性，因此相对于普通硅酸盐混凝土而言，本发明所制备的磷石膏轻集料混凝土不易干缩开裂、保水性好；本发明所述磷石膏轻集料混凝土拥有良好的可雕塑性，更进一步的通过混凝土内部骨料中磷石膏轻集料不同粒径的颗粒级配，可以实现磷石膏轻集料混凝土内部独特的球形纹理(如图1所示)，在制备雕塑混凝土中具有优秀的艺术价值(如图3所示)；由于磷石膏轻集料比普通碎石要轻，因此制备的磷石膏轻集料混凝土容重比普通混凝土要轻15～20％，轻集料混凝土的变形比普通混凝土大，弹性模量较小，约为同级别普通混凝土的50％～70％，制成的构件受力后挠度较大。因极限应变大，有利于改善构筑物的抗震性能或抵抗动荷载能力。
附图说明
图1为本发明所述的磷石膏轻集料混凝土内部的球形纹理；
图2为本发明所述的磷石膏轻集料的外观形貌；
图3为本发明所述的磷石膏轻集料雕塑艺术混凝土。
具体实施方式
本发明提供了一种磷石膏轻集料混凝土，按照质量份数计，包括胶凝材料30～50份、骨料120～160份和水13～18份；
所述胶凝材料为磷石膏水泥；
所述骨料包括磷石膏轻集料和机制砂。
在本发明中，若无特殊说明，所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
按照质量份数计，本发明所述的磷石膏轻集料混凝土包括30～50份的胶凝材料，优选为30～48份，更优选为40～48份。
在本发明中，所述胶凝材料优选为磷石膏水泥；所述磷石膏水泥优选包括质量比为(40～50)：(35～45)：10：(2～5)的磷石膏、矿渣粉、石灰石粉和硅酸盐水泥，更优选包括45：(37～42)：10：(3～5)的磷石膏、矿渣粉、石灰石粉和硅酸盐水泥，最优选包括45：(37～40)：10：(4～5)的磷石膏、矿渣粉、石灰石粉和硅酸盐水泥。在本发明中，所述磷石膏水泥还优选包括外加剂，所述外加剂与磷石膏的质量比优选为(0～1.5)：100，更优选为(0.5～1)：100，最优选为1：100；所述外加剂优选包括聚羧酸减水剂。
在本发明中，所述磷石膏优选为生石灰改性处理后的磷石膏。在本发明中，所述生石灰改性处理后的磷石膏中砷的质量百分含量优选≤0.005％，镉的质量百分含量优选≤0.001％，铅的质量百分含量优选≤0.02％，镉的质量百分含量优选≤0.001％，铅的质量百分含量优选≤0.02％，铬的质量百分含量优选≤0.05％，汞的质量百分含量优选≤0.0005％。
在本发明中，所述矿渣粉的粒径优选为20～120μm，更优选为25～80μm，最优选为25～40μm。
在本发明中，所述石灰石粉的粒径优选为60～140μm，更优选为60～110μm，最优选为60～90μm。
在本发明中，所述硅酸盐水泥的粒径优选为80μm。
以所述胶凝材料的质量份数为基准，本发明所述的磷石膏轻集料混凝土包括120～160份的骨料，优选为130～150份，更优选为150份。
在本发明中，所述骨料优选包括磷石膏轻集料和机制砂；所述磷石膏轻集料和机制砂的质量比优选为(2.4～2.6):1，最优选为2.5:1。所述磷石膏轻集料的粒径优选为0～19.5mm，并具有连续级配。所述机制砂的平均粒径优选为0.45mm，细度模数优选为2.4。
在本发明中，所述磷石膏轻集料的结构优选包括由内到外依次设置的磷石膏陶粒、过硫磷石膏矿渣水泥包裹层和普通硅酸盐水泥包裹层(外观形貌如图2所示)。
在本发明中，所述磷石膏轻集料的制备过程优选包括以下步骤：将磷石膏、矿粉、电石渣、水泥熟料、电杆余浆和水混合，依次进行第一造粒和第一凝结后，采用过硫磷石膏矿渣水泥进行第一包裹造粒后，进行第二凝结；采用普通硅酸盐水泥进行第二包裹造粒后，进行养护，得到所述磷石膏轻集料。
在本发明中，所述磷石膏、矿粉、电石渣、水泥熟料和电杆余浆的质量比优选为88:5:1.5:4.5:1。
在本发明中，所述混合优选包括：
将磷石膏和电石渣混合，进行改性陈化，得到改性后的磷石膏；
将所述改性后的磷石膏、矿粉、水泥熟料、电杆余浆和水混合。
本发明将磷石膏和电石渣混合，进行改性陈化，得到改性后的磷石膏。
本发明对所述磷石膏没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的磷石膏即可。在本发明的具体实施例中，按质量百分比计，所述磷石膏中二水硫酸钙的质量百分含量为86.7％，满足GB/T 23456-2018《磷石膏》国家标准二级指标。磷石膏化学分析各组分质量百分比为：二氧化硅6.89wt％，三氧化二铝0.2wt％，三氧化二铁0.48wt％，氧化钙28.98wt％，氧化镁0.12wt％，三氧化硫40.19wt％，五氧化二磷0.95wt％，氟0.29wt％和烧失量20.2wt％。在本发明中，所述磷石膏中相关组分的分析和计算方法优选参考GB/T5484-2012《石膏化学分析方法》。
在本发明中，所述电石渣的pH值优选为12.5。所述电石渣优选为采用电石水解制备乙炔产生的废渣。所述电石渣中氢氧化钙的质量百分含量优选≥80％。
进行混合前，本发明优选对所述磷石膏进行粉磨处理，本发明对所述粉磨处理的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程使制备得到的磷石膏的粒径达到80μm以下即可。
进行混合前，本发明还优选对所述电石渣依次进行干燥和研磨；本发明对所述干燥和研磨的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程并使研磨后的电石渣的细度满足400目的要求即可。
本发明对所述混合的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程并混合均匀即可。
在本发明中，所述改性陈化优选为在室温环境下进行静置。所述改性陈化的时间优选为3～6天，更优选为4～5天。
得到改性后的磷石膏后，本发明将所述改性后的磷石膏、矿粉、水泥熟料、电杆余浆和水混合。
在本发明中，所述矿粉优选符合GB18046-2008用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉中规定的S95级标准。所述电杆余浆的pH值优选为12.46，所述电杆余浆优选包括37wt％的氧化钙，25.49wt％的二氧化硅和6.37wt％的三氧化二铝。所述电杆余浆优选为环形混凝土电杆在生产离心过程中排出的固体废弃物。本发明对所述水泥熟料没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的水泥熟料即可。
本发明对所述混合没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
本发明对所述第一造粒的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
本发明对所述第一凝结的条件没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的条件进行即可。在本发明的具体实施例中，所述第一凝结的时间为16h。
在本发明中，进行所述第一包裹造粒时，所述磷石膏和过硫磷石膏矿渣水泥的质量比优选为(18～35):1，更优选为(22～33):1，最优选为32.5:1。
在本发明中，所述过硫磷石膏矿渣水泥优选包括磷石膏、矿渣粉和水泥；所述磷石膏、矿渣粉和水泥的质量比优选为(4～5)：(5.5～6.5)：(0.5～0.7)，更优选为4.6:6.37:0.63。本发明对所述胶凝材料中的磷石膏、矿渣粉和水泥的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类即可。在本发明的具体实施例中，所述水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥。在本发明的具体实施例中，所述矿渣粉满足GB/T 18046和GB/T 8074中7d活性指数和28d活性指数的要求。
本发明对所述第一包裹造粒的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述第二凝结的时间优选为24h。
在本发明中，进行第二包裹造粒时，所述磷石膏和普通硅酸盐水泥的质量比优选为(50～200):1，更优选为(100～200):1，最优选为200:1。
本发明对所述第二包裹造粒的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
本发明对所述养护的条件没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的条件进行即可。在本发明的具体实施例中，所述养护的时间为45天。
以所述胶凝材料的质量份数计，本发明所述磷石膏轻集料混凝土包括13～18份的水，优选为13～15份，更优选为15份。
本发明还提供了上述技术方案所述的磷石膏轻集料混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将胶凝材料、碎石和水混合后，依次进行成型、养护和脱模，得到所述磷石膏轻集料混凝土。
本发明对所述混合、成型、养护和脱模的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
下面结合实施例对本发明提供的磷石膏轻集料混凝土及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
磷石膏轻集料混凝土：胶凝材料30份，骨料150份和水15份；
胶凝材料的制备方法：
将144kg粒径为80μm的生石灰改性处理后的磷石膏(砷的质量百分含量≤0.005％，镉的质量百分含量≤0.001％，铅的质量百分含量≤0.02％，铬的质量百分含量≤0.05％，汞的质量百分含量≤0.0005％)、111kg粒径为60μm的矿渣粉、30kg粒径为80μm的石灰石粉和15kg粒径为75μm的硅酸盐水泥(种类为P.O42.5)混合，得到所述胶凝材料；
所述骨料包括质量比为2.5：1的磷石膏轻集料(粒径为0～19.5mm，连续级配)和机制砂(平均粒径0.45mm，细度模数为2.4)；
磷石膏轻集料的制备方法：
将176kg的磷石膏(主要成分二水硫酸钙含量为86.7％，满足GB/T23456-2018《磷石膏》国家标准二级指标。磷石膏化学分析各组分质量百分比为：二氧化硅6.89％，三氧化二铝0.2％，三氧化二铁0.48％，氧化钙28.98％，氧化镁0.12％，三氧化硫40.19％，五氧化二磷0.95％，氟0.29％和烧失量20.2％)进行粉磨处理后和经过依次进行的干燥和研磨的电石渣(pH值为12.5，采用电石水解制备乙炔产生的废渣，氢氧化钙含量在80％以上，细度满足400目的要求)混合后，在室温环境下静置改性陈化5天，得到改性后的磷石膏；将所述改性后的磷石膏与10kg矿渣粉、3kg电石渣、9kg水泥熟料、2kg电杆余浆和7kg水混合，进行造粒后凝结16h后，和20kg过硫磷石膏矿渣水泥(质量比为4.6：6.37：0.63的磷石膏、矿渣粉和P.O 42.5普通硅酸盐水泥)混合进行第一包裹造粒后凝结24h，和10kg P.O42.5硅酸盐水泥混合进行第二包裹造粒后养护45天，得到磷石膏轻集料；
磷石膏轻集料混凝土的制备方法：
将所述胶凝材料、骨料和水混合后依次进行成型(成型的条件为均匀搅拌后置于100×100×100mm三联和150×150×300mm模具中机械振捣密实)和养护(标准养护条件，即：28天内温度在20+2℃，湿度不低于95％)，脱模，得到所述磷石膏轻集料混凝土(C15)。
实施例2
磷石膏轻集料混凝土：胶凝材料35份，骨料143份和水17份；
胶凝材料的制备方法：
将168kg粒径为80μm的生石灰改性处理后的磷石膏(砷的质量百分含量≤0.005％，镉的质量百分含量≤0.001％，铅的质量百分含量≤0.02％，铬的质量百分含量≤0.05％，汞的质量百分含量≤0.0005％)、130kg粒径为60μm的矿渣粉、35kg粒径为80μm的石灰石粉和17kg粒径为80μm的硅酸盐水泥(种类为P.O 42.5)混合，得到所述胶凝材料；
所述骨料包括质量比为2.5：1的磷石膏轻集料(粒径为0～19.5mm，连续级配)和机制砂(平均粒径0.45mm，细度模数为2.4)。
磷石膏轻集料的制备方法：
由实施例1中相同的方法得到磷石膏轻集料；
磷石膏轻集料混凝土的制备方法：
由实施例1中相同的方法得到所述磷石膏轻集料混凝土(C20)。
实施例3
磷石膏轻集料混凝土：胶凝材料40份，骨料140.3份和水14.7份；
胶凝材料的制备方法：
将192kg粒径为80μm的生石灰改性处理后的磷石膏(砷的质量百分含量≤0.005％，镉的质量百分含量≤0.001％，铅的质量百分含量≤0.02％，铬的质量百分含量≤0.05％，汞的质量百分含量≤0.0005％)、160kg粒径为60μm的矿渣粉、40kg粒径为80μm的石灰石粉和20kg粒径为80μm的硅酸盐水泥(种类为P.O42.5)混合，得到所述胶凝材料；所述外加剂为聚羧酸减水剂1.6kg；
所述骨料包括质量比为2.5：1的磷石膏轻集料(粒径为0～19.5mm，连续级配)和机制砂(平均粒径0.45mm，细度模数为2.4)；
磷石膏轻集料的制备方法：
将168kg的磷石膏(主要成分二水硫酸钙含量为86.7％，满足GB/T23456-2018《磷石膏》国家标准二级指标。磷石膏化学分析各组分质量百分比为：二氧化硅6.89％，三氧化二铝0.2％，三氧化二铁0.48％，氧化钙28.98％，氧化镁0.12％，三氧化硫40.19％，五氧化二磷0.95％，氟0.29％和烧失量20.2％)进行粉磨处理后和经过依次进行的干燥和研磨的电石渣(pH值为12.5，采用电石水解制备乙炔产生的废渣，氢氧化钙含量在80％以上，细度满足400目的要求)混合后，在室温环境下静置改性陈化5天，得到改性后的磷石膏；将所述改性后的磷石膏与14kg矿粉、3kg电石渣、11kg水泥熟料、3kg电杆余浆和7kg水混合，进行造粒后凝结16h后，和20kg过硫磷石膏矿渣水泥(质量比为4.6：6.37：0.63的磷石膏、矿渣粉和P.O 42.5普通硅酸盐水泥)混合进行第一包裹造粒后凝结24h，和10kg P.O 42.5普通硅酸盐水泥混合进行第二包裹造粒后养护45天，得到磷石膏轻集料；
磷石膏轻集料混凝土的制备方法：
将所述胶凝材料、外加剂、骨料和水混合后依次进行成型(成型的条件为均匀搅拌后置于100×100×100mm三联和150×150×300mm模具中机械振捣密实)和养护(标准养护条件，即：28天内温度在20+2℃，湿度不低于95％)，脱模，得到所述磷石膏轻集料混凝土(C25)。
实施例4
磷石膏轻集料混凝土：胶凝材料45份，骨料135份和水15.1份；
胶凝材料的制备方法：
由实施例1中相同的方法得到改性后的磷石膏；
将216kg粒径为80μm的所述改性后的磷石膏、167kg粒径为60μm的矿渣粉、45kg粒径为80μm的石灰石粉和22kg粒径为80μm的硅酸盐水泥(种类为P.O42.5)混合，得到所述胶凝材料；所述外加剂为聚羧酸减水剂1.8kg；
所述骨料包括质量比为2.5：1的磷石膏轻集料(粒径为0-19.5mm，连续级配)和机制砂(平均粒径0.45mm)；
磷石膏轻集料的制备方法：
由实施例3中相同的方法得到磷石膏轻集料；
磷石膏轻集料混凝土的制备方法：
由实施例3中相同的方法得到所述磷石膏轻集料混凝土(C30)。
实施例5
磷石膏轻集料混凝土：胶凝材料48份，骨料132份和水15.1份；
胶凝材料的制备方法：
由实施例1中相同的方法得到改性后的磷石膏；
将222kg粒径为80μm的所述改性后的磷石膏、186kg粒径为60μm的矿渣粉、48kg粒径为80μm的石灰石粉和24kg粒径为80μm的硅酸盐水泥(种类为P.O42.5)混合，得到所述胶凝材料；所述外加剂为聚羧酸减水剂1.92kg；
所述骨料包括质量比为2.5：1的磷石膏轻集料(粒径为0-19.5mm，连续级配)和机制砂(平均粒径0.45mm)；
磷石膏轻集料的制备方法：
将150kg的磷石膏(种类及改性处理方式同实施例1)混合后，在室温环境下静置改性陈化5天，得到改性后的磷石膏；将所述改性后的磷石膏与22kg矿粉、3kg电石渣、21kg水泥熟料、4kg电杆余浆和7kg水混合，进行造粒后凝结16h后，和20kg过硫磷石膏矿渣水泥(质量比为4.6：6.37：0.63的磷石膏、矿渣粉和P.O 42.5普通硅酸盐水泥)混合进行第一包裹造粒后凝结24h，和10kg P.O 42.5普通硅酸盐水泥混合进行第二包裹造粒后养护45天，得到磷石膏轻集料；
磷石膏轻集料混凝土的制备方法：
由实施例3中相同的方法得到所述磷石膏轻集料混凝土(C35)。
实施例6
磷石膏轻集料混凝土：胶凝材料48份，骨料131.9份和水15份；
胶凝材料的制备方法：
由实施例1中相同的方法得到改性后的磷石膏；
将216kg粒径为80μm的所述改性后的磷石膏、192kg粒径为60μm的矿渣粉、48kg粒径为80μm的石灰石粉和24kg粒径为80μm的硅酸盐水泥(种类为P.O42.5)混合，得到所述胶凝材料；所述外加剂为聚羧酸减水剂1.92kg；
所述骨料包括质量比为2.5：1的磷石膏轻集料(粒径为0-19.5mm，连续级配)和机制砂(平均粒径0.45mm)；
磷石膏轻集料的制备方法：
由实施例5中相同的方法得到磷石膏轻集料；
磷石膏轻集料混凝土的制备方法：
由实施例3中相同的方法得到所述磷石膏轻集料混凝土(C35)。
实施例7
磷石膏轻集料混凝土：胶凝材料48份，骨料132份和水15.1份；
胶凝材料的制备方法：
由实施例1中相同的方法得到改性后的磷石膏；
将201kg粒径为80μm的所述改性后的磷石膏、207kg粒径为60μm的矿渣粉、48kg粒径为80μm的石灰石粉和24kg粒径为80μm的硅酸盐水泥(种类为P.O42.5)混合，得到所述胶凝材料；所述外加剂为聚羧酸减水剂1.92kg；
所述骨料包括质量比为2.5：1的磷石膏轻集料(粒径为0-19.5mm，连续级配)和机制砂(平均粒径0.45mm)；
磷石膏轻集料的制备方法：
由实施例5中相同的方法得到磷石膏轻集料；
磷石膏轻集料混凝土的制备方法：
由实施例3中相同的方法得到所述磷石膏轻集料混凝土(C35)。
实施例8
磷石膏轻集料混凝土：胶凝材料50份，骨料136份和水14份；
胶凝材料的制备方法：
由实施例1中相同的方法得到改性后的磷石膏；
将200kg粒径为80μm的所述改性后的磷石膏、225kg粒径为60μm的矿渣粉、50kg粒径为80μm的石灰石粉和25kg粒径为80μm的硅酸盐水泥(种类为P.O42.5)混合，得到所述胶凝材料；所述外加剂为聚羧酸减水剂2kg；
所述骨料包括质量比为2.2：1的磷石膏轻集料(粒径为0-19.5mm，连续级配)和机制砂(平均粒径0.45mm)；
磷石膏轻集料的制备方法：
将150kg的磷石膏(种类及改性处理方式同实施例1)混合后，在室温环境下静置改性陈化5天，得到改性后的磷石膏；将所述改性后的磷石膏与25kg矿粉、3kg电石渣、20kg水泥熟料、2kg电杆余浆和7kg水混合，进行造粒后凝结16h后，和20kg过硫磷石膏矿渣水泥(质量比为4.6：6.37：0.63的磷石膏、矿渣粉和P.O 42.5普通硅酸盐水泥)混合进行第一包裹造粒后凝结24h，和10kg P.O 42.5普通硅酸盐水泥混合进行第二包裹造粒后养护45天，得到磷石膏轻集料；
磷石膏轻集料混凝土的制备方法：
由实施例3中相同的方法得到所述磷石膏轻集料混凝土(C40)。
对比例1～6
将市面所售的商品砼(普通混凝土，强度等级为C15、C20、C25、C30、C35、C40)依次进行成型(成型的条件为均匀搅拌后置于100×100×100mm三联和150×150×300mm模具中机械振捣密实)和养护(标准养护条件，即：28天内温度在20+2℃，湿度不低于95％)，脱模，得到普通水泥混凝土(C15、C20、C25、C30、C35、C40)，分别作为对比例1～6。
按照GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》中第5章节内容测定实施例1～8和对比例1～6中100×100×100mm混凝土试件的立方体抗压强度；
按照JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》中T0556-2005水泥混凝土棱柱体抗压弹性模量试验方法测定将实施例1～8与对比例1～6中150×150×300mm混凝土试件的弹性模量，并与GB50010-2010《混凝土结构设计规范》中表4.1.5中混凝土的弹性模量参考值进行对比。
上述测试对比结果如下表所示。
通过实施例与对比例中抗压强度与弹性模量测定数据对比可知，磷石膏轻集料混凝土在早期强度不如普通混凝土，但后期强度相当，均满足设计强度要求；磷石膏轻集料混凝土的弹性模量均低于同等强度等级的普通混凝土，极限应变大，有利于改善构筑物的抗震性能或抵抗动荷载能力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种磷石膏轻集料混凝土，其特征在于，按照质量份数计，包括胶凝材料30～50份、骨料120～160份和水13～18份；
所述胶凝材料为磷石膏水泥；
所述骨料包括磷石膏轻集料和机制砂。
2.如权利要求1所述的磷石膏轻集料混凝土，其特征在于，所述磷石膏水泥包括质量比为(40～50)：(35～45)：10：(2～5)的磷石膏、矿渣粉、石灰石粉和硅酸盐水泥。
3.如权利要求2所述的磷石膏轻集料混凝土，其特征在于，所述磷石膏水泥还包括外加剂，所述外加剂与磷石膏的质量比为(0～1.5)：100；
所述外加剂包括聚羧酸减水剂。
4.如权利要求2所述的磷石膏轻集料混凝土，其特征在于，所述磷石膏为生石灰改性处理后的磷石膏。
5.如权利要求4所述的磷石膏轻集料混凝土，其特征在于，所述生石灰改性处理后的磷石膏中砷的质量百分含量≤0.005％，镉的质量百分含量≤0.001％，铅的质量百分含量≤0.02％，铬的质量百分含量≤0.05％，汞的质量百分含量≤0.0005％。
6.如权利要求1所述的磷石膏轻集料混凝土，其特征在于，所述磷石膏轻集料和机制砂的质量比为(2.4～2.6):1；
所述机制砂的细度模数为2.4，平均粒径为0.45mm。
7.如如权利要求6所述的磷石膏轻集料混凝土，其特征在于，所述磷石膏轻集料的结构包括由内到外依次设置的磷石膏陶粒、过硫磷石膏矿渣水泥包裹层和普通硅酸盐水泥包裹层。
8.如权利要求7所述的磷石膏轻集料混凝土，其特征在于，所述磷石膏轻集料的制备过程包括以下步骤：
将磷石膏、矿粉、电石渣、水泥熟料、电杆余浆和水混合，依次进行第一造粒和第一凝结后，采用过硫磷石膏矿渣水泥进行第一包裹造粒后，进行第二凝结；采用普通硅酸盐水泥进行第二包裹造粒后，进行养护，得到所述磷石膏轻集料。
9.如权利要求8所述的磷石膏轻集料混凝土，其特征在于，所述过硫磷石膏矿渣水泥包括磷石膏、矿渣粉和水泥；
所述磷石膏、矿渣粉和水泥的质量比为(4～5)：(5.5～6.5)：(0.5～0.7)。
10.权利要求1～9任一项所述的磷石膏轻集料混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将胶凝材料、碎石和水混合后，依次进行成型、养护和脱模，得到所述磷石膏轻集料混凝土。
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2023
- 2023-02-13 CN CN202310106295.XA patent/CN116041026A/zh active Pending
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