CN117567125A - 一种可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块，制备方法包括以下步骤：混合料的制备、待蒸压砌块的制备、蒸压处理、养护及表面处理。本发明的有益效果是：通过磷渣脱水、研磨的方法制备以半水石膏为主要成分的磷石膏粉末；得到的水泥改性磷渣蒸压砌块具有抗裂、防腐、耐水等特点，适用于建筑施工，且生产过程不产生废水及新的污染物，形成一种可推广的磷石膏综合利用途径。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块。
背景技术
现阶段大量磷石膏仍被作为固体废弃物堆积或掩埋。现有技术中通过磷石膏制备建筑石膏具有以下问题：1)相较于利用石膏矿直接制备石膏，其工艺成本较高，经济效益不佳，因此难以广泛运用；2)现有技术中磷石膏制备建筑石膏时产生大量的废水，不可避免地会产生新的污染物。
因此，为了将磷渣作为建材的基质材料，实现固体废弃物的资源化利用，提升对磷石膏的消纳量，降低新污染物产生，有必要研究一种新型的磷渣制备的建筑石膏，对磷渣中磷石膏资源的利用重点推广。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块。
这种可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块的制备方法，包括以下步骤：
S1：混合料的制备：将磷渣脱水干燥后研磨得到磷石膏粉，将磷石膏粉和水拌和均匀后，添加碱激发剂调整PH值大于9，然后继续加入硅酸盐水泥熟料和外加剂得到混合料；
S2：待蒸压砌块的制备：将混合料浇注模具中，振捣后静置凝固，脱模得到待蒸压砌块；
S3：蒸压处理：将得到的待蒸压砌块堆码后在150±20℃下高温蒸压8～12h，将蒸压处理后的砌块在相对湿度100％环境中静置，使其冷却至室温；
S4：养护及表面处理：将蒸压处理后的砌块在相对湿度大于80％环境中放置5～7天，最后在砌块表面喷涂防水涂料，得到水泥改性磷渣蒸压砌块。
作为优选，步骤S1中，步骤S1中，磷渣脱水干燥的具体方法为，对磷渣进行煅烧得到无水石膏，再将无水石膏转化为α型半水石膏，或者将磷渣在170～190℃下干燥转化为β型半水石膏；将半水石膏研磨后过筛，保留粒径小于250μm的部分作为磷石膏粉使用。
作为优选，步骤S1中，磷石膏粉中半水石膏的含量大于等于85％，当通过磷渣得到的磷石膏粉中半水石膏的有效含量小于85％，则添加半水石膏粉使磷石膏粉中半水石膏的有效含量大于等于85％。
作为优选，步骤S1中，所述混合料中磷石膏粉与硅酸盐水泥熟料的质量比为9:5～10:4，所述混合料的含水率为25～30％。
作为优选，步骤S1中，所述碱激发剂为NaOH和NaHCO3中的至少一种，碱激发剂质量占比为1.5～2.0％。
作为优选，步骤S1中，所述外加剂包括减水剂和憎水剂，每1kg混合料中减水剂用量为1.5～3g；每1kg混合料中憎水剂用量为1.2～2g。
作为优选，步骤S1中，在混合料中加入纤维材料，纤维材料为聚丙烯纤维或植物纤维，纤维材料用量为0.5～1.2kg/m3。
作为优选，步骤S2中，使用混合料对脱模得到的待蒸压砌块的表面进行修补。
可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块，由上述任一所述方法得到的。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种由磷渣直接制备石膏砌块的方法，通过磷渣脱水、研磨的方法制备以半水石膏为主要成分的磷石膏粉末；得到的水泥改性磷渣蒸压砌块具有抗裂、防腐、耐水等特点，适用于建筑施工，且生产过程不产生废水及新的污染物，形成一种可推广的磷石膏综合利用途径。
附图说明
附图1为一种可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例一
作为一种实施例，这种可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块的制备方法，包括以下步骤：
S1：混合料的制备：对磷渣进行煅烧得到无水石膏，再将无水石膏转化为α型半水石膏，或者将磷渣在170～190℃下干燥转化为β型半水石膏；将半水石膏研磨后过筛，保留粒径小于250μm的部分作为磷石膏粉使用。磷渣煅烧制备的磷石膏粉中CaSO4有效含量为88.9％。
将磷石膏粉和水拌和均匀后，添加碱激发剂调整PH值大于9，然后继续加入硅酸盐水泥熟料和外加剂得到混合料；混合料为100份磷石膏粉、50份硅酸盐水泥熟料，5份碱激发剂，120份水和2份的复合外加剂，碱激发剂中包括火碱3份、小苏打2份，混合料pH＝9.1。
所述外加剂包括减水剂和憎水剂，具体为所述减水剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂粉末，所述憎水剂为聚硅氧烷粉末，减水剂和憎水剂各0.1份。还可以在混合料中加入纤维材料，纤维材料为聚丙烯纤维或植物纤维，纤维材料用量为0.5～1.2kg/m3。
S2：待蒸压砌块的制备：将混合料浇注模具中，快速振捣30s后静置凝固，脱模得到待蒸压砌块；所述待蒸压砌块表面不应有掉角、裂纹、空洞等明显缺陷，使用混合料对脱模得到的待蒸压砌块的表面进行修补。
S3：蒸压处理：将得到的待蒸压砌块堆码后在150±20℃下高温蒸压8～12h，将蒸压处理后的砌块在相对湿度100％环境中静置，使其冷却至室温；
S4：养护及表面处理：将蒸压处理后的砌块在相对湿度大于80％环境中放置5～7天，最后在砌块表面喷涂有机硅防水剂，得到水泥改性磷渣蒸压砌块。
实施例二
作为另一种实施例，本实施例二使用和实施例一中相同的方法，但是将碱激发剂的用量提升到4份碱激发剂，使混合料的pH值达到9.5，制备得到水泥改性磷渣蒸压砌块。
对比例一
作为另一种实施例，本对比例一使用和实施例一中相同的方法，但是将混合料中磷石膏粉和硅酸盐水泥熟料的用料均设为75份，即提升硅酸盐水泥熟料的用量，并设置碱激发剂为5份火碱，制备得到水泥改性磷渣蒸压砌块。
对比例二
作为另一种实施例，本对比例二使用和对比例一中相同的方法，并在此基础上额外添加聚丙烯纤维1kg/m3，制备得到水泥改性磷渣蒸压砌块。
对比例三
作为一种对比例，使用和实施例一中相同的方法，但是通过在磷石膏中额外添加了超细SiO2粉末作为杂质，将磷石膏粉中CaSO4有效含量降至63.9％，制备得到水泥改性磷渣蒸压砌块。
对比例四
作为另一种对比例，本对比例四使用和实施例一中相同的方法，但是设置混合料中包括130份磷石膏粉和20份硅酸盐水泥熟料，即硅酸盐水泥熟料的含量低于本方法中的有效范围，制备得到水泥改性磷渣蒸压砌块。
对比例五
作为另一种对比例，本对比例五使用和实施例一中相同的方法，并在对比例四的基础上进一步降低硅酸盐水泥熟料的含量至极限值，即设置混合料中不添加硅酸盐水泥熟料，而是设置150份磷石膏粉，制备得到水泥改性磷渣蒸压砌块。
对比例六
作为另一种对比例，本对比例六使用和实施例一中相同的方法，但是步骤S1中不添加碱激发剂，使混合料的pH值低于9，具体为8.2，制备得到水泥改性磷渣蒸压砌块。
对比例七
作为另一种对比例，本对比例七使用和实施例一中相同的方法，但是步骤S4中砌块表面未喷涂有机硅防水剂，制备得到水泥改性磷渣蒸压砌块。
对比例八
作为另一种对比例，本对比例八使用和实施例五中相同的方法，且不光不在砌块表面喷涂有机硅防水剂，还不添加憎水剂，制备得到水泥改性磷渣蒸压砌块。
实施案例一和二，对比案例一至八中的石膏砌块制备方法均相同，不同的是材料配比，所用磷渣原料为同一批次，使磷渣煅烧制备的磷石膏粉中CaSO4有效含量一致。
将以上实施例及对比例所得磷石膏砌块按照标准《JC/T698-2010石膏砌块》、《GB/T17669.3-1999建筑石膏力学性能的测定》进行物理、力学性能的测试；按照《JC474-2008砂浆、混凝土防水剂》进行防水性能的测试；按照《JGJ/T447-2018烧结保温砌块应用技术标准》进行导热系数的测试，测试结果见下表。
由上表可以看出：本发明提供的所述水泥改性磷石膏砌块具有优良的抗压强度和抗折强度，以及极低的吸水率，导热系数也远小于磷石膏本身的导热系数。
对比实施例一和实施例二可知，提高碱激发剂用量，可以在程度内提高本产品的抗压强度和抗折强度。
对比实施例一和对比例一可知，在保持水灰比不变的条件下，采用硅酸盐水泥熟料替代部分磷石膏可以较大幅度地提高本产品的抗压强度、弹性模量和抗折强度。
对比实施例一和对比例二可知，增加纤维材料可以提高本产品的抗压强度，并大幅提高本产品的抗折强度。
对比实施例一和对比例三可知，当磷石膏粉中的石膏含量不满足要求时，砌块的抗压强度和抗折强度明显降低，换言之，本发明提出的石膏含量配比保证了砌块的抗压强度和抗折强度。
对比实施例一和对比例四可知，保持水灰比不变的条件下，采用磷石膏替代部分硅酸盐水泥熟料，将使本产品的抗压强度、弹性模量和抗折强度明显降低。对比实施例一和对比例7可知，仅采用磷石膏，而不添加水泥时，本产品的抗压强度、弹性模量和抗折强度进一步降低。
对比实施例一和对比例六可知，未进行碱激发时，本产品的抗压强度、弹性模量和抗折强度将显著降低。
对比实施例一和对比例七可知，砌块表面未喷涂有机硅防水剂时，本产品的吸水率明显增加。对比实施例一和对比例八可知，当未添加憎水剂，且砌块表面未喷涂有机硅防水剂时，本产品的吸水率进一步增大。
综上所述，本发明所提供的技术方案具有优越性。
需要说明的，实施例二、对比例一至八中与实施例一相同或相似的部分可相互参考，在本申请中不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
Claims (9)
1.一种可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：混合料的制备：将磷渣脱水干燥后研磨得到磷石膏粉，将磷石膏粉和水拌和均匀后，添加碱激发剂调整PH值大于9，然后继续加入硅酸盐水泥熟料和外加剂得到混合料；
S2：待蒸压砌块的制备：将混合料浇注模具中，振捣后静置凝固，脱模得到待蒸压砌块；
S3：蒸压处理：将得到的待蒸压砌块堆码后在150±20℃下高温蒸压8～12h，将蒸压处理后的砌块在相对湿度100％环境中静置，使其冷却至室温；
S4：养护及表面处理：将蒸压处理后的砌块在相对湿度大于80％环境中放置5～7天，最后在砌块表面喷涂防水涂料，得到水泥改性磷渣蒸压砌块。
2.根据权利要求1所述的可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块的制备方法，其特征在于，步骤S1中，磷渣脱水干燥的具体方法为，对磷渣进行煅烧得到无水石膏，再将无水石膏转化为α型半水石膏，或者将磷渣在170～190℃下干燥转化为β型半水石膏；将半水石膏研磨后过筛，保留粒径小于250μm的部分作为磷石膏粉使用。
3.根据权利要求2所述的可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块的制备方法，其特征在于，步骤S1中，磷石膏粉中半水石膏的含量大于等于85％，当通过磷渣得到的磷石膏粉中半水石膏的有效含量小于85％，则添加半水石膏粉使磷石膏粉中半水石膏的有效含量大于等于85％。
4.根据权利要求1所述的可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述混合料中磷石膏粉与硅酸盐水泥熟料的质量比为9:5～10:4，所述混合料的含水率为25～30％。
5.根据权利要求1所述的可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述碱激发剂为NaOH和NaHCO3中的至少一种，碱激发剂质量占比为1.5～2.0％。
6.根据权利要求1所述的可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述外加剂包括减水剂和憎水剂，每1kg混合料中减水剂用量为1.5～3g；每1kg混合料中憎水剂用量为1.2～2g。
7.根据权利要求1所述的可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块的制备方法，其特征在于，步骤S1中，在混合料中加入纤维材料，纤维材料为聚丙烯纤维或植物纤维，纤维材料用量为0.5～1.2kg/m3。
8.根据权利要求1所述的可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块的制备方法，其特征在于，步骤S2中，使用混合料对脱模得到的待蒸压砌块的表面进行修补。
9.可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块，其特征在于，由权利要求1至8中任一所述方法得到的。
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| CN202311559871.2A CN117567125A (zh) | 2023-11-22 | 2023-11-22 | 一种可用于露天环境的水泥改性磷渣蒸压砌块 |
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2023
- 2023-11-22 CN CN202311559871.2A patent/CN117567125A/zh active Pending
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