一种以磷石膏水硬性复合胶凝材料为主的轻质保温砂浆 |
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申请号 | CN201610925989.6 | 申请日 | 2016-10-31 | 公开(公告)号 | CN106517978A | 公开(公告)日 | 2017-03-22 |
申请人 | 同济大学; | 发明人 | 孙振平; 郭二飞; 曾文波; 刘毅; 张世杰; 陈超; | ||||
摘要 | 本 发明 属于 建筑材料 技术领域,具体涉及一种以磷 石膏 水 硬性复合胶凝材料为主的轻质保温 砂浆 。本发明由磷石膏、 水泥 、 硅 灰、膨胀珍珠岩、 纤维 素醚、 缓凝剂 、 减水剂 、引气剂和砂组成。使用本发明可解决工业磷石膏废弃物的资源化高效利用问题,可有效缓解由磷石膏堆弃所造成的环境问题。所制备保温砂浆具有优异的保温 隔音 、轻质节能的特点,可广泛用于保温砂浆生产厂家转化实施。 | ||||||
权利要求 | 1.一种以磷石膏水硬性复合胶凝材料为主的轻质保温砂浆,其特征在于由磷石膏、水泥、硅灰、膨胀珍珠岩、纤维素醚、缓凝剂、减水剂、引气剂和砂组成,各组分的重量比为: |
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说明书全文 | 一种以磷石膏水硬性复合胶凝材料为主的轻质保温砂浆技术领域背景技术[0002] 磷石膏是磷酸湿法生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣,其中每生产1吨磷酸会产生(4.8-5.0)吨的磷石膏废渣。根据磷石膏分子结构中结晶水含量的不同,磷石膏又可分为二水型磷石膏和半水型磷石膏。目前,世界上采用湿法磷酸工艺年排放磷石膏高达1.5亿吨,而我国作为磷酸、磷肥生产大国,磷石膏年排放量逾2000万吨,其中大部分被堆放处理,利用率不足10%。 [0003] 到2011年底,我国磷石膏的堆积量就已超过3亿吨,带来了严重的环境问题和资源循环利用问题。自“十二五”以来,我国便出台诸多相应开发利用政策,旨在改善磷石膏综合利用率低的问题。近年来,随着磷石膏开发利用技术的进步,磷石膏资源化利用问题不断得以解决,并主要在以下三个方面得以应用:一是石膏建材方面,磷石膏制备建筑石膏进而生产各种石膏产品;二是化工方面,磷石膏制硫酸联产水泥;三是农业方面,磷石膏制硫酸钾、硫酸铵、硫酸铵钾等复合肥料。 [0004] 保温砂浆是以多种轻质骨料,配以胶凝材料,并掺合其他填料,经搅拌混合而制成的一种预制干粉砂浆。主要用于建筑外墙保温,具有施工方便、耐久性好等优点。目前,市面上所用保温砂浆主要以水泥为胶凝材料,存在耗能高、保温效果不佳等缺点。 [0005] 磷石膏基轻质保温砂浆是以磷石膏、水泥等复合胶凝体系与轻质细骨料配制而成,该项技术可实现磷石膏的资源化高效利用,解决工业磷石膏堆弃产生的环境污染问题。根据磷石膏预处理方式的不同又可将磷石膏基保温砂浆分为煅烧型和非煅烧型,由于磷石膏煅烧后所制备的保温砂浆粘结力强、保温效果好,所以国内大多对工业磷石膏废渣煅烧后加以利用。国内针对磷石膏基轻质保温砂浆的研究已形成诸多相关专利成果,发明专利: 一种磷石膏基复合保温砂浆的制备方法(CN 105084852 A),其采用煅烧型磷石膏、硅酸盐水泥、碱性激发剂和甲基纤维素复合胶凝体系与膨胀珍珠岩、聚苯乙烯泡沫、炉渣和聚硅氧烷配制而成;发明专利:一种含有玻化微珠的磷石膏基保温砂浆(CN 104163613 A),其采用煅烧型磷石膏、玻化微珠、缓凝剂和改性剂配制而成。以上述磷石膏基保温砂浆为代表的诸多专利中,所制备的保温砂浆大多存在强度不高、粘结力低、干缩性大和保温隔音效果差等缺点,不利于工业废弃磷石膏的消纳和应用。 发明内容[0006] 本发明的目的是制备一种以磷石膏水硬性复合胶凝材料为主的轻质保温砂浆。 [0007] 本发明提出的一种以磷石膏水硬性复合胶凝材料为主的轻质保温砂浆,由磷石膏、水泥、硅灰、膨胀珍珠岩、纤维素醚、缓凝剂、减水剂、引气剂和砂组成,各组分的重量比为:磷石膏 100 水泥 25-40 硅灰 25-30 膨胀珍珠岩 12-17 纤维素醚 0.03-0.09 缓凝剂 0.12-0.51 减水剂 0.30-0.85 引气剂 0.02-0.08 砂 40-51; 所述磷石膏是磷酸生产排放的固体废渣,在使用前先做如下处理: 将磷石膏固体废渣经球磨机粗粉磨,再用震击式振筛机获取直径≤ 0.3 mm的磷石膏粉末,将水加入到磷石膏中,搅拌均匀,去掉磷石膏表面杂质液体,静置陈化,除去上层清液,加入生石灰,将泥浆倒入球磨机内进行湿磨,烘干处理;将烘干的磷石膏经(107-170)℃中煅烧(2-5)h,并陈化24 h制成β型半水石膏,研磨成粉。 [0008] 各组分较佳的重量比为:磷石膏 100 水泥 30-35 硅灰 27-29 膨胀珍珠岩 13-15 纤维素醚 0.05-0.07 缓凝剂 0.25-0.40 减水剂 0.45-0.70 引气剂 0.02-0.07 砂 45-50。 [0010] 本发明中,所述硅灰为中、高品质硅灰,SiO2含量≥ 85%。 [0011] 本发明中,所述膨胀珍珠岩为堆积密度小于150 kg/m3的产品。 [0012] 本发明中,所述纤维素醚为选择甲基纤维素醚或羟甲基纤维素醚中的一种或两种。 [0014] 本发明中,所述减水剂为粉状聚羧酸系减水剂,减水率大于25%。 [0015] 本发明中,所述引气剂为粉状聚醚类引气剂。 [0016] 本发明中,所述砂为清洗过的海砂,Cl-质量含量小于等于0.06%。 [0017] 本发明提出的以磷石膏为主要成分的水硬性复合胶凝体系的制备方法,具体步骤为:按前述各重量比例称取各组份,将磷石膏、水泥、硅灰、膨胀珍珠岩、纤维素醚、缓凝剂、减水剂、引气剂和砂通过机械干拌至均匀状态。 [0018] 本发明中,对工业磷石膏采用粉碎后水洗、石灰中和等手段可去除磷石膏中的有害成分,并通过煅烧的方式将处理后的磷石膏制成β型半水石膏,研磨成粉后制成建筑石膏,获得较高的水化活性。另外,水泥和硅灰作为碱性激发剂,在保温砂浆加水后可显著激发磷石膏的胶凝性。其中硅灰作为活性极高的火山灰质材料,其细度约为水泥的(80-100) 倍,粉煤灰的(50-70) 倍,可显著提高胶凝体系活性,将原本作为惰性填料的磷石膏转变为钙矾石,为体系提供强度。膨胀珍珠岩是珍珠岩矿砂经预热,瞬时高温焙烧膨胀后制成的一种内部为蜂窝状结构的白色颗粒状材料。在磷石膏基保温砂浆中掺入一定量膨胀珍珠岩可使所制备保温砂浆获得导热系数低、保温隔音效果好、生产成本低等诸多优点。 [0019] 本发明中掺入葡萄糖酸钠或柠檬酸钠可在一定程度上延缓拌合保温砂浆加水后的凝结硬化,便于施工操作。另外,由于膨胀珍珠岩密度低,为避免保温砂浆加水后出现分层现象,掺入纤维素醚或羟甲基纤维素醚可提高胶凝体系内部粘结力,抑制膨胀珍珠岩在浆体中出现上浮的现象,提高磷石膏基保温砂浆的匀质性。聚羧酸系减水剂作为一种高性能混凝土外加剂,以粉状物掺入保温砂浆中拌合均匀,可在加水后显著提高砂浆流变性能,便于施工操作。为了进一步降低砂浆表观密度,本发明采用了聚醚类引气剂,其与聚羧酸系减水剂具有较好的适应性。另外,由于我国河砂资源的紧缺,磷石膏基保温砂浆中的骨料选用海砂,并在掺入之前需对海砂进行数次水洗以便除去海砂表面残留的大量氯离子,降低海砂对保温砂浆耐久性能的影响。 [0020] 本发明是一种以磷石膏基水硬性复合胶凝材料为主的轻质保温砂浆,在满足保温砂浆隔热隔音、轻质节能的前提下,最大限度地采用工业磷石膏固体废渣为原材料,具有很高的环境效益和社会效益。 [0021] 本发明所制备保温砂浆保温效果优异,产品轻质环保,满足我国建筑保温砂浆所要求的隔热保温、抗压强度、放射性比活度等指标,可供石膏建材生产厂或一般的保温砂浆生产厂家生产,可带来直接的经济效益。 具体实施方式[0022] 下面通过实施例具体说明本发明。 [0023] 实施例1,一种以磷石膏水硬性复合胶凝材料为主的轻质保温砂浆,按照磷石膏100,水泥25,硅灰25,膨胀珍珠岩12,纤维素醚即甲基纤维素醚0.03,缓凝剂柠檬酸钠0.12,减水剂即粉状聚羧酸系减水剂0.30,引气剂0.05,砂40的重量比配制而成。加入占本发明材料重量40%的水量制得保温砂浆,性能测试结果见表1。满足《建筑保温砂浆》(GB/T 20473- 2006)的规定。 [0024] 实施例2,一种以磷石膏水硬性复合胶凝材料为主的轻质保温砂浆,按照磷石膏100,水泥30,硅灰27,膨胀珍珠岩13,纤维素醚即甲基纤维素醚0.05,缓凝剂柠檬酸钠0.25,减水剂即粉状聚羧酸系减水剂0.45,引气剂0,.08,砂45的重量比配制而成。加入占本发明材料重量40%的水量制得保温砂浆,性能测试结果见表1。满足《建筑保温砂浆》(GB/T 20473-2006)的规定。 [0025] 实施例3,一种以磷石膏水硬性复合胶凝材料为主的轻质保温砂浆,按照磷石膏100,水泥35,硅灰29,膨胀珍珠岩15,纤维素醚即羟甲基纤维素醚0.07,缓凝剂葡萄糖酸钠 0.40,减水剂即粉状聚羧酸系减水剂0.70,引气剂0.02,砂50的重量比配制而成。加入占本发明材料重量40%的水量制得保温砂浆,性能测试结果见表1。满足《建筑保温砂浆》(GB/T 20473-2006)的规定。 [0026] 实施例4,一种以磷石膏水硬性复合胶凝材料为主的轻质保温砂浆,按照磷石膏100,水泥40,硅灰30,膨胀珍珠岩17,纤维素醚即羟甲基纤维素醚0.09,缓凝剂葡萄糖酸钠 0.51,减水剂即粉状聚羧酸系减水剂0.85,引气剂0.04,砂51的重量比配制而成。加入占本发明材料重量40%的水量制得保温砂浆,性能测试结果见表1。满足《建筑保温砂浆》(GB/T 20473-2006)的规定。 [0027]表1 实施例性能测试结果 |