專利名稱：一種利用建筑垃圾和磷石膏制備的抹灰砂漿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種利用建筑垃圾和磷石膏制備的抹灰砂 漿。
背景技術(shù)：
抹灰砂漿作為一種常見的干混砂漿被廣泛應(yīng)用，抹灰在一般民用建筑每平方米的 建筑面積有3 5m2的內(nèi)表抹灰，有0. 15 0. 75m2的外表抹灰。其抹灰的造價(jià)約占建筑總 造價(jià)的10% 15%，從工期上看約占總工期的30% 40%，因而抹灰砂漿對(duì)建筑物造價(jià)和 能否更快地投產(chǎn)銷售有著很大地影響。在實(shí)際施工過(guò)程中，常出現(xiàn)抹灰砂漿工作性差、開裂 等問(wèn)題，生產(chǎn)抹灰砂漿時(shí)，采用的原材料大都為天然礦物，使生產(chǎn)成本高。在利用工業(yè)廢渣 方面，常因工業(yè)廢渣的活性低，而導(dǎo)致其摻量過(guò)低或抹灰砂漿性能不能達(dá)到國(guó)家的相關(guān)標(biāo) 準(zhǔn)。關(guān)于利用工業(yè)廢渣制備干混砂漿，國(guó)內(nèi)外已有大量研究報(bào)道，并有大量文獻(xiàn)，例如
王洪鎮(zhèn)等采用水泥、砂粒狀骨料、粉狀礦物摻和料和獨(dú)特的外加劑系統(tǒng)，經(jīng)合理配 制可生產(chǎn)出的極具抗裂性的抹灰砂漿產(chǎn)品，特別適用于粉刷各種輕質(zhì)材料墻體。(參見文 獻(xiàn)王洪鎮(zhèn)，建筑擾裂干粉抹灰砂漿的研制與應(yīng)用[J].化學(xué)建材，2007，(2) :38-40.)。鐘開紅等利用建筑垃圾和鋼渣來(lái)配制干混砂漿。通過(guò)大量試驗(yàn)證明在超微細(xì)化 的物理激化和復(fù)合外加劑的化學(xué)激化作用下，利用建筑垃圾微粉和鋼渣微粉復(fù)摻，可以配 制出M2. 5 M20不同強(qiáng)度等級(jí)的干混砂漿。同時(shí)建筑垃圾微粉和鋼渣微粉對(duì)砂漿的體積 穩(wěn)定性沒(méi)有不良影響(參見文獻(xiàn)鐘開紅，利用建筑垃圾和工業(yè)廢渣制備干混砂漿的研究 [J]·廣東建筑.2009，(6) :20-23·)。徐鵬針對(duì)傳統(tǒng)抹灰砂漿施工性能差、保水性差、黏結(jié)強(qiáng)度低以及易開裂等缺點(diǎn)，通 過(guò)研究保水劑、淀粉醚、憎水劑和聚丙烯纖維對(duì)抹灰砂漿性能的影響，研制了一種施工性能 好、保水性好、收縮率低、黏結(jié)強(qiáng)度高、不易開裂的新型抹灰砂漿，并對(duì)外加劑的改善機(jī)理進(jìn) 行了討論(參見文獻(xiàn)徐鵬新.型抗裂抹灰砂漿的研制[J].混凝土 .2009，(6) 106-109.)肖群芳等從研究常用墻體材料吸水特性出發(fā)，探討不同墻體材料所適用的砌筑和 抹灰砂漿性能(參見文獻(xiàn)肖群芳，李巖凌，尹帥.普通砌筑與抹灰砂漿的應(yīng)用研究[J].墻 材革新與建筑節(jié)能· 2009，(7) =54-56.)。徐州市煤矸石研究所利用干排粉煤灰、水泥、磷石膏、生石灰及激發(fā)劑、增強(qiáng)劑、 保水劑、調(diào)凝劑、膨脹珍珠巖等試制的保溫砂漿，硬化后干容重550 650kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù) 0. 104 0. 116W/m *k，抗壓強(qiáng)度2 2. 5MPa，粘結(jié)力0. 15 0. 25MPa(參見文獻(xiàn)顏承越， 張志河.粉煤灰砌筑砂漿和粉煤灰抹灰砂漿應(yīng)用實(shí)例[J].粉煤灰綜合利用.1999，(2) 65-68.)。邯鄲市第三建筑工程公司和第四建筑工程公司利用水泥粉煤灰砂= 1:1: 4的粉煤灰水泥砂漿，抹屋面找平層，砂漿抗壓強(qiáng)度10 16MPa，收縮性與基準(zhǔn)砂 漿大體相同，節(jié)約水泥37%，節(jié)約材料費(fèi)30%。(參見文獻(xiàn)顏承越，張志河.粉煤灰砌筑 砂漿和粉煤灰抹灰砂漿應(yīng)用實(shí)例[J].粉煤灰綜合利用.1999，(2) :65-68.)。
原聯(lián)邦德國(guó)工程技術(shù)人員用60%粉煤灰、10%石灰、30%水泥混合后，加水漬涂于 坑道壁上進(jìn)行老坑道加固和改造，施工方便，又節(jié)省費(fèi)用，每年用于此項(xiàng)工程的粉煤灰達(dá)20 多萬(wàn)噸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用建筑垃圾粉料替代水泥，來(lái)制備抹 灰砂漿，對(duì)于建筑垃圾高效利用和環(huán)境保護(hù)具有重要的意義。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案本發(fā)明提供的抹灰砂漿，主要由以下原料制成水泥10% 20%，改性磷石膏 20 % 30 %，建筑垃圾粉料20 % 30 %，砂30 % 40 %，激發(fā)劑3 % 5 %，均為質(zhì)量百分 比。本發(fā)明提供的上述的抹灰砂漿，其組分中還有質(zhì)量百分比為0.2% 0.6%的保 水劑，該保水劑為羥丙基甲基纖維素醚，其粘度為lOOOOOPa. S。本發(fā)明提供的上述的抹灰砂漿，其組分中還有質(zhì)量百分比為0. 0.2%的抗 裂劑，該抗裂劑為為聚丙烯纖維。所述的改性磷石膏可由磷石膏、生石灰和粉煤灰組成，它們按質(zhì)量比(7 13) (3 6) 1混合均勻后，在80°C下烘干2h，再用球磨機(jī)粉磨至比表面積3000 3500cm2/g所得到的。所述的建筑垃圾粉料可以采用由廢棄混凝土分離出的砂漿微粉，粒徑< 5mm，在球 磨機(jī)中粉磨至比表面積2500 3500cm2/g。所述的激發(fā)劑可以采用CaSO4與Na2SiO3 ·9Η20的混合物，二者質(zhì)量比為1 (2 4)。本發(fā)明提供的上述的抹灰砂漿，其制備方法包括以下步驟(1)改性磷石膏的制備將磷石膏、石灰和粉煤灰按配比混合均勻后，在80°C下烘2h，然后用球磨機(jī)粉磨 至比表面積為3000 3500cm2/g ；(2)建筑垃圾粉料的制備將廢棄混凝土進(jìn)行破碎、篩分、二次破碎，實(shí)現(xiàn)骨料和砂漿的分離，分離出砂漿的 粒徑彡5mm，在球磨機(jī)中粉磨至比表面積2500 3500cm2/g ；(3)激發(fā)劑的制備按配比將CaSO4 與 Na2SiO3 · 9H20 混合；(4)抹灰砂漿的制備將水泥、砂及上述改性磷石膏、建筑垃圾粉料、激發(fā)劑按配方稱取，然后將它們混 合均勻，粉磨至比表面積3500 4500cm2/g，得到所述抹灰砂漿；或者，將水泥、砂及上述改 性磷石膏、建筑垃圾粉料、激發(fā)劑、保水劑和抗裂劑按配方稱取，然后將它們混合均勻，粉磨 至比表面積3500 4500cm7g，得到所述抹灰砂漿。本發(fā)明還可以將上述制備的原料，先按水泥15%、改性磷石膏25%、建筑垃圾粉 料20%、砂35%、激發(fā)劑4.6%、保水劑0.3%和抗裂劑0. 1 %稱取，均為質(zhì)量百分比，然后將 它們混合均勻，粉磨至比表面積3500cm7g，得到所述抹灰砂漿。
本發(fā)明還可以將上述制備的原料，先按水泥20%、改性磷石膏20%、建筑垃圾粉 料25%、砂30%、激發(fā)劑4. 5%、保水劑0. 3%和抗裂劑0. 2%稱取，均為質(zhì)量百分比，然后將 它們混合均勻，粉磨至比表面積4500cm7g，得到所述抹灰砂漿。本發(fā)明中各原材料的作用為水泥用適量的水拌和后，熟料中的C2S、C3S, C3A禾口 C4AF立即與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，即可形成能夠粘結(jié)砂石等集料的可塑性漿體，隨后通過(guò)凝結(jié) 硬化逐漸變成具有強(qiáng)度的石柱體，并能將散粒狀材料膠接成為整體。改性磷石膏進(jìn)過(guò)研磨， 細(xì)度和顆粒形態(tài)發(fā)生了改變，二水石膏轉(zhuǎn)變?yōu)榘胨?，可以起到緩凝作用，熱處理后石?晶體的晶型結(jié)構(gòu)和礦物構(gòu)成發(fā)生改變，從而具備膠凝性能，同時(shí)改性磷石膏對(duì)石灰的消化 起抑制作用，加入改性磷石膏后，能降低石灰的消解溫度和延長(zhǎng)消化時(shí)間，限制石灰消化時(shí) 體積的膨脹。建筑垃圾粉料中含有未水化的水泥和水化產(chǎn)物等，在激發(fā)劑的作用下，與水 可以進(jìn)行水化反應(yīng)和二次水化反應(yīng)，提高體系的強(qiáng)度。砂作為集料，也和水化產(chǎn)物發(fā)生作 用，產(chǎn)生一定的強(qiáng)度。生石灰粉可代替石灰膏用于拌制抹灰砂漿，除可以節(jié)約石灰外，同時(shí) 可省去化灰池設(shè)置和生石灰塊淋制石灰膏作業(yè)，加快石灰的“熟化”時(shí)間。激發(fā)劑可以提供 SO42-和Ca2+，與溶解于液相的活性Al2O3反應(yīng)生成穩(wěn)定的鈣礬石，從而有利于Ca2+擴(kuò)散到顆 粒內(nèi)部，與內(nèi)部活性Al2O3和SiO2反應(yīng)，提高活性激發(fā)的程度。Na2SiO3 ·9Η20水解后還可提 高溶液中的0Η—濃度，促使網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的破解，加速其水化反應(yīng)。保水劑使砌筑砂漿有一定的 保水率，可以保證水泥等膠凝材料更充分的進(jìn)行水化反應(yīng)。抗裂劑能夠提高抹灰砂漿體系 的彈性，同時(shí)具有一定的保水作用，保證抹灰砂漿不會(huì)開裂。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)1.采用機(jī)械研磨和熱處理對(duì)磷石膏進(jìn)行改性，可以改變磷石膏的細(xì)度、顆粒形態(tài)、石膏的晶型結(jié)構(gòu)和礦物成分，使磷石膏具有膠凝性能，替代天然石膏，降低生產(chǎn)成本。2.采用經(jīng)過(guò)預(yù)處理后得到的由廢棄混凝土分離出的砂漿微粉，替代部分水泥，既 高效利用了建筑垃圾，又降低了生產(chǎn)成本。3.采用由CaSO4與Na2SiO3 · 9Η20組成的激發(fā)劑，可以促進(jìn)鈣礬石等水化產(chǎn)物的形 成，提高砂漿的強(qiáng)度。4.采用纖維素醚作為保水劑，可以使砂漿具有一定的保水性，保證水泥有足夠的 時(shí)間水化，提高砂漿的彈性，減少開裂，改善砂漿的工作性。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明在保證抹灰砂漿性能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的條件下，利用建筑垃圾粉料作為摻合 料，利用建筑垃圾粉料替代水泥和采用化工廠的副產(chǎn)品磷石膏替代天然石膏來(lái)制備滿足國(guó) 家標(biāo)準(zhǔn)要求的抹灰砂漿，采用激發(fā)劑對(duì)摻合料的活性進(jìn)行激發(fā)，提高摻合料的活性。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不僅僅局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例1 1.建筑垃圾微粉的制備將廢棄混凝土進(jìn)行破碎、篩分、二次破碎后，可以實(shí)現(xiàn)骨 料和砂漿的分離，砂漿粉料粒徑< 5mm，在球磨機(jī)中研磨至比表面積為3000cm2/g，化學(xué)成分 見表1。2.改性磷石膏的制備將磷石膏、生石灰和粉煤灰按質(zhì)量比12 5 1混合均勻 后，在80°C下烘干2h，再用球磨機(jī)粉磨至比表面積3000cm7g，得改性磷石膏，化學(xué)成分見表1。其中磷石膏的放射性均符合《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)的相關(guān)要求。3.激發(fā)劑為CaSO4與Na2SiO3 · 9H20按質(zhì)量比為1 4混合所得。4.按各原材料所占重量百分比為水泥15%，改性磷石膏25%，建筑垃圾粉料 20 %，砂35 %，激發(fā)劑4. 6%，保水劑0. 3%，抗裂劑0. 1 %，選取原料，將各原材料混合均 勻，得抹灰砂漿。5.上述抹灰砂漿的應(yīng)用將上述抹灰砂漿按水灰比為0.6，加水。由表2可知，砌 筑砂漿的各項(xiàng)性能滿足《蒸壓加氣混凝土用砌筑砂漿與抹面砂漿》(JC890-2001)的相關(guān)要 求。實(shí)施例2 1.建筑垃圾微粉的制備將廢棄混凝土進(jìn)行破碎、篩分、二次破碎后，可以實(shí)現(xiàn)骨 料和砂漿的分離，砂漿粉料粒徑< 5mm，在球磨機(jī)中粉磨至比表面積為3500cm2/g。2.改性磷石膏的制備將磷石膏、生石灰和粉煤灰按質(zhì)量比13 6 1混合均勻 后，在80°C下烘干2h，再用球磨機(jī)粉磨至比表面積3000cm2/g，得改性磷石膏。其中磷石膏 的放射性均符合《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)的相關(guān)要求。3.激發(fā)劑為CaSO4與Na2SiO3 · 9H20按質(zhì)量比為1 2混合所得。4.按各原材料所占重量百分比為水泥10%，改性磷石膏20%，建筑垃圾粉料 25 %，砂40 %，激發(fā)劑4. 5%，保水劑0. 3%，抗裂劑0. 2%，選取原料，將各原材料混合均 勻，得抹灰砂漿。實(shí)施例3 1.建筑垃圾微粉的制備將廢棄混凝土進(jìn)行破碎、篩分、二次破碎后，可以實(shí)現(xiàn)骨 料和砂漿的分離，砂漿粉料粒徑< 5mm，在球磨機(jī)中粉磨至比表面積為3000cm7g。2.改性磷石膏的制備將磷石膏、生石灰和粉煤灰按質(zhì)量比8 4 1混合均勻 后，在80°C下烘干2h，再用球磨機(jī)粉磨至比表面積3300cm2/g，得改性磷石膏。其中磷石膏 的放射性均符合《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)的相關(guān)要求。3.激發(fā)劑為CaSO4與Na2SiO3 · 9H20按質(zhì)量比為1 3混合所得。4.按各原材料所占重量百分比為水泥12%，改性磷石膏23%，建筑垃圾粉料 25%，砂36%，激發(fā)劑3. 7%，保水劑0. 15%，抗裂劑0. 15%，選取原料，將各原材料混合 均勻，得抹灰砂漿。實(shí)施例4 1.建筑垃圾微粉的制備將廢棄混凝土進(jìn)行破碎、篩分、二次破碎后，可以實(shí)現(xiàn)骨 料和砂漿的分離，砂漿粉料粒徑< 5mm，在球磨機(jī)中粉磨至比表面積為3300cm2/g。2.改性磷石膏的制備將磷石膏、生石灰和粉煤灰按質(zhì)量比10 6 1混合均勻 后，在80°C下烘干2h，再用球磨機(jī)粉磨至比表面積3300cm2/g，得改性磷石膏。其中磷石膏 的放射性均符合《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)的相關(guān)要求。3.激發(fā)劑為CaSO4與Na2SiO3 · 9H20按質(zhì)量比為1 2混合所得。4.按各原材料所占重量百分比為水泥16%，改性磷石膏25%，建筑垃圾粉料 20%，砂35%，激發(fā)劑3. 7%，保水劑0. 2%，抗裂劑0. 1 %，選取原料，將各原材料混合均 勻，得抹灰砂漿。實(shí)施例5
1.除實(shí)例1-4中的原料外，摻入3%的生石灰，粉磨至比表面積為3000cm2/g。2.按各原材料所占重量百分比為水泥15%，改性磷石膏22%，建筑垃圾粉料 23%，砂32%，激發(fā)劑4.6%，生石灰3%，保水劑:0. 3%，抗裂劑:0. 2%，選取原料，將各原 材料混合均勻，得抹灰砂漿。原材料的制備方法同實(shí)例1-4。實(shí)施例6 1.除實(shí)例1-4中的原料外，摻入5%的生石灰，粉磨至比表面積為3300cm2/g。2.按各原材料所占重量百分比為水泥18%，改性磷石膏20%，建筑垃圾粉料 20%，砂32%，激發(fā)劑4. 5%，生石灰5%，保水劑:0.4%，抗裂劑0. 1%，選取原料，將各原 材料混合均勻，得抹灰砂漿。原材料的制備方法同實(shí)例1-4。附表表1建筑垃圾微粉的化學(xué)分析
原、才才料 SiO^”Al2O3 Fe2O3~CaO~MgO~TiO^ SO^P^”Loss 豸雙謝及微粉~57.46~5Λ7 2A618.72~L25 0Λ7 083 ο ο""""10.86
3.04 0.94 0.15 32.27 0.062 0.025 41.94 0.584 5.76
改性磷乇霄、表2抹灰砂漿的性能
項(xiàng)目抹灰砂漿項(xiàng)目抹灰砂漿
,水泥砂漿1750抗壓強(qiáng)度水泥砂漿6.5
干密度(kg/m3)_ ,
石膏砂漿1450(MPa)石膏砂漿4.5
八一 、Pc3lW粘結(jié)強(qiáng)度 水泥砂漿>0.15
分層度(mm)水泥砂漿12, 、^ ^
(MPa) 石脣砂漿彡0.30
水泥砂漿貫入阻力達(dá)到水泥砂漿
0.5MPa時(shí)，3.8h抗凍性25 質(zhì)量損失3.5%
凝結(jié)時(shí)間(h)
‘石膏砂漿初凝2.2，終凝6.8次(％)強(qiáng)度損失12%
導(dǎo)熱系數(shù)^ ^脅水泥砂漿收縮0.06%
石嘗砂漿系1.0 收縮率 ^ , & 一 (W/m.k)_石臂砂漿收縮0.04%
權(quán)利要求
一種抹灰砂漿，其特征是該抹灰砂漿主要由以下原料制成水泥10％～20％，改性磷石膏20％～30％，建筑垃圾粉料20％～30％，砂30％～40％，激發(fā)劑3％～5％，均為質(zhì)量百分比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抹灰砂漿，其特征在于還有質(zhì)量百分比為0.2% 0.6%的保 水劑，該保水劑為羥丙基甲基纖維素醚，其粘度為lOOOOOPa. S。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抹灰砂漿，其特征在于還有質(zhì)量百分比為0. 0.2%的抗 裂劑，該抗裂劑為聚丙烯纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抹灰砂漿，其特征在于所述的改性磷石膏由磷石膏、生石灰 和粉煤灰組成，它們按質(zhì)量比(7 13) (3 6) 1混合均勻后，在80°C下烘干2h，再 用球磨機(jī)粉磨至比表面積3000 3500cm2/g所得到的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抹灰砂漿，其特征在于所述的建筑垃圾粉料為由廢棄混凝 土分離出的砂漿微粉，粒徑< 5mm，在球磨機(jī)中粉磨至比表面積2500 3500cm2/g。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抹灰砂漿，其特征在于激發(fā)劑為CaS04與Na2Si03 9H20的 混合物，二者質(zhì)量比為1 (2 4)。
7.一種抹灰砂漿的制備方法，其特征在于所述抹灰砂漿為權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利 要求所述的抹灰砂漿，其制備方法包括以下步驟(1)改性磷石膏的制備將磷石膏、石灰和粉煤灰按配比混合均勻后，在80°C下烘2h，然后用球磨機(jī)粉磨至比 表面積為3000 3500cm2/g ；(2)建筑垃圾粉料的制備將廢棄混凝土進(jìn)行破碎、篩分、二次破碎，實(shí)現(xiàn)骨料和砂漿的分離，分離出砂漿的粒徑 彡5mm，在球磨機(jī)中粉磨至比表面積2500 3500cm2/g ；(3)激發(fā)劑的制備按配比將CaS04與Na2Si03 9H20混合；(4)抹灰砂漿的制備將水泥、砂及上述改性磷石膏、建筑垃圾粉料、激發(fā)劑按配方稱取，然后將它們混合均 勻，研磨至比表面積3500 4500cm7g，得到所述抹灰砂漿，或者，將水泥、砂及上述改性磷石膏、建筑垃圾粉料、激發(fā)劑、保水劑和抗裂劑按配方稱 取，然后將它們混合均勻，粉磨至比表面積3500 4500cm2/g，得到所述抹灰砂漿。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于先按水泥15%、改性磷石膏25 %、建筑垃圾 粉料20%、砂35%、激發(fā)劑4.6%、保水劑0.3%和抗裂劑0. 1 %稱取，均為質(zhì)量百分比，然后 將它們混合均勻，粉磨至比表面積3500cm7g，得到所述抹灰砂漿。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于先按水泥20%、改性磷石膏20 %、建筑垃圾 粉料25%、砂30%、激發(fā)劑4. 5%、保水劑0. 3%和抗裂劑0. 2%稱取，均為質(zhì)量百分比，然后 將它們混合均勻，粉磨至比表面積4500cm7g，得到所述抹灰砂漿。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抹灰砂漿，該抹灰砂漿主要由以下原料制成水泥10％～20％，改性磷石膏20％～30％，建筑垃圾粉料20％～30％，砂30％～40％，激發(fā)劑3％～5％，均為質(zhì)量百分比。該抹灰砂漿的制備方法包括改性磷石膏的制備、建筑垃圾粉料的制備、激發(fā)劑的制備和最終產(chǎn)品的制備步驟。本發(fā)明對(duì)于建筑垃圾高效利用、減少固體廢棄物對(duì)環(huán)境的污染、降低生產(chǎn)成本具有重要的意義，同時(shí)提供的抹灰砂漿具有低成本和強(qiáng)度較高的優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)C04B18/16GK101830682SQ20101017910
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者宋雪峰, 徐如林, 蘇雷, 蹇守衛(wèi), 馬保國(guó), 高立 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)