本發(fā)明涉及一種膠凝材料的制備方法，屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膠凝材料，又稱膠結(jié)料。在物理、化學(xué)作用下，能從漿體變成堅(jiān)固的石狀體，并能膠結(jié)其他物料，制成有一定機(jī)械強(qiáng)度的復(fù)合固體的物質(zhì)。膠凝材料的發(fā)展有著悠久的歷史，人們使用最早的膠凝材料——粘土來抹砌簡易的建筑物。接著出現(xiàn)的水泥等建筑材料都與膠凝材料有著很大的關(guān)系。而且膠凝材料具有一些優(yōu)異的性能，在日常生活中應(yīng)用較為廣泛，隨著膠凝材料科學(xué)的發(fā)展，膠凝材料及其制品工業(yè)必將產(chǎn)生新的飛躍。
目前在工業(yè)上用磷石膏制備膠凝材料的應(yīng)用通常采用預(yù)處理及煅燒方式。預(yù)處理主要有水洗法和中和法。水洗處理雖可以去除大部分有害雜質(zhì)，由于處理成本高，限制了使用；中和法是利用生石灰對其中和改性，去除磷石膏中的游離酸，以提高膠凝材料的強(qiáng)度。煅燒法即通過高溫加熱脫除磷石膏中的結(jié)晶水以獲得主要成分為無水石膏或半水石膏的膠凝材料，其缺點(diǎn)是能耗高，也限制了其廣泛利用。免煅燒處理的優(yōu)點(diǎn)是處理成本低，但由于二水硫酸鈣本身沒有強(qiáng)度，通常需要與其他膠凝材料比如粉煤灰、高爐礦渣粉、水泥混配成具有一定強(qiáng)度的膠凝材料。此類膠凝材料具有強(qiáng)度低及初、終凝結(jié)時(shí)間長等缺點(diǎn)，導(dǎo)致其應(yīng)用途徑受限，限制了磷石膏的利用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對以磷石膏制備的膠凝材料具有強(qiáng)度低及初、終凝結(jié)時(shí)間長，導(dǎo)致其應(yīng)用途徑受限的問題，本發(fā)明主要將磷石膏用生石灰除磷和酸，再用過量生石灰、雙氧水將磷石膏中的三氧化硫進(jìn)行處理，得到二水硫酸鈣，再利用經(jīng)紫外燈照射得到的變異氧化硫桿菌經(jīng)培養(yǎng)基培養(yǎng)，得到菌種，將菌種與二水硫酸鈣、聚碳酸酯等物質(zhì)混合攪拌后，最后加入海泡石、乙二胺，即可制備膠凝材料，本發(fā)明制備的膠凝材料強(qiáng)度高，且初、終凝結(jié)時(shí)間短。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是：
（1）稱取20～30g磷石膏，置于粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，過篩，得到100～200目磷石膏粉末，將粉末加入到燒杯中，將燒杯置于水浴鍋中，控制溫度在60～70℃，向燒杯中依次加入200～300mL去離子水、5～10g生石灰，攪拌反應(yīng)30～40min，過濾，得到濾渣；
（2）將濾渣加入到燒杯中，向燒杯中依次加入100～200mL去離子水、10～20g生石灰，攪拌反應(yīng)30～40min，然后再加入20～30mL質(zhì)量濃度為30%雙氧水，攪拌反應(yīng)1～2h，過濾，得到濾渣，即二水硫酸鈣，備用；
（3）稱取0.3～0.5gK2HPO4、0.5～0.8gMgSO4、0.3～0.5g（NH4）2SO4加入到培養(yǎng)皿中，同時(shí)向培養(yǎng)皿中加入500～600mL去離子水，攪拌20～30min，制成培養(yǎng)基；
（4）選取3～5株氧化硫桿菌，用波長為280nm紫外線照射2～3h，得到變異氧化硫桿菌，將所得變異氧化硫桿菌接種至培養(yǎng)基上，再將培養(yǎng)基置于搖床中，在35～45℃下，振蕩培養(yǎng)24～26h，培養(yǎng)完成后過濾，得到變異氧化硫桿菌菌種；
（5）將上述變異氧化硫桿菌菌種加入到轉(zhuǎn)速為10000～12000rpm攪拌機(jī)中攪拌，再依次加入上述步驟（2）備用的二水硫酸鈣、300～400mL去離子水，高速攪拌5～10min后，依次加入5～10g聚碳酸酯樹脂、3～5g有機(jī)硅改性聚酯樹脂、1～3g羧甲基纖維素鈉，高速攪拌20～30min，得到混合物；
（6）再向上述混合物中依次加入1～3g乙二胺、2～4g海泡石，高速攪拌10～20min，即可得到膠凝材料。
本發(fā)明制備的膠凝材料平均孔徑為12～35nm，比表面積為200～750m2，28天抗壓強(qiáng)度為38～40MPa，抗折強(qiáng)度為7～8MPa，初凝時(shí)間為1.5～2.0h，終凝時(shí)間只需4～5h。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明制備的膠凝材料抗壓強(qiáng)度高，28天抗壓強(qiáng)度為38～40MPa；
（2）本發(fā)明制備的膠凝材料初凝時(shí)間和終凝時(shí)間縮短，初凝時(shí)間為1.5～2.0h，終凝時(shí)間只需4～5h；
（3）本發(fā)明制備步驟簡單，所需成本低。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明稱取20～30g磷石膏，置于粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，過篩，得到100～200目磷石膏粉末，將粉末加入到燒杯中，將燒杯置于水浴鍋中，控制溫度在60～70℃，向燒杯中依次加入200～300mL去離子水、5～10g生石灰，攪拌反應(yīng)30～40min，過濾，得到濾渣；再將濾渣加入到燒杯中，向燒杯中依次加入100～200mL去離子水、10～20g生石灰，攪拌反應(yīng)30～40min，然后再加入20～30mL質(zhì)量濃度為30%雙氧水，攪拌反應(yīng)1～2h，過濾，得到濾渣，即二水硫酸鈣，備用；稱取0.3～0.5gK2HPO4、0.5～0.8gMgSO4、0.3～0.5g（NH4）2SO4加入到培養(yǎng)皿中，同時(shí)向培養(yǎng)皿中加入500～600mL去離子水，攪拌20～30min，制成培養(yǎng)基；接著選取3～5株氧化硫桿菌，用波長為280nm紫外線照射2～3h，得到變異氧化硫桿菌，將所得變異氧化硫桿菌接種至培養(yǎng)基上，再將培養(yǎng)基置于搖床中，在35～45℃下，振蕩培養(yǎng)24～26h，培養(yǎng)完成后過濾，得到變異氧化硫桿菌菌種；再將上述變異氧化硫桿菌菌種加入到轉(zhuǎn)速為10000～12000rpm攪拌機(jī)中攪拌，再依次加入備用的二水硫酸鈣、300～400mL去離子水，高速攪拌5～10min后，依次加入5～10g聚碳酸酯樹脂、3～5g有機(jī)硅改性聚酯樹脂、1～3g羧甲基纖維素鈉，高速攪拌20～30min，得到混合物；最后向上述混合物中依次加入1～3g乙二胺、2～4g海泡石，高速攪拌10～20min，即可得到膠凝材料。
實(shí)例1
本發(fā)明稱取30g磷石膏，置于粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，過篩，得到200目磷石膏粉末，將粉末加入到燒杯中，將燒杯置于水浴鍋中，控制溫度在70℃，向燒杯中依次加入300mL去離子水、10g生石灰，攪拌反應(yīng)40min，過濾，得到濾渣；再將濾渣加入到燒杯中，向燒杯中依次加入200mL去離子水、20g生石灰，攪拌反應(yīng)40min，然后再加入30mL質(zhì)量濃度為30%雙氧水，攪拌反應(yīng)2h，過濾，得到濾渣，即二水硫酸鈣，備用；稱取0.5gK2HPO4、0.8gMgSO4、0.5g（NH4）2SO4加入到培養(yǎng)皿中，同時(shí)向培養(yǎng)皿中加入600mL去離子水，攪拌30min，制成培養(yǎng)基；接著選取5株氧化硫桿菌，用波長為280nm紫外線照射3h，得到變異氧化硫桿菌，將所得變異氧化硫桿菌接種至培養(yǎng)基上，再將培養(yǎng)基置于搖床中，在45℃下，振蕩培養(yǎng)26h，培養(yǎng)完成后過濾，得到變異氧化硫桿菌菌種；再將上述變異氧化硫桿菌菌種加入到轉(zhuǎn)速為12000rpm攪拌機(jī)中攪拌，再依次加入備用的二水硫酸鈣、400mL去離子水，高速攪拌10min后，依次加入10g聚碳酸酯樹脂、5g有機(jī)硅改性聚酯樹脂、3g羧甲基纖維素鈉，高速攪拌30min，得到混合物；最后向上述混合物中依次加入3g乙二胺、4g海泡石，高速攪拌20min，即可得到膠凝材料。
經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的膠凝材料平均孔徑為35nm，比表面積為750m2，28天抗壓強(qiáng)度為40MPa，抗折強(qiáng)度為8MPa，初凝時(shí)間為2.0h，終凝時(shí)間只需5h。
實(shí)例2
本發(fā)明稱取20g磷石膏，置于粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，過篩，得到100目磷石膏粉末，將粉末加入到燒杯中，將燒杯置于水浴鍋中，控制溫度在60℃，向燒杯中依次加入200mL去離子水、5g生石灰，攪拌反應(yīng)30min，過濾，得到濾渣；再將濾渣加入到燒杯中，向燒杯中依次加入100mL去離子水、10g生石灰，攪拌反應(yīng)30min，然后再加入20mL質(zhì)量濃度為30%雙氧水，攪拌反應(yīng)1h，過濾，得到濾渣，即二水硫酸鈣，備用；稱取0.3gK2HPO4、0.5gMgSO4、0.3g（NH4）2SO4加入到培養(yǎng)皿中，同時(shí)向培養(yǎng)皿中加入500mL去離子水，攪拌20min，制成培養(yǎng)基；接著選取3株氧化硫桿菌，用波長為280nm紫外線照射2h，得到變異氧化硫桿菌，將所得變異氧化硫桿菌接種至培養(yǎng)基上，再將培養(yǎng)基置于搖床中，在35℃下，振蕩培養(yǎng)24h，培養(yǎng)完成后過濾，得到變異氧化硫桿菌菌種；再將上述變異氧化硫桿菌菌種加入到轉(zhuǎn)速為10000rpm攪拌機(jī)中攪拌，再依次加入備用的二水硫酸鈣、300mL去離子水，高速攪拌5min后，依次加入5g聚碳酸酯樹脂、3g有機(jī)硅改性聚酯樹脂、1g羧甲基纖維素鈉，高速攪拌20min，得到混合物；最后向上述混合物中依次加入1g乙二胺、2g海泡石，高速攪拌10min，即可得到膠凝材料。
本發(fā)明制備的膠凝材料平均孔徑為12nm，比表面積為200m2，28天抗壓強(qiáng)度為38MPa，抗折強(qiáng)度為7MPa，初凝時(shí)間為1.5h，終凝時(shí)間只需4h。
實(shí)例3
本發(fā)明稱取25g磷石膏，置于粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，過篩，得到150目磷石膏粉末，將粉末加入到燒杯中，將燒杯置于水浴鍋中，控制溫度在65℃，向燒杯中依次加入250mL去離子水、7g生石灰，攪拌反應(yīng)35min，過濾，得到濾渣；再將濾渣加入到燒杯中，向燒杯中依次加入150mL去離子水、15g生石灰，攪拌反應(yīng)35min，然后再加入25mL質(zhì)量濃度為30%雙氧水，攪拌反應(yīng)1h，過濾，得到濾渣，即二水硫酸鈣，備用；稱取0.4gK2HPO4、0.7gMgSO4、0.4g（NH4）2SO4加入到培養(yǎng)皿中，同時(shí)向培養(yǎng)皿中加入550mL去離子水，攪拌25min，制成培養(yǎng)基；接著選取4株氧化硫桿菌，用波長為280nm紫外線照射3h，得到變異氧化硫桿菌，將所得變異氧化硫桿菌接種至培養(yǎng)基上，再將培養(yǎng)基置于搖床中，在40℃下，振蕩培養(yǎng)25h，培養(yǎng)完成后過濾，得到變異氧化硫桿菌菌種；再將上述變異氧化硫桿菌菌種加入到轉(zhuǎn)速為11000rpm攪拌機(jī)中攪拌，再依次加入上述備用的二水硫酸鈣、350mL去離子水，高速攪拌7min后，依次加入7g聚碳酸酯樹脂、4g有機(jī)硅改性聚酯樹脂、2g羧甲基纖維素鈉，高速攪拌25min，得到混合物；最后向上述混合物中依次加入2g乙二胺、3g海泡石，高速攪拌15min，即可得到膠凝材料。
本發(fā)明制備的膠凝材料平均孔徑為30nm，比表面積為600m2，28天抗壓強(qiáng)度為39MPa，抗折強(qiáng)度為7MPa，初凝時(shí)間為1.7h，終凝時(shí)間只需5h。