一種磷石膏基自流平材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體的是涉及一種磷石膏基自流平材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磷石膏是我國磷化工生產(chǎn)中最主要的工業(yè)副產(chǎn)品，是磷肥企業(yè)在生產(chǎn)過程中排出的以二水硫酸鈣為主要成分的沉淀物。每生產(chǎn)一噸P2O5就要排放4.5?5.5噸磷石膏。長期以來磷石膏因含有一定磷、氟、有機物等雜質(zhì)而使其利用問題成為國際技術(shù)難題，所以主要采取堆存措施。目前，磷石膏可應(yīng)用于水泥工業(yè)、建筑材料、化肥工業(yè)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，但利用量不大。2012年我國生產(chǎn)磷肥1300萬噸，磷石膏產(chǎn)生量將近7000萬噸，累計堆存量已超過3億噸，磷石膏綜合利用率還不到10%。
[0003]石膏晶須是指二水、半水或無水硫酸鈣的纖維狀單晶體，是一種性能優(yōu)良、價格低廉的新型功能材料。制備石膏晶須的常用原料為天然石膏，主要有水熱法和常壓酸化法法兩種。石膏晶須有極高的抗拉強度和彈性模量，是一種高價值的工業(yè)材料，在樹脂、橡膠、涂料、造紙中作增強劑或功能型填料，也可用于摩擦材料、建筑材料、密封材料、保溫及阻燃材料等。
[0004]自流平材料是一種以無機膠凝材料或有機材料為基料，與超塑化劑等外加劑及細河砂等干混而成的建筑地面找平材料。在實際應(yīng)用過程中，按規(guī)定的水灰比加水拌合均勻后，機械泵送或人工施工后，靠漿體在自身重力作用下形成平整表面，省去了人工抹平環(huán)節(jié)，施工速度大大加快。而且自流平材料形成后的表面平整度好，強度也較高。
[0005]自流平材料包括無機自流平材料和有機自流平材料兩個方面。無機自流平材料包括石膏基、水泥基和混合基膠凝材料。目前，石膏基自流平材料具有質(zhì)輕的特點，可以減少地基負重，其研宄和應(yīng)用越來越廣泛。
[0006]國內(nèi)有許多無機自流平材料，其不足的地方主要是抗折強度不高，生產(chǎn)成本較高。磷石膏晶須可以顯著提高材料抗折強度，降低生產(chǎn)成本。但目前未看到采用石膏晶須來改善石膏基地面自流平材料的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種磷石膏基自流平材料及其制備方法，主要目的是提高磷石膏利用的高附加值，在原有石膏基自流平材料的基礎(chǔ)上提升磷石膏基自流平材料的各種性能，尤其在抗折強度方面，同時降低生產(chǎn)成本。
[0008]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:一種磷石膏基自流平材料，其原料組成按重量百分?jǐn)?shù)計為:β石膏粉:10?20% ;高強石膏粉:20?30% ;集料:30?40% ;磷石膏晶須:5?15% ;礦粉:2?4% ;水泥3?8% ;緩凝劑:0.1?0.3% ;保水劑:0.05 ~ 0.10% ;減水劑:0.I ?0.
[0009]按上述方案，所述的高強石膏粉是經(jīng)過常壓水熱法反應(yīng)制得，其強度等級在30MPa以上。
[0010]按上述方案，所述的磷石膏晶須為市售二水磷石膏晶須，對其品質(zhì)質(zhì)量要求為:CaSO4.2H20含量大于98wt.%，抗張強度21.0GPa,抗張模量為173GPa，平均直徑2_4 μ m，平均長度為40-130 μ m。
[0011]按上述方案，所述的集料為河砂，細度模數(shù)為2.0?2.5。
[0012]按上述方案，所述的水泥為硫鋁酸鹽水泥。
[0013]按上述方案，所述的礦粉為粒化高爐礦渣粉。
[0014]按上述方案，所述的β石膏粉為市售石膏粉，其品質(zhì)質(zhì)量為:細度為0.074mm方孔篩篩余I %，初凝時間為6min，終凝時間為lOmin，絕干抗壓強度為llMPa，絕干抗折強度為4.6MPa0
[0015]按上述方案，所述的緩凝劑為酒石酸鹽、檸檬酸、檸檬酸鹽或SC緩凝劑中的任意一種，保水劑為甲基纖維素醚、羥乙基纖維素或羧甲基纖維素中的任意一種，減水劑為聚羧酸減水劑或磺化三聚氰胺中的任意一種。
[0016]所述的磷石膏基自流平材料的制備方法，其包括以下步驟:
[0017]I)按照重量百分比將磷石膏晶須5?15%、礦粉2?4%、水泥3?8%、緩凝劑0.1?0.3%、保水劑0.05?0.10%、減水劑0.1?0.5%、進行一次攪拌混合均勻；
[0018]2)按照重量百分比依次將β石膏粉10?20%、高強石膏粉20?30%、集料30?40%加入步驟I)所得混合料中進行二次攪拌混合均勻；
[0019]3)將步驟2)所得混合好的原料和水按1:0.4-0.6的比例混合攪拌，制得低成本磷石膏基自流平材料。
[0020]本發(fā)明的基本原理:β石膏粉、高強石膏粉和水泥為主要膠凝性材料，是磷石膏基自流平材料強度的主要來源。磷石膏晶須增加強度的主要原因是由于石膏纖維之間存在一定的表面結(jié)合力，其在磷石膏基自流平材料中相結(jié)合，形成一定的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)磷晶須摻量在5% -15%時，晶須之間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)合力較大，在不降低抗壓強度的同時，抗折強度明顯增強。當(dāng)磷石膏晶須摻量小于5%時，晶須之間間距較大，產(chǎn)生的結(jié)合力過小或不產(chǎn)生結(jié)合力，晶須只起填料的作用，增強效果不明顯；當(dāng)磷石膏晶須摻量大于15%時，過多的石膏晶須相互連接，半水石膏形成的二水石膏結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，表現(xiàn)為磷基自流平材料的抗壓、抗折強度會有所降低。
[0021]本發(fā)明優(yōu)點是:與現(xiàn)有石膏基自流平材料相比，本發(fā)明利用了大量的工業(yè)廢棄物磷石膏；與磷石膏基自流平材料相比，本發(fā)明的產(chǎn)品質(zhì)量更好，尤其提高了抗折強度，生產(chǎn)成本也有所降低。制備的磷石膏基自流平材料完全可以達到JC/T1023-2007《石膏基自流平砂漿》中對30min流動度損失、初凝時間、終凝時間、抗折強度、抗壓強度、收縮率的要求。具體為:通過添加α高強石膏粉、礦粉，產(chǎn)品強度大大提高；添加硫鋁酸鹽水泥，提高了產(chǎn)品的早期強度；添加β建筑石膏和石膏晶須，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的抗折強度；添加緩凝劑、保水劑、減水劑等，改善了產(chǎn)品的凝結(jié)時間、粘結(jié)強度、標(biāo)稠用水量等，施工性能更加良好。
【具體實施方式】
[0022]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
[0023]實施例1:
[0024]一種磷石膏基自流平材料的制備方法，其原料組分按重量百分?jǐn)?shù)計為:β石膏粉:15% ;高強石膏粉:28% ;細河砂:35.65% ;磷石膏晶須:12% ;?；郀t礦渣粉:3% ;硫鋁酸鹽水泥:6% ;SC緩凝劑:0.2% ;甲基纖維素醚:0.05% ;聚羧酸類減水劑:0.1%。
[0025]其中:所述的β石膏的品質(zhì)為:細度為0.074mm方孔篩篩余1%，初凝時間為6min，終凝時間為lOmin，絕干抗壓強度為llMPa，絕干抗折強度為4.6MPa:所述的高強石膏粉是經(jīng)過常壓水熱法反應(yīng)制得，其強度等級在30MPa以上；所述的二水石膏晶須的品質(zhì)為:CaSO4.2H20含量大于98%，抗張強度21.0GPa,抗張模量為173GPa，平均直徑2_4 μ m，平均長度為40-130 μm。將上述自流平材料按水灰比為0.45加水?dāng)嚢韬笫┕ぁ＝?jīng)檢測:該材料的基本性能為:24h抗折強度為3.8Mpa，24h抗壓強度為14.1Mpa,絕干抗折強度9.4Mpa，絕干抗壓強度23.lMpa，30min流動度損失為2mm，初凝時間81min，終凝時間90min，收縮率為0.024%，絕干拉伸粘結(jié)強度為1.2Mpa。
[0026]實施例2:
[0027]一種低成本磷石膏基自流平材料的制備方法，其原料組分按重量百分?jǐn)?shù)計為:β石膏粉:20% ;高強石膏粉:24% ;細河砂:36.65% ;磷石膏晶須:10% ;?；郀t礦渣粉:3%;硫鋁酸鹽水泥:6%;SC緩凝劑:0.2%;甲基纖維素醚:0.05%;聚羧酸類減水劑