改性磷石膏基膠凝材料配製中高強度混凝土及製作方法與流程

2023-10-27 17:18:17

本發明涉及一種工業副產品磷石膏的利用，特別是涉及一種改性磷石膏基膠凝材料配製中高強度混凝土及製作方法。
背景技術：
：在現有技術中，磷石膏是磷化工企業溼法生產磷酸的工業副產品，每1噸磷酸將產生5噸磷石膏，目前我國磷石膏的資源化利用率不足10％，剩餘部分作為固體廢棄物採用堆積或者填埋等方式處理，磷石膏堆積不但佔用了大量土地，而且對周圍環境造成嚴重汙染，加快對磷石膏的資源化利用已經刻不容緩，磷石膏與粉煤灰、石灰、矽酸鹽水泥複合，用於生產各種建築材料，而把磷石膏直接作為一種膠凝材料，用於生產建築中，是一個很好的發展途徑。最近幾年，武漢理工大學林宗壽教授開發了一種新的改性磷石膏膠凝材料，主要組分是磷石膏、礦渣和少量的鋼渣、熟料，這種改性膠凝材料是利用各種材料複合，利用鹼激發和水化產物的二次反應等原理製備的具有較高強度的水硬性膠凝材料；改性磷石膏基膠凝材料具有強度高、抗滲能力強、抗硫酸鹽侵蝕等優良特性，目前主要應用於壓制免燒磚等。技術實現要素：有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種改性磷石膏基膠凝材料配製中高強度混凝土及製作方法，通過本技術方案，將磷石膏變廢為寶，配製中高強度混凝土，不但將大量的磷石膏消化利用，並且大大提高了混凝土的強度，同時研製出流動性、大流動性和幹硬性混凝土的多種產品，從而進一步拓寬了磷石膏的應用範圍，為實現工業化奠定基礎。為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：一種改性磷石膏基膠凝材料配製中高強度混凝土，由改性磷石膏基膠凝材料、砂、碎石、聚羧酸減水劑母液和水為基本材料製成，其中製成一立方米混凝土所用改性磷石膏基膠凝材料用量為350Kg-450Kg，砂為700Kg-720Kg，水與改性磷石膏基膠凝材料的水膠重量比為0.35-0.50，砂率為35-40％，所用減水劑為聚羧酸高效減水劑母液，摻加用量為改性磷石膏基膠凝材料的0.1-0.8％。所述改性磷石膏基膠凝材料由以下基本材料重量百分比構成，磷石膏32-60％，礦渣32-60％，鋼渣2-4％,熟料2-4％。所述碎石的粒徑為5-25mm連續粒級，壓碎值小於10％。所述砂的細度模數為2.0-3.5，含泥量小於等於1.0％。一種改性磷石膏基膠凝材料製備的中高強度混凝土製備方法，按以下步驟進行：(1)將權利要求2中所述的基本材料加入其基本材料總重量0.6-0.8倍的水，製成改性磷石膏漿體，經過溼磨、陳化，使磷石膏中的有害物質提前進行反應沉澱，消除可溶性氟、磷的危害，製成改性磷石膏基膠凝材料待用；(2)按照權利要求1中所述的砂和碎石比例，將砂和碎石放入攪拌機中，攪拌10-40s；.(3)向攪拌機中加入步驟(1)製成的改性磷石膏基膠凝材料，繼續攪拌10-30s；(4)將水和權利要求1中所述的減水劑混合均勻，加入到攪拌機中，繼續淨攪拌90-180s後出料。採用上述技術方案後的有益效果是：一種改性磷石膏基膠凝材料配製中高強度混凝土及其製備方法，通過本技術方案，1拓寬了磷石膏的應用範圍，同時可以配製大流動性、流動性和幹硬性三種混凝土，不但具有良好的保水性和粘聚性，並且經過標準養護，都能達到所需的混凝土強度等級，2通過配合比的合理設計，掌握了改性磷石膏膠凝材料配置混凝土時達到最優性能的組分摻量，為以後改性磷石膏膠凝材料的合理利用提供了重要依據，3對改性磷石膏膠凝材料中礦粉的比表面積進行了研究，找到了提高磷石膏基混凝土力學性能、耐久性等的有效方法，4改性膠凝材料可取代水泥來配製混凝土，大大降低了碳排放和燃料能源的消耗，在低碳新材料的開發利用及節能環保方面都有非常積極的作用。具體的實施方式本發明涉及的改性磷石膏基膠凝材料配製中高強度混凝土，由改性磷石膏基膠凝材料、砂、碎石、聚羧酸減水劑母液和水為基本材料製成，其中製成一立方米混凝土所用改性磷石膏基膠凝材料用量為350Kg-450Kg，砂為700Kg-720Kg，水與改性磷石膏基膠凝材料的水膠重量比為0.35-0.50，砂率為35-40％，所用減水劑為聚羧酸高效減水劑母液，摻加用量為改性磷石膏基膠凝材料的0.1-0.8％。所述改性磷石膏基膠凝材料由以下基本材料重量百分比構成，磷石膏32-60％，礦渣32-60％，鋼渣2-4％,熟料2-4％。所述碎石的粒徑為5-25mm連續粒級，壓碎值小於10％。所述砂的細度模數為2.0-3.5，含泥量小於等於1.0％。本發明涉及的改性磷石膏基膠凝材料製備的中高強度混凝土製備方法，按以下步驟進行：(1)將權利要求2中所述的基本材料加入其基本材料總重量0.6-0.8倍的水，製成改性磷石膏漿體，經過溼磨、陳化，使磷石膏中的有害物質提前進行反應沉澱，消除可溶性氟、磷 的危害，製成改性磷石膏基膠凝材料待用；(2)按照權利要求1中所述的砂和碎石比例，將砂和碎石放入攪拌機中，攪拌10-40s；.(3)向攪拌機中加入步驟(1)製成的改性磷石膏基膠凝材料，繼續攪拌10-30s；(4)將水和權利要求1中所述的減水劑混合均勻，加入到攪拌機中，繼續淨攪拌90-180s後出料。為了更好的說明本發明的技術內容，下面通過具體實施例對本發明的技術方案進行進一步的詳細說明，本發明中的具體實施例的保護範圍並不只局限在所述實施例中。實施例1C30大流動性混凝土，由膠凝材料、砂、碎石、水、減水劑組成，其中，混凝土的容重設為2350Kg/m3，膠凝材料為改性磷石膏膠凝材料，強度等級相當於32.5的矽酸鹽水泥，用量為407Kg/m3，其中磷石膏的摻量為45％，礦渣的摻量為49％，，鋼渣摻量為2％，熟料摻量為4％，水與改性磷石膏基膠凝材料的水膠重量比為0.35-0.43，砂率為40％，砂的細度模數為2.6，碎石為5-25mm連續級配，減水劑摻量為0.5％,設計坍落度為180mm，比表面積為475m2/Kg，在按照表1進行配料，按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行坍落度和擴展度的測定，同時在20℃、98％標準養護箱中養護並根據GBT50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行3天、7天、28天抗壓強度的測試，具體測試結果見表2。表1C30大流動性混凝土的配合比數據表2C30大流動性混凝土坍落度、擴展度與抗壓強度編號坍落度/mm擴展度/mm3天強度/MPa7天強度/MPa28天強度/MPa11853009.020.324.82215400-26.839.1316028013.928.433.9417534013.425.132.152053609.120.828.2通過以上試驗對比，水灰比為0.37的C30混凝土，混凝土的7d和28d強度分別達到26.8MPa和39.1MPa,滿足C30混凝土的力學性能，同時，坍落度為215mm，擴展度為400mm,流動性最佳。通過試驗證明，水灰比為0.37的改性磷石膏基膠凝材料製備的混凝土的配合比設計可較好的滿足C30大流動性混凝土的要求。實例例2C40流動性混凝土，由膠凝材料、砂、碎石、水、減水劑組成，其中，混凝土的容重設為2350Kg/m3，膠凝材料為改性磷石膏膠凝材料，強度等級相當於32.5的矽酸鹽水泥，用量為380Kg/m3，其中膠凝材料中礦渣的摻量為55％，比表面積分別為475m2/Kg，554m2/Kg，612m2/Kg，磷石膏的摻量為39％，鋼渣摻量為2％，熟料摻量為4％，水與改性磷石膏基膠凝材料的水膠重量比為0.43，砂率為40％，砂的細度模數為2.6，碎石為5-25mm連續級配，減水劑摻量為0.4％,設計坍落度為150mm。按照表3進行配料，按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行坍落度和擴展度的測定，同時在20℃、98％標準養護箱中養護並根據GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行3天、7天、28天抗壓強度的測定，具體測試結果見表4。表3不同礦渣比表面積的C40流動性混凝土配合比數據表4C40流動性混凝土坍落度、擴展度與抗壓強度編號坍落度/mm擴展度/mm3天強度/MPa7天強度/MPa28天強度/MPaA18030016.329.138.5B15028021.231.444.7C13025023.037.747.3通過以上試驗對比，礦渣比表面積為612Kg/m3的混凝土，相對於礦渣比表面積為475m2/Kg的混凝土,混凝土的3d、7d和28d強度分別提高41.1％、29.6％和22.％，力學性能最佳，滿足C40混凝土的力學性能；同時坍落度和擴展度滿足流動性混凝土的要求。通過試驗證明，礦渣比表面積為612m2/Kg的混凝土的配合比設計可較好的滿足C40流動性混凝土的要求。實施例3C40幹硬性混凝土，由膠凝材料、砂、碎石、水、減水劑組成。其中，混凝土的容重設為2350Kg/m3，膠凝材料為改性磷石膏膠凝材料，強度等級相當於32.5的矽酸鹽水泥，用量為350Kg/m3，其中膠凝材料中礦渣的摻量為55％，比表面積分別為475m2/Kg，磷石膏的摻量分別為42％、39％，水與改性磷石膏基膠凝材料的水膠重量比為0.38，砂率為35％，沙的細度模數為2.6，碎石為5-25mm連續級配，減水劑摻量為0.4％,設計維勃稠度為15-40s。按照表5進行配料，按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行維勃稠度的測定，同時在20℃、98％標準養護箱中養護並根據GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行3天、7天、28天抗壓強度的測定，具體測試結果見表6。表5C40幹硬性混凝土配合比數據表6坍落度、擴展度與抗壓強度編號維勃稠度/s3天強度/MPa7天強度/MPa28天強度/MPaa11930.042.850.0a23622.535.342.7本發明的技術方案，通過以上試驗對比，磷石膏的摻量分別為42％的a1組的混凝土，3d、7d、38d強度分別比磷石膏摻量為39％的a1組的混凝土的強度提高33.3％、21.2％和17％，強度滿足C40混凝土的要求，同時，微博稠度為19s，滿足設計要求，通過試驗證明，磷石膏的摻量分別為42％的混凝土的配合比設計可較好的滿足C40幹硬性混凝土的要求。本發明在實際應用中發現，通過本技術方案製成的高強度混凝土具有較好的抗硫酸鹽侵 蝕的能力，同時在抗滲能力上也有上佳的技術效果。以上所述，僅為本發明的較佳可行實施例而已，並非用以限定本發明的保護範圍。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp