一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料及其製備方法
2023-05-28 05:18:26 2
專利名稱：一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於以廢棄物磷石膏為主要原料的自流平砂漿及其製備方法，涉及一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料及其製備方法。本發明自流平砂漿材料適用作建築物的地面材料。
背景技術：
自流平砂漿是一種用於建築物的新型地面材料，尤其適用於工業廠房與家庭裝修居室地面作墊平層。自流平砂漿材料具有流平性好、早期強度高、易於鋪設、施工速度快、工期短等特點，是建築物地面精找平的理想材料，可作為各類地面裝飾材料的鋪墊基底，也可直接作為面層地坪，並且通過添加無機顏料、塗刷水性樹脂類地坪塗料還可形成具有裝飾效果的彩色地坪，是一種具有承載與裝飾雙重功能、發展前景較好的建材產品。
自20世紀80年代以來，美國、法國、德國、義大利、瑞典、芬蘭等發達國家相繼研發地面用自流平砂漿，並得到廣泛使用。產品類別包括水泥基、石膏基、菱鎂基、浙青基與合成樹脂基5種地面材料，但生產使用面較廣的還是水泥基自流平砂漿。我國對地面自流平材料的研究起步較晚，最早是武漢工業大學北京研究生部於1957年開始研發的。隨著我國改革開放和經濟的快速發展，國外可分散性聚合物樹脂粉末和保水效果非常好的高性能纖維素的引入和我國水泥質量的提高及穩定；以及混凝上外加劑的發展使得自流平地面砂漿的應用於發展具有了穩固的材料基礎和市場，自流平材料的質量得到保證，而且成本相對較低，為大規模工業應用提供了條件。據《中國建材報》報導2007年我國水泥基自流平用量已超過15萬t/年，中國地坪協會2009年的統計表明，2009年國內水泥基自流平的用量已達到20萬t/年，最近國內水泥基自流平砂漿的年平均增長率在15%左右。磷石膏是溼法生產磷酸時排出的工業廢渣，其主要成分為二水硫酸鈣，並含有多種雜質。據報導，目前世界上磷石膏年排量約為11000 13000萬t，其中只有450 500t得到了利用，日本、韓國以及德國的磷石膏利用率高。我國磷石膏年排量已達2000萬t，但利用率較低。磷石膏的大量堆放，不僅侵佔了土地資源，而且由於風蝕、雨蝕造成了大氣、水系及土壤的汙染。由於環保部門對磷石膏排放的嚴格要求，已對磷肥業的發展有所限制，因此急需有效處理磷石膏，為磷肥業的正常生產掃清障礙，滿足農業對磷肥的需求。現有技術中，磷石膏的綜合處理，將其應用於建材行業是一有效的途徑。目前磷石膏在建材行業的應用主要有磷石膏經處理用作水泥緩凝劑；利用磷石膏制硫酸及聯產水泥；磷石膏生產建築石膏；磷石膏製備加氣塊。這些方法為磷石膏的利用開闢了道路，但不能滿足目前亟需處理磷石膏的需求。以未經煅燒處理的磷石膏代替重鈣粉、輕鈣粉作為製備自流平砂漿的填料還未見報導。
發明內容
本發明的目的旨在克服現有技術中的不足，提供一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料及其製備方法。從而為磷石膏的利用開闢新道路，為解決磷石膏堆積問題增添新動力，同時滿足社會對新型建築材料的需求。本發明的內容是一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，其特徵是原料組分和質量百分比組成包括磷石膏35% 60%、水泥13% 20%、砂17% 40%、減水劑0. 26%
0.50%、消泡劑0. 01% 0. 024%、緩凝劑0. 035% 0. 3%、以及水4% 14%。本發明的內容中所述水泥可以是硫鋁酸鹽水泥與矽酸鹽水泥的混合物，並且硫鋁酸鹽水泥與矽酸鹽水泥的質量比為I 4: I。本發明的內容中所述水泥還可以是鋁酸鹽水泥與矽酸鹽水泥的混合物，並且鋁酸鹽水泥與矽酸鹽水泥的質量比為I 4: I。本發明的內容中所述的砂是40 70目與30 50目兩種粒級的混合物，並且質
量比為0:1 1:0，所述的砂可以是石英砂、河砂、機制砂或尾礦砂。本發明的內容中所述減水劑是聚羧酸減水劑或萘系減水劑，或現有技術中的其它聞效減水劑。本發明的內容中所述緩凝劑是硼砂、葡萄糖酸鈉或木質素磺酸鈉，或現有技術中的其他緩凝劑。本發明的另一內容是一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料及其製備方法，其特徵是包括下列步驟
a、配料按原料組分和質量百分比組成包括磷石膏35% 60%、水泥13% 20%、砂17% 40%、減水劑0. 26% 0. 50%、消泡劑0. 01% 0. 024%、緩凝劑0. 035% 0. 3%、以及水4% 14%取各原料組分；
b、攪拌混合將磷石膏、水泥和砂混合I 3分鐘，得幹混料；將減水劑、消泡劑、緩凝劑分別與部分水混合後加入到幹混料中混合；再將餘下的水加入到幹混料中混合均勻，即製得以磷石膏為填料的自流平砂漿材料。本發明的另一內容中所述水泥可以是硫鋁酸鹽水泥與矽酸鹽水泥的混合物，並且硫鋁酸鹽水泥與矽酸鹽水泥的質量比為I 4: I。本發明的另一內容中所述水泥可以是鋁酸鹽水泥與矽酸鹽水泥的混合物，並且鋁酸鹽水泥與矽酸鹽水泥的質量比為I 4: I。本發明的另一內容中所述砂是40 70目與30 50目兩種粒級的混合物，並且質量比為0:1 1:0，所述砂可以是石英砂、河砂、機制砂或尾礦砂；所述減水劑是聚羧酸減水劑或萘系減水劑，或現有技術中的其它高效減水劑；所述緩凝劑是硼砂、葡萄糖酸鈉或木質素磺酸鈉，或現有技術中的其他緩凝劑。本發明的上述內容中所述磷石膏是溼法磷酸生產排出的工業廢渣，未經乾燥、煅燒等處理，其主要成分是CaSO4 2H20，主要成分的質量百分含量一般在70%以上。本發明的上述內容中所述消泡劑是現有技術中的消泡劑，例如德國MUNZING粉末消泡劑Agitan P803 ;南京四新G-10A高效有機矽消泡劑；Struktol SB2320DL、SB2052DL粉末消泡劑。與現有技術相比，本發明具有下列特點和有益效果
(I)採用本發明，以廢棄物磷石膏代替重鈣粉或輕鈣粉作為填料，磷石膏的摻入量可以達60%，不僅消耗了工業廢渣、減少了汙染，而且節省了寶貴的自然資源，符合可持續發展戰略；(2)採用本發明，磷石膏無需乾燥、煅燒等處理，可以降低能耗，節約成本；
(3)本發明製得的自流平砂漿耐磨性較好，粘結拉伸強度在I.5MPa以上，28天尺寸變化率達到-0. 05%,因為大量磷石膏的存在提供充足的二水硫酸鈣(CaSO4 2H20),生成具有膨脹性的水化產物——韓礬石，能起到補償收縮的作用；
(4)本發明產品性能良好，變廢為寶，製備工藝簡單，工序簡便，實用性強。
具體實施例方式下面給出的實施例擬以對本發明作進一步說明，但不能理解為是對本發明保護範圍的限制，該領域的技術人員根據上述本發明的內容對本發明作出的一些非本質的改進和調整，仍屬於本發明的保護範圍。實施例I :
一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，原料組分和質量百分比組成包括快硬42. 5硫鋁酸鹽水泥9. 6%, 42. 5矽酸鹽水泥6%，磷石膏38%，30 50目石英砂16. 6%, 40 70目石英砂16. 6%，聚羧酸減水劑、消泡劑、硼砂分別為0. 36%,0. 02%,0. 07%，用水量為12. 75%。結果初始流動度144mm，20分鐘流動度137mm，I天抗壓強度、抗折強度分別為8MPa、2. 7MPa, 28天抗壓強度、抗折強度分別為24. 4MPa、7. 6MPa，拉伸粘接強度為I. 8MPa，磨耗量0. 27g，28天尺寸變化率-0. 05%。實施例2
一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，原料組分和質量百分比組成包括快硬42. 5硫招酸鹽水泥10%, 42. 5娃酸鹽水泥6%,憐石骨41%, 30 50目石英砂15%, 40 70目石英砂15%，聚羧酸減水劑、消泡劑、硼砂分別為0. 35%,0. 02%,0. 07%，用水量為12. 56%。結果初始流動度138mm, 20分鐘流動度138mm, I天抗壓強度、抗折強度分別為9. 5MPa、3. OMPa, 28天抗壓強度、抗折強度分別為26. 3MPa、8. 6MPa，拉伸粘接強度為
I.6MPa,磨耗量0. 31g, 28天尺寸變化率-0. 07%。實施例3
一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，原料組分和質量百分比組成包括快硬42. 5硫鋁酸鹽水泥9. 7%，42. 5矽酸鹽水泥6%，磷石膏46. 7%，30 50目石英砂12. 3%，40 70目石英砂12. 3%，聚羧酸減水劑、消泡劑、硼砂分別為0. 35%,0. 02%,0. 07%，用水量為12. 56%。結果初始流動度143mm, 20分鐘流動度142mm, I天抗壓強度、抗折強度分別為8. 8MPa、2. 8MPa，28天抗壓強度、抗折強度分別為26. 5MPa、9. 2MPa，拉伸粘接強度為
I.6MPa，磨耗量0. 36g，28天尺寸變化率-0. 11%。實施例4
一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，原料組分和質量百分比組成包括快硬42. 5硫鋁酸鹽水泥9. 6%, 42. 5矽酸鹽水泥6%，磷石膏51%，30 50目石英砂10%，40 70目石英砂10%，聚羧酸減水劑、消泡劑、硼砂分別為0. 33%,0. 01%,0. 06%，用水量為13%。結果初始流動度140mm, 20分鐘流動度138mm, I天抗壓強度、抗折強度分別為8. 6MPa、2. 8MPa，28天抗壓強度、抗折強度分別為26. 4MPa、8. 6MPa，拉伸粘接強度為
I.5MPa,磨耗量0. 38g, 28天尺寸變化率-0. 15%。實施例5 一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，原料組分和質量百分比組成包括快硬42. 5硫鋁酸鹽水泥9. 7%，42. 5矽酸鹽水泥6. 2%，磷石膏41%，30 50目石英砂30%，聚羧酸減水齊U、消泡劑、硼砂分別為水泥總量的0. 35%,0. 02%,0. 07%，用水量為12. 66%。結果初始流動度133mm，20分鐘流動度131mm，I天抗壓強度、抗折強度分別為10. 4MPa、2. 9MPa，28天抗壓強度、抗折強度分別為27. 4MPa、6. 6MPa。實施例6:
一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，原料組分和質量百分比組成包括快硬42. 5硫鋁酸鹽水泥12. 56%，42. 5矽酸鹽水泥4%，磷石膏41%，30 50目石英砂21%，40 70目石英砂8%，聚羧酸減水劑、消泡劑、硼砂分別為0. 35%,0. 02%,0. 07%，用水量為13%。結果初始流動度147mm，20分鐘流動度145mm，I天抗壓強度、抗折強度分別為 16.2MPa、4. 3MPa，28天抗壓強度、抗折強度分別為37. 4MPa、6. 8MPa。實施例7
一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，其特徵是原料組分和質量百分比組成包括磷石膏35%、水泥20%、砂30. 695%、減水劑0. 26%、消泡劑0. 01%、緩凝劑0. 035%、以及水14%。實施例8
一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，其特徵是原料組分和質量百分比組成包括磷石膏60%、水泥13%、砂22. 176%、減水劑0. 50%、消泡劑0. 024%、緩凝劑0. 3%、以及水4%。實施例9
一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，其特徵是原料組分和質量百分比組成包括磷石膏35% 60%、水泥13% 20%、砂17% 40%、減水劑0. 26% 0. 50%、消泡劑0. 01% 0. 024%、緩凝劑0. 035% 0. 3%、以及水4% 14%。實施例10
一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，其特徵是原料組分和質量百分比組成包括磷石膏50%、水泥15%、砂25. 433%、減水劑0. 4%、消泡劑0. 017%、緩凝劑0. 15%、以及水9%。實施例11—17:
一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，其特徵是原料組分和質量百分比組成包括磷石膏35% 60%、水泥13% 20%、砂17% 40%、減水劑0. 26% 0. 50%、消泡劑0. 01% 0. 024%、緩凝劑0. 035% 0. 3%、以及水4% 14% ;各實施例中各原料組分的具體質量百分比用量見下表
權利要求
1.一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，其特徵是原料組分和質量百分比組成包括磷石膏35% 60%、水泥13% 20%、砂17% 40%、減水劑0. 26% 0. 50%、消泡劑0.01% 0. 024%、緩凝劑 0. 035% 0. 3%、以及水 4% 14%。
2.按權利要求I所述以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，其特徵是所述水泥是硫鋁酸鹽水泥與矽酸鹽水泥的混合物，並且硫鋁酸鹽水泥與矽酸鹽水泥的質量比為I 4: I。
3.按權利要求I所述以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，其特徵是所述水泥是鋁酸鹽水泥與矽酸鹽水泥的混合物，並且鋁酸鹽水泥與矽酸鹽水泥的質量比為I 4:1。
4.按權利要求1、2或3所述以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，其特徵是所述砂是40 70目與30 50目兩種粒級的混合物，並且質量比為0:1 1:0，所述砂是石英砂、河砂、機制砂或尾礦砂。
5.按權利要求1、2或3所述以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，其特徵是所述減水劑是聚羧酸減水劑或萘系減水劑，或現有技術中的其它高效減水劑。
6.按權利要求1、2或3所述以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，其特徵是所述緩凝劑是硼砂、葡萄糖酸鈉或木質素磺酸鈉。
7.一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料及其製備方法，其特徵是包括下列步驟 a、配料按原料組分和質量百分比組成包括磷石膏35% 60%、水泥13% 20%、砂17% 40%、減水劑0. 26% 0. 50%、消泡劑0. 01% 0. 024%、緩凝劑0. 035% 0. 3%、以及水4% 14%取各原料組分； b、攪拌混合將磷石膏、水泥和砂混合I 3分鐘，得幹混料；將減水劑、消泡劑、緩凝劑分別與部分水混合後加入到幹混料中混合；再將餘下的水加入到幹混料中混合均勻，即製得以磷石膏為填料的自流平砂漿材料。
8.按權利要求7所述以磷石膏為填料的自流平砂漿材料及其製備方法，其特徵是所述水泥是硫鋁酸鹽水泥與矽酸鹽水泥的混合物，並且硫鋁酸鹽水泥與矽酸鹽水泥的質量比為I 4: I。
9.按權利要求7所述以磷石膏為填料的自流平砂漿材料及其製備方法，其特徵是所述水泥是鋁酸鹽水泥與矽酸鹽水泥的混合物，並且鋁酸鹽水泥與矽酸鹽水泥的質量比為I 4: I。
10.按權利要求7、8或9所述以磷石膏為填料的自流平砂漿材料及其製備方法，其特徵是所述砂是40 70目與30 50目兩種粒級的混合物，並且質量比為0:1 1:0，所述砂是石英砂、河砂、機制砂或尾礦砂；所述減水劑是聚羧酸減水劑或萘系減水劑，或現有技術中的其它高效減水劑；所述緩凝劑是硼砂、葡萄糖酸鈉或木質素磺酸鈉。
全文摘要
本發明公開了一種以磷石膏為填料的自流平砂漿材料，其特徵是原料組分和質量百分比組成包括磷石膏35%～60%、水泥13%～20%、砂17%～40%、減水劑0.26%～0.50%、消泡劑0.01%～0.024%、緩凝劑0.035%～0.3%、以及水4%～14%。該砂漿的製備方法包括取各原料組分；將磷石膏、水泥和砂混合1～3分鐘，得幹混料；將減水劑、消泡劑、緩凝劑分別與部分水混合後加入到幹混料中混合；再將餘下的水加入到幹混料中混合均勻，即製得自流平砂漿材料。採用本發明，以廢棄物磷石膏作為填料，消耗了工業廢渣、減少了汙染、節省了自然資源，製得的自流平砂漿性能良好，實用性強。
文檔編號C04B18/04GK102731047SQ20121019042
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月11日 優先權日2012年6月11日
發明者嚴雲, 周科, 李正銀, 楊林, 胡志華 申請人:西南科技大學