一種磷石膏基高流態(tài)灌漿材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磷石膏基高流態(tài)灌漿材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 磷石膏是濕法生產(chǎn)磷酸時(shí)所產(chǎn)生的工業(yè)副產(chǎn)物，它是由磷灰石或含氟的磷灰石 Ca5F(P04) 3和硫酸反應(yīng)而得的產(chǎn)物之一，其反應(yīng)如下：
[0003]Ca5F(P04) 3+5H2S04+10H20 - 3H3P04+5 (CaS04 ? 2H20)+HF
[0004] 磷礦石與硫酸作用后，生成一種泥漿狀的混合物，其中含有液體狀態(tài)的磷酸和固 體狀態(tài)的硫酸鈣殘?jiān)?，再?jīng)過濾和洗滌，可將磷酸和硫酸鈣分離，所得硫酸鈣殘?jiān)褪橇资?膏。磷石膏的主要成分是二水硫酸鈣，每生產(chǎn)1噸P2〇5約排放5噸磷石膏。磷石膏中二水 硫酸鈣含量高達(dá)90%，是一種重要的再生石膏資源，但是磷石膏中含有磷、氟、有機(jī)物等諸 多有害雜質(zhì)，其利用已成為國(guó)際技術(shù)難題。目前工廠主要采取堆存的措施處理磷石膏，但是 由于排出的磷石膏的量很多，占用大量土地，而且其中可溶性p205、r和重金屬會(huì)隨著雨水 浸出，產(chǎn)生酸性廢水，引起土壤、水系嚴(yán)重污染和生態(tài)危害，造成嚴(yán)重的后果。本發(fā)明專利依 托于湖北省重大科技創(chuàng)新項(xiàng)目"磷石膏低成本大規(guī)模資源化有效利用技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化"，旨在 實(shí)現(xiàn)磷石膏的資源化利用，提出了一種以工業(yè)廢棄物磷石膏為主要原料制備新型灌漿材料 的方法。
[0005] 灌漿材料是一種拌水之后能夠以液態(tài)形式存在，且便于利用液壓、氣壓或電化學(xué) 原理注入相應(yīng)介質(zhì)的裂縫、裂隙、孔隙等內(nèi)部空間并具有膠結(jié)固化能力，使介質(zhì)的泄露通道 得到堵塞、物理性狀及力學(xué)性得到改善的材料。目前，水泥基灌漿材料是應(yīng)用量較大、使用 范圍較廣的一種灌漿材料。而普通水泥基灌漿材料，抗折強(qiáng)度低，體積收縮較大，會(huì)產(chǎn)生微 裂紋，導(dǎo)致支座板與灌漿材料之間不密貼；強(qiáng)度發(fā)展慢，影響機(jī)器穩(wěn)定性和使用壽命；凝結(jié) 時(shí)間長(zhǎng)，影響工程的進(jìn)度。中國(guó)專利CN102503318A公開了一種高抗折水泥基灌漿料，28d抗 折強(qiáng)度超過16MPa，但沒有克服水泥自身的收縮性。中國(guó)專利CN101921086A公開了一種水 泥基超高強(qiáng)無收縮灌漿料，其常溫下Id的抗壓強(qiáng)度提高到70MPa以上，28d的抗壓強(qiáng)度提高 到120MPa以上，無收縮，但其凝結(jié)時(shí)間過長(zhǎng)。中國(guó)專利CN102173709A公開了一種性能可調(diào) 的石膏基灌漿料，采用天然建筑石膏制備灌漿材料，凝結(jié)時(shí)間短、無收縮，但強(qiáng)度偏低，施工 性能不好。利用磷石膏制備灌漿材料，不僅可以實(shí)現(xiàn)磷石膏的資源化利用，綠色環(huán)保，降低 成本，還可以有效克服普通水泥基灌漿材料的缺點(diǎn)。但由于磷石膏自身的強(qiáng)度較低、耐水性 較差，所制備的灌漿材料也存在這些缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為解決上述的問題，提供一種磷石膏基高流態(tài)灌衆(zhòng)材料，其制備工藝簡(jiǎn)單， 生產(chǎn)成本低，所制備的磷石膏基高流態(tài)灌漿材料流動(dòng)度高，泌水率低，凝結(jié)時(shí)間短，無收縮， 強(qiáng)度發(fā)展快，早期強(qiáng)度高、耐水性較好。
[0007] 為達(dá)到上述目的，采用技術(shù)方案如下：
[0008] -種磷石膏基高流態(tài)灌漿材料，其組成按重量份數(shù)計(jì)如下：
[0009] 磷基半水石膏50-70份、粉煤灰20-40份、激發(fā)劑8-12份、石膏晶須6-10份、 緩凝劑〇.05-0. 15份、減水劑0. 2-0. 6份、保水劑0. 04-0. 08份、憎水劑0. 02-0. 06份；
[0010] 其中，所述的磷基半水石膏為磷基高強(qiáng)石膏，或是磷基高強(qiáng)石膏/磷基建筑石膏 按按質(zhì)量比4:1-5:1的混合物。
[0011] 按上述方案，磷基高強(qiáng)石膏的細(xì)度以〇. 125mm方孔篩篩余量百分?jǐn)?shù)計(jì)，篩余量不 大于5%，2h抗折強(qiáng)度大于6MPa、烘干抗壓強(qiáng)度大于50MPa;磷基建筑石膏的細(xì)度以0. 2mm 方孔篩篩余量百分?jǐn)?shù)計(jì)，篩余量不大于10%。
[0012] 按上述方案，所述粉煤灰為一級(jí)粉煤灰、二級(jí)粉煤灰中的一種或兩種的混合物。
[0013] 按上述方案，所述激發(fā)劑為電石渣、水泥的一種或兩種的混合物；其中電石渣需在 40°C的烘箱中烘干至恒重，經(jīng)磨細(xì)之后過45微米方孔篩，篩余量不大于25%;水泥為普通 硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、礦渣水泥中的任意一種。
[0014] 按上述方案，所述石膏晶須為二水磷石膏晶須，長(zhǎng)徑比大于20。
[0015] 按上述方案，所述減水劑為三聚氰胺類減水劑、萘系減水劑、聚羧酸系減水劑中的 一種。
[0016] 按上述方案，所述緩凝劑為檸檬酸鈉、檸檬酸、石膏專用蛋白質(zhì)類緩凝劑中的一種 或幾種的混合物。
[0017] 按上述方案，所述保水劑為羧甲基纖維素醚、羥丙基甲基纖維素醚和淀粉醚中的 一種或幾種的混合物。
[0018] 按上述方案，所述憎水劑為有機(jī)硅憎水劑。
[0019] 本發(fā)明有益效果如下：
[0020] 采用磷石膏制備灌漿材料，實(shí)現(xiàn)了磷石膏的資源化利用，綠色環(huán)保。
[0021] 采用粉煤灰為礦物摻合料，電石渣和水泥為堿性激發(fā)劑，降低成本，很好的提高了 灌漿材料的耐水性和耐久性。
[0022] 采用晶須對(duì)灌漿材料進(jìn)行改性，提高了灌漿材料的抗折強(qiáng)度。
[0023] 所制備的磷石膏基高流態(tài)灌漿材料凝結(jié)時(shí)間短、無收縮、強(qiáng)度高、耐水性較好，其 初凝時(shí)間為120 - 140min，終凝時(shí)間為140 - 160min，Id抗折強(qiáng)度4. 0 - 6.OMPa，7d抗折 強(qiáng)度 5. 5-11. 5MPa，28d抗折強(qiáng)度 7. 8 - 12. 5MPa，Id抗壓強(qiáng)度 14. 8 - 20. 5MPa，7d抗壓強(qiáng)度 25. 5-36. 5MPa，28d抗壓強(qiáng)度34. 5 - 47. 8MPa，初始流動(dòng)度大于300mm，30分鐘流動(dòng)度保留 值為大于270mm，剪切粘結(jié)強(qiáng)度0. 4 - 0. 7MPa，保水率85. 5 - 90. 2 %，軟化系數(shù)0. 65-0. 82， 豎向膨脹率〇? 112-0. 135%。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作 進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0025] 本發(fā)明磷石膏基高流態(tài)灌漿材料，其組成按重量份數(shù)計(jì)如下：
[0026] 磷基半水石膏50-70份、粉煤灰20 - 40份、復(fù)合激發(fā)劑8-12份、石膏晶須6 - 10 份、緩凝劑〇. 05 - 0. 15份、減水劑0. 2 - 0. 6份、保水劑0. 04-0. 08份、憎水劑0. 02-0. 06 份。
[0027] 其中，所述的磷基半水石膏為磷基高強(qiáng)石膏，或是磷基高強(qiáng)石膏/磷基建筑石膏 按按質(zhì)量比4:1-5:1的混合物；磷基高強(qiáng)石膏的細(xì)度以0. 125mm方孔篩篩余量百分?jǐn)?shù)計(jì)， 篩余量不大于5%，強(qiáng)度等級(jí)達(dá)a50以上（即2h抗折強(qiáng)度大于6MPa、烘干抗壓強(qiáng)度大于 50MPa);磷基建筑石膏的細(xì)度以0.2mm方孔篩篩余量百分?jǐn)?shù)計(jì)，篩余量不大于10%。
[0028] 優(yōu)化地，粉煤灰為一級(jí)粉煤灰、二級(jí)粉煤灰中的一種或兩種的混合物。
[0029] 優(yōu)化地，激發(fā)劑為工業(yè)廢渣電石渣、水泥的一種或兩種的混合物。其中電石渣需在 40°C的烘箱中烘干至恒重，經(jīng)磨細(xì)之后過45微米方孔篩，篩余量不大于25%;水泥為普通 硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、礦渣水泥中的任意一種。
[0030] 優(yōu)化地，晶須為二水磷石膏晶須，長(zhǎng)徑比為大于20。
[0031] 優(yōu)化地，減水劑為三聚氰胺類減水劑、萘系減水劑、聚羧酸系減水劑中的一種。
[0032] 優(yōu)化地，緩凝劑為檸檬酸鈉、檸檬酸、石膏專用蛋白質(zhì)類緩凝劑中的一種或幾種的 混合物。
[0033] 優(yōu)化地，保水劑為羧甲基纖維素醚、羥丙基甲基纖維素醚和淀粉醚中的一種或幾 種的混合物。