一种磷石膏基高流态灌浆材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种磷石膏基高流态灌浆材料。
【背景技术】
[0002] 磷石膏是湿法生产磷酸时所产生的工业副产物，它是由磷灰石或含氟的磷灰石 Ca5F(P04) 3和硫酸反应而得的产物之一，其反应如下：
[0003]Ca5F(P04) 3+5H2S04+10H20 - 3H3P04+5 (CaS04 ? 2H20)+HF
[0004] 磷矿石与硫酸作用后，生成一种泥浆状的混合物，其中含有液体状态的磷酸和固 体状态的硫酸钙残渣，再经过滤和洗涤，可将磷酸和硫酸钙分离，所得硫酸钙残渣就是磷石 膏。磷石膏的主要成分是二水硫酸钙，每生产1吨P2〇5约排放5吨磷石膏。磷石膏中二水 硫酸钙含量高达90%，是一种重要的再生石膏资源，但是磷石膏中含有磷、氟、有机物等诸 多有害杂质，其利用已成为国际技术难题。目前工厂主要采取堆存的措施处理磷石膏，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和重金属会随着雨水 浸出，产生酸性废水，引起土壤、水系严重污染和生态危害，造成严重的后果。本发明专利依 托于湖北省重大科技创新项目"磷石膏低成本大规模资源化有效利用技术与产业化"，旨在 实现磷石膏的资源化利用，提出了一种以工业废弃物磷石膏为主要原料制备新型灌浆材料 的方法。
[0005] 灌浆材料是一种拌水之后能够以液态形式存在，且便于利用液压、气压或电化学 原理注入相应介质的裂缝、裂隙、孔隙等内部空间并具有胶结固化能力，使介质的泄露通道 得到堵塞、物理性状及力学性得到改善的材料。目前，水泥基灌浆材料是应用量较大、使用 范围较广的一种灌浆材料。而普通水泥基灌浆材料，抗折强度低，体积收缩较大，会产生微 裂纹，导致支座板与灌浆材料之间不密贴；强度发展慢，影响机器稳定性和使用寿命；凝结 时间长，影响工程的进度。中国专利CN102503318A公开了一种高抗折水泥基灌浆料，28d抗 折强度超过16MPa，但没有克服水泥自身的收缩性。中国专利CN101921086A公开了一种水 泥基超高强无收缩灌浆料，其常温下Id的抗压强度提高到70MPa以上，28d的抗压强度提高 到120MPa以上，无收缩，但其凝结时间过长。中国专利CN102173709A公开了一种性能可调 的石膏基灌浆料，采用天然建筑石膏制备灌浆材料，凝结时间短、无收缩，但强度偏低，施工 性能不好。利用磷石膏制备灌浆材料，不仅可以实现磷石膏的资源化利用，绿色环保，降低 成本，还可以有效克服普通水泥基灌浆材料的缺点。但由于磷石膏自身的强度较低、耐水性 较差，所制备的灌浆材料也存在这些缺点。
【发明内容】
[0006] 本发明为解决上述的问题，提供一种磷石膏基高流态灌衆材料，其制备工艺简单， 生产成本低，所制备的磷石膏基高流态灌浆材料流动度高，泌水率低，凝结时间短，无收缩， 强度发展快，早期强度高、耐水性较好。
[0007] 为达到上述目的，采用技术方案如下：
[0008] -种磷石膏基高流态灌浆材料，其组成按重量份数计如下：
[0009] 磷基半水石膏50-70份、粉煤灰20-40份、激发剂8-12份、石膏晶须6-10份、 缓凝剂〇.05-0. 15份、减水剂0. 2-0. 6份、保水剂0. 04-0. 08份、憎水剂0. 02-0. 06份；
[0010] 其中，所述的磷基半水石膏为磷基高强石膏，或是磷基高强石膏/磷基建筑石膏 按按质量比4:1-5:1的混合物。
[0011] 按上述方案，磷基高强石膏的细度以〇. 125mm方孔筛筛余量百分数计，筛余量不 大于5%，2h抗折强度大于6MPa、烘干抗压强度大于50MPa;磷基建筑石膏的细度以0. 2mm 方孔筛筛余量百分数计，筛余量不大于10%。
[0012] 按上述方案，所述粉煤灰为一级粉煤灰、二级粉煤灰中的一种或两种的混合物。
[0013] 按上述方案，所述激发剂为电石渣、水泥的一种或两种的混合物；其中电石渣需在 40°C的烘箱中烘干至恒重，经磨细之后过45微米方孔筛，筛余量不大于25%;水泥为普通 硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥中的任意一种。
[0014] 按上述方案，所述石膏晶须为二水磷石膏晶须，长径比大于20。
[0015] 按上述方案，所述减水剂为三聚氰胺类减水剂、萘系减水剂、聚羧酸系减水剂中的 一种。
[0016] 按上述方案，所述缓凝剂为柠檬酸钠、柠檬酸、石膏专用蛋白质类缓凝剂中的一种 或几种的混合物。
[0017] 按上述方案，所述保水剂为羧甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚和淀粉醚中的 一种或几种的混合物。
[0018] 按上述方案，所述憎水剂为有机硅憎水剂。
[0019] 本发明有益效果如下：
[0020] 采用磷石膏制备灌浆材料，实现了磷石膏的资源化利用，绿色环保。
[0021] 采用粉煤灰为矿物掺合料，电石渣和水泥为碱性激发剂，降低成本，很好的提高了 灌浆材料的耐水性和耐久性。
[0022] 采用晶须对灌浆材料进行改性，提高了灌浆材料的抗折强度。
[0023] 所制备的磷石膏基高流态灌浆材料凝结时间短、无收缩、强度高、耐水性较好，其 初凝时间为120 - 140min，终凝时间为140 - 160min，Id抗折强度4. 0 - 6.OMPa，7d抗折 强度 5. 5-11. 5MPa，28d抗折强度 7. 8 - 12. 5MPa，Id抗压强度 14. 8 - 20. 5MPa，7d抗压强度 25. 5-36. 5MPa，28d抗压强度34. 5 - 47. 8MPa，初始流动度大于300mm，30分钟流动度保留 值为大于270mm，剪切粘结强度0. 4 - 0. 7MPa，保水率85. 5 - 90. 2 %，软化系数0. 65-0. 82， 竖向膨胀率〇? 112-0. 135%。
【具体实施方式】
[0024] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作 进一步详细描述。
[0025] 本发明磷石膏基高流态灌浆材料，其组成按重量份数计如下：
[0026] 磷基半水石膏50-70份、粉煤灰20 - 40份、复合激发剂8-12份、石膏晶须6 - 10 份、缓凝剂〇. 05 - 0. 15份、减水剂0. 2 - 0. 6份、保水剂0. 04-0. 08份、憎水剂0. 02-0. 06 份。
[0027] 其中，所述的磷基半水石膏为磷基高强石膏，或是磷基高强石膏/磷基建筑石膏 按按质量比4:1-5:1的混合物；磷基高强石膏的细度以0. 125mm方孔筛筛余量百分数计， 筛余量不大于5%，强度等级达a50以上（即2h抗折强度大于6MPa、烘干抗压强度大于 50MPa);磷基建筑石膏的细度以0.2mm方孔筛筛余量百分数计，筛余量不大于10%。
[0028] 优化地，粉煤灰为一级粉煤灰、二级粉煤灰中的一种或两种的混合物。
[0029] 优化地，激发剂为工业废渣电石渣、水泥的一种或两种的混合物。其中电石渣需在 40°C的烘箱中烘干至恒重，经磨细之后过45微米方孔筛，筛余量不大于25%;水泥为普通 硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥中的任意一种。
[0030] 优化地，晶须为二水磷石膏晶须，长径比为大于20。
[0031] 优化地，减水剂为三聚氰胺类减水剂、萘系减水剂、聚羧酸系减水剂中的一种。
[0032] 优化地，缓凝剂为柠檬酸钠、柠檬酸、石膏专用蛋白质类缓凝剂中的一种或几种的 混合物。
[0033] 优化地，保水剂为羧甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚和淀粉醚中的一种或几 种的混合物。