一种磷石膏基水泥超缓凝剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种磷石膏基水泥超缓凝剂及其制备方法，制备该水泥超缓凝剂的原材料包括以下重量份的材料组分：改性磷石膏100份，矿渣70～90份，粉煤灰10～30份。本发明通过对工业副产物磷石膏进行预处理，并与另外两种废弃物矿渣、粉煤灰混合，然后在12～15MPa压力下压制成块，即得到超缓凝剂。绿色环保成本低，加入水泥中超缓凝效果好，还能够降低水泥的水化热，减少因温度应力产生的裂缝，能满足某些特殊施工需求。
【专利说明】
一种磷石膏基水泥超缓凝剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种磷石膏基水泥超缓凝剂及其制备方法。
【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，每生产It磷酸大约产生5t的磷石 膏，磷矿石与硫酸反应后生成一种泥浆状的混合物，其中含有液态的磷酸和固态的硫酸钙 残渣，将磷酸和硫酸钙分离，所得硫酸钙残渣就是磷石膏。磷石膏中含有上述反应残留磷酸 及氢氟酸，随意堆放污染土壤、地下水等自然资源，破坏生态环境。由于磷石膏利用率低，目 前全世界磷石膏累计排放量已超过56亿吨，我国磷石膏堆存量已超过3亿吨。这对磷肥化工 行业来说无疑是一个重大的负担，国家环保局已将磷石膏定性为危险废弃物，磷石膏的有 效资源化已经关系到磷肥行业的可持续发展乃至生存，磷石膏的大规模资源化利用迫在眉 睫。
[0003] 磷石膏中的磷酸盐，特别是可溶性磷酸盐对水泥有超缓凝作用。目前磷石膏用来 代替天然石膏作水泥调凝剂，是其资源化利用的主要途径。随着我国经济不断发展，桥梁、 地铁等大规模工程越来越多，部分特殊结构施工如钻孔粧施工要求混凝土有较长凝结时 间，即超缓凝。超缓凝混凝土要求初凝时间达到24h以上，尽管早期强度低，但28d强度能达 到设计强度等级。超缓凝混凝土的开发和应用，可以满足混凝土施工技术的多样化，如长距 离施工和避开夜间施工。
[0004] 目前市面上常用的超缓凝剂种类繁多，对水泥混凝土影响各异，但大多具有成本 高的问题，极大地增加了施工成本，因此开发一种成本低廉、缓凝效果良好的水泥超缓凝剂 具有极大的现实意义。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种磷石膏 基水泥超缓凝剂及其制备方法，本发明以磷石膏等工业副产物为原料，制备出的超缓凝剂 凝结时间大于24h，还具有水化热低，后期强度高的特点，满足特殊建筑工程的需求。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
[0007] 提供一种磷石膏基水泥超缓凝剂，制备该水泥超缓凝剂的原材料包括以下重量份 的材料组分:磷石膏100份，矿渣70~90份，粉煤灰10~30份。
[0008] 按上述方案，所述磷石膏由工业副产物磷石膏预处理得到，预处理方法为:将工业 副产磷石膏过150目筛，筛上部分通过浮选法除杂，除去油污等有机物、部分可溶性氟及少 部分可溶磷，然后与筛下部分再混合，接着烘干即得到磷石膏。
[0009] 按上述方案，所述磷石膏符合GB/T23456-2009标准要求，其中P2〇5重量含量为0.6 ~0.8%，放射性满足GB6566标准要求。
[0010] 按上述方案，所述矿渣为S95级矿渣。
[0011]按上述方案，所述粉煤灰为I级粉煤灰。
[0012] 本发明磷石膏基水泥超缓凝剂的制备方法为:将磷石膏与矿渣、粉煤灰混合均匀， 然后在12~15MPa压力下压制成块，即得到磷石膏基水泥超缓凝剂。
[0013] 本发明磷石膏基水泥超缓凝剂的用法为:将磷石膏基水泥超缓凝剂与硅酸盐水泥 熟料按质量比12~17:100混合后粉磨得到超缓凝水泥，所得超缓凝水泥比表面积大于 350m 2/Kg，再用于配制超缓凝混凝土。
[0014] 按上述方案，所述硅酸盐水泥熟料符合GB/T 21372标准要求。
[0015]由于工业副产物磷石膏中所含P2O5对磷石膏的凝结时间、强度影响很大，根据姜洪 义、刘涛的研究(磷石膏颗粒级配、杂质分布对其性能影响的研究[J])，大颗粒的磷石膏中 水溶性P2O 5的含量高，故将大小粒径磷石膏分离，分别用不同手段处理，预处理大粒径磷石 膏，然后与小粒径磷石膏混合，可以控制磷石膏中P 2O5含量，采用本发明方法对工业副产物 磷石膏预处理更加合理且能节约水等资源。
[0016] 水泥水化热的大小与其矿物组成密切相关，以C3AX3S的发热速率和发热量最大， 采用本发明的超缓凝剂，其中的磷石膏、粉煤灰和矿渣部分取代了水泥熟料从而减少水泥 熟料用量就降低了水化热。此外，磷石膏含有的P 2O5等杂质，减缓水泥水化速率，从而降低水 化热并延迟温峰;粉煤灰和矿粉水化活性低，后期才会开始大量水化，延迟了温峰。
[0017] 本发明的有益效果在于:本发明通过对工业副产物磷石膏预处理，以减少P2O5等杂 质的含量，并与另外两种废弃物矿渣、粉煤灰混合压制得到超缓凝剂，便于运输和计量，绿 色环保成本低，加入水泥中超缓凝效果好，并且能够降低水泥的水化热，从而减少了因温度 应力产生的裂缝，可满足特殊施工需求。
【具体实施方式】
[0018] 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。
[0019] 本发明实施例所用硅酸盐水泥熟料来自四川华新万源公司，符合GB/T 21372标准 要求。
[0020] 本实施例所用磷石膏预处理方法为：将工业副产磷石膏（湖北宜化集团提供)过 150目筛，筛上部分通过浮选法除杂，然后与筛下部分再混合，接着烘干即得到磷石膏。所述 磷石膏符合GB/T23456-2009标准要求，其中P 2O5重量含量为0.8%，放射性满足GB6566标准 要求。所用矿渣为山东鲁新新型建材有限公司提供，为S95级矿渣;所用粉煤灰为华能集团 武汉阳逻电厂提供，为I级粉煤灰。
[0021] 实施例1
[0022]制备磷石膏基水泥超缓凝剂:按重量份计，将100份磷石膏与70份矿渣、30份粉煤 灰混合均匀，然后在15MPa压力下压制成块，即得到磷石膏基水泥超缓凝剂。
[0023]将本实施例制备的磷石膏基水泥超缓凝剂与硅酸盐水泥熟料按质量比12:100混 合后粉磨，使所得粉末比表面积为360m2/Kg，即得到超缓凝水泥。
[0024] 实施例2
[0025]制备磷石膏基水泥超缓凝剂:按重量份计，将100份磷石膏与80份矿渣、20份粉煤 灰混合均匀，然后在15MPa压力下压制成块，即得到磷石膏基水泥超缓凝剂。
[0026]将本实施例制备的磷石膏基水泥超缓凝剂与硅酸盐水泥熟料按质量比13:100混 合后粉磨，使所得粉末比表面积为360m2/Kg，即得到超缓凝水泥。
[0027] 实施例3
[0028] 制备磷石膏基水泥超缓凝剂:按重量份计，将100份磷石膏与90份矿渣、10份粉煤 灰混合均匀，然后在15MPa压力下压制成块，即得到磷石膏基水泥超缓凝剂。
[0029] 将本实施例制备的磷石膏基水泥超缓凝剂与硅酸盐水泥熟料按质量比14:100混 合后粉磨，所得粉末比表面积为360m2/Kg，即得到超缓凝水泥。
[0030] 实施例4
[0031] 制备磷石膏基水泥超缓凝剂:按重量份计，将100份磷石膏与70份矿渣、30份粉煤 灰混合均匀，然后在15MPa压力下压制成块，即得到磷石膏基水泥超缓凝剂。
[0032] 将本实施例制备的磷石膏基水泥超缓凝剂与硅酸盐水泥熟料按质量比15:100混 合后粉磨，使所得粉末比表面积大于360m 2/Kg，即得到超缓凝水泥。
[0033] 实施例5
[0034]制备磷石膏基水泥超缓凝剂:按重量份计，将100份磷石膏与80份矿渣、20份粉煤 灰混合均匀，然后在15MPa压力下压制成块，即得到磷石膏基水泥超缓凝剂。
[0035] 将本实施例制备的磷石膏基水泥超缓凝剂与硅酸盐水泥熟料按质量比16:100混 合后粉磨，使所得粉末比表面积为360m2/Kg，即得到超缓凝水泥。
[0036] 实施例6
[0037] 制备磷石膏基水泥超缓凝剂:按重量份计，将100份磷石膏与90份矿渣、10份粉煤 灰混合均匀，然后在15MPa压力下压制成块，即得到磷石膏基水泥超缓凝剂。
[0038] 将本实施例制备的磷石膏基水泥超缓凝剂与硅酸盐水泥熟料按质量比17:100混 合后粉磨，使所得粉末比表面积为360m2/Kg，即得到超缓凝水泥。
[0039] 实施例7
[0040] 实施例1-6超缓凝剂各组分重量份配比及在超缓凝混凝土中的掺量见表1:
[0041] 表1
[0043] 实施例8
[0044] 对实施例1-6所制备的超缓凝水泥进行测试，各项性能如表2所示：
[0045] 表 2
[0047]由以上实施例可知本发明提供的超缓凝剂配制的超缓凝混凝土的初凝时间为24h 以上，终凝时间29h以上；7d抗折强度大于3MPa; 7d抗压强度大于13MPa; 28d抗折强度大于 9MPa;28d抗压强度大于45MPa;3d水化热不大于125J · g-1Jd水化热不大于205J · g-S三氧 化硫含量不大于3.5 %，安定性合格，具有超缓凝效果。
【主权项】
1. 一种磷石膏基水泥超缓凝剂，其特征在于制备该水泥超缓凝剂的原材料包括以下重 量份的材料组分:改性磷石膏100份，矿渣70~90份，粉煤灰10~30份。2. 根据权利要求1所述的磷石膏基水泥超缓凝剂，其特征在于所述改性磷石膏由工业 副产物磷石膏预处理得到，预处理方法为:将磷石膏过150目筛，筛上部分通过浮选法除杂， 然后与筛下部分再混合，接着烘干即得到改性磷石膏。3. 根据权利要求2所述的磷石膏基水泥超缓凝剂，其特征在于所述改性磷石膏符合GB/ T23456-2009标准要求，其中P2〇5重量含量为0.6~0.8 %，放射性满足GB6566标准要求。4. 根据权利要求1所述的磷石膏基水泥超缓凝剂，其特征在于所述矿渣为S95级矿渣。5. 根据权利要求1所述的磷石膏基水泥超缓凝剂，其特征在于所述粉煤灰为I级粉煤 灰。6. -种权利要求1-5任一所述的磷石膏基水泥超缓凝剂的制备方法，其特征在于:将改 性磷石膏与矿渣、粉煤灰混合均匀，然后在12~15MPa压力下压制成块，即得到磷石膏基水 泥超缓凝剂。7. -种权利要求1-5任一所述的磷石膏基水泥超缓凝剂的使用方法:将磷石膏基水泥 超缓凝剂与硅酸盐水泥熟料按质量比12~17:100混合后粉磨得到超缓凝水泥，所得超缓凝 水泥比表面积大于350m 2/Kg，再用于配制超缓凝混凝土。8. 根据权利要求7所述的磷石膏基水泥超缓凝剂的使用方法，其特征在于，所述硅酸盐 水泥熟料符合GB/T 21372标准要求。
【文档编号】C04B103/22GK105859172SQ201610199945
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】马保国, 祝路, 孟倩玥, 苏英, 贺行洋, 李显良, 金子豪, 卢文达
【申请人】武汉理工大学