一种水泥基灌浆砂浆的配方的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于含冷磷酸盐黏结剂的砂浆组合物领域。
【背景技术】
[0002]磷渣是在用电炉法制取黄磷时，所得到的以硅酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷，即为粒化电炉磷渣，它的成分与矿渣成分相近，简称磷渣。通常每生产一吨黄磷大约产生8~10t磷渣，例如2002年中国的黄磷实际产量约69万吨，磷渣排出量约为560~700万吨。大量废渣的排放不仅浪费资源、占用耕地、污染环境，而且对环境的可持续发展造成极大障碍。
[0003]磷渣的主要成分是硅酸盐和铝酸盐玻璃体，玻璃体含量在85 %?90 %，另外还含有少量细小晶体，结晶相中有假硅灰石、石英、方解石、氟化钙、硅酸二钙和硅酸三钙存在，因此磷渣具有一定矿物活性，可用于混凝土中作为矿物掺合料替代部分硅酸盐水泥，现有技术表明，掺入磷渣在降低水泥成本的同时能配置C30以上的混凝土。但磷渣具有缓凝作用，会降低混凝土的早期强度，因此在配制早期强度要求较高的混凝土时存在技术难题。
[0004]水泥基灌浆砂浆的成分与混凝土近似，大致由水泥、掺合料(细填料)、细集料(细骨料)、高效减水剂、保水剂、调凝剂、早强剂、膨胀剂和消泡剂等材料组成，要求具有较高的早期强度和后期强度(抗压强度Id彡22.0MPa, 3d彡40.0MPa, 28d彡70.0MPa),因此如果要使用磷渣来作为掺合料，就需要克服具有缓凝作用的磷渣配置水泥基灌浆砂浆时，无法满足灌浆砂浆所要求的较高早期强度(简称早强)的问题。
【发明内容】
[0005]本发明意在提供一种具有较高早期强度和后期强度，成本较低且能实现磷渣的二次利用的水泥基灌浆砂浆。
[0006]本发明的目的可以通过以下措施来达到:一种水泥基灌浆砂浆的配方，包括凝胶材料、添加剂、水和砂，水与凝胶材料的比例即水胶比为0.26-0.28，凝胶材料与砂的比例即胶砂比为1/1~1/1.6，凝胶材料由硅酸盐水泥和磷渣构成，它们占凝胶材料的质量份数比如下:
普通硅酸盐水泥:70~80份，
磷渣:20~30份；
添加剂包括膨胀剂、减水剂、消泡剂、早强剂和增稠剂，它们分别占凝胶材料的质量份数比如下:
膨胀剂:6~8份，
减水剂:1份聚羧酸减水剂或氨基磺酸盐减水剂，
消泡剂:0.2-0.6份的有机硅类消泡剂，
早强剂:0.04-0.05份的三乙醇胺， 增稠剂:0.025-0.05份的羟丙基甲基纤维素醚，粘度为100000毫帕.秒。
[0007]上述技术方案与现有技术的区别在于:传统的水泥基灌浆砂浆的掺合料一般选用天然火山灰，硅灰，粒化高炉矿渣和粉煤灰等，而本方案中采用磷渣作为活性掺合料替代部分水泥，一方面可以满足水泥基灌浆砂浆的高性能要求，另一方面可以降低水泥的成本，而且可以实现废磷渣的二次利用，十分环保，而为了解决磷渣缓凝作用与水泥基灌浆砂浆高早强之间的矛盾，通过实验得出磷渣的添加量占凝胶材料的20~30份时，砂浆能有较高的早期强度，为砂浆提供良好的可操作时间。
[0008]进一步地，普通硅酸盐水泥占凝胶材料的质量份数比为75份，磷渣占凝胶材料的质量份数比为25份；膨胀剂占凝胶材料的质量份数比为6份，聚羧酸系减水剂占凝胶材料的质量份数比为I份，消泡剂占凝胶材料的质量份数比0.4份，纤维素醚占凝胶材料的质量分数比为0.025份，水胶比为0.26，胶砂比为1/1，这是经过配合比正交试验后，得出最佳的水泥基灌浆砂浆的配方。
[0009]进一步地，磷渣均是通过晒干后经球磨机粉磨30min处理，密度为2.76g/ cm3,平均粒径为29.932 μ m,比表面积为240.87m2/kg。
【附图说明】
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明一种水泥基灌浆砂浆的配方作进一步详细的说明:
图1为本发明实施例中为加入化学外加剂时磷渣的掺量范围对砂浆强度影响的示意图；
图2为本发明实施例中磷渣掺量对砂浆流动性的影响的示意图；
图3为本发明实施例中磷洛掺量对砂楽:初凝时间的影响的示意图；
图4为本发明实施例中磷渣粒径的分布图；
图5为本发明实施例中配合比优化实验的正交试验因素水平表；
图6为本发明实施例中配合比优化实验的正交试验配比表；
图7为本发明实施例中配合比优化实验的正交试验设计与结果表I ;
图8为本发明实施例中配合比优化实验的正交试验设计与结果表2 ；
图9为本发明实施例中配合比优化实验的正交试验结果分析表；
图10为本发明实施例中配合比优化实验的正交试验结果分析表；
图11为本发明实施例中配合比优化实验得出的灌浆砂浆优化配合比表。
【具体实施方式】
[0011]本发明一种水泥基灌浆砂浆的配方，包括凝胶材料、添加剂、水和砂，水与凝胶材料的比例即水胶比为0.26-0.28，凝胶材料与砂的比例即胶砂比为1/1~1/1.6。凝胶材料由普通硅酸盐水泥和磷渣构成，它们占凝胶材料的质量份数比如下:硅酸盐水泥:70~80份，磷渣:20~30份。
[0012]添加剂包括膨胀剂、减水剂、消泡剂、早强剂和增稠剂，它们分别占凝胶材料的质量份数比如下:膨胀剂:6~8份，减水剂:1份聚羧酸减水剂或氨基磺酸盐减水剂，消泡剂:
0.2-0.6份的有机硅类消泡剂，早强剂:0.04-0.05份的三乙醇胺，增稠剂:0.025-0.05份的羟丙基甲基纤维素醚，粘度为100000毫帕.秒。
[0013]上述配比中磷洛含量范围通过实验测得,该试验通过改变磷洛掺量研究其对灌衆料性能影响来确定磷渣的最佳掺量范围，主要以灌浆砂浆的流动度、抗压强度和凝结时间作为考察指标。试验在基准配合比的基础上，研究在相同的水胶比(0.31/1)、胶砂比(1/1)及减水剂掺量(减水剂掺量为1.0%)的条件下,磷洛掺量占凝胶材料的质量份数分别为10份、15份、20份、25份、30份、35份时灌浆砂浆的工作性能和力学性能，试验结果见图1、图2和图3。
[0014]从图1中可以看出，磷渣掺入后，砂浆的ld、3d强度明显低于基准组，且随着磷渣掺量的增加，强度逐渐下降。当磷渣掺量在20份时，砂浆的ld、3d抗压强度分别为23.3MPa和33.5MPa，与基准组相比强度下降了 33.8%和24.4%。当磷渣掺量为35份时，由于砂浆块Id强度过低出现无法脱模的现象。28d龄期时，掺有磷渣的组分强度均发展上来，接近基准组的强度，其中掺量为10份与15份的组强度超过基准组。随着水化反应的进行，到28d时部分磷渣颗粒边缘在受到水泥水化产物氢氧化钙的侵蚀作用后开始参与水化，生成C-S-H凝胶和结晶较小的氢氧化钙晶体，使结构致密，强度提高。当磷渣掺量过高时，砂浆的强度降低。砂浆中水泥熟料的减少，使整个体系中水化产物减少，磷渣参与水化反应的时间较晚，影响砂浆的后期强度。当磷渣掺量为35份时，砂浆28d强度只有46.8MPa，强度较基准组降低27.7份。为了使砂浆能有较好的强度发展，磷渣的掺量不宜超过30份。
[0015]由图2可以看出，当砂浆中未掺有磷渣时，砂浆的初始扩展度仅为265mm，30min扩展度为235mm，扩展度减小11.3%。随着磷渣掺量的增加，砂浆的流动性增大。当磷渣掺量在20%时，砂浆的初始扩展度为30