[发明专利]可缩短磷石膏基水泥混凝土凝结时间的磷石膏改性方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种可缩短磷石膏基水泥混凝土凝结时间的磷石膏改性方法。

背景技术

磷石膏是磷化工业中湿法生产磷酸的工业副产品，其主要成分为二水石膏（Ca₂SO₄·2H₂O），通常磷石膏中二水石膏为85%～95%，并且含有少量磷、氟、有机质等杂质，其含量与生产所用磷矿石成分有关。我国目前每年的磷石膏副产量超过5000万吨，仅有20%左右得到利用，大量磷石膏作为固体废弃物堆存，累计堆存的磷石膏已经超过2亿吨，不仅占用了大量土地，还造成环境污染。加快磷石膏资源化利用，已成为磷化工业可持续发展急需解决的问题。

磷石膏基水泥混凝土是以磷石膏为主要原料，添加适量矿渣、钢渣、硅酸盐水泥熟料等原料，制备出的一种具有较高强度的水硬性的胶凝材料。磷石膏基水泥混凝土具有强度高，耐水性好，抗硫酸盐侵蚀性好的优点，可以用在淡水和海水等工程中。但是磷石膏基水泥混凝土由于使用的磷石膏中含有磷、氟、有机质等杂质的影响，凝结时间很长，早期强度低，从而影响其使用性能。因此，如何缩短磷石膏基水泥混凝土的凝结时间，提高其早期强度，成为磷石膏基水泥混凝土推广应用的关键。

目前我国关于缩短磷石膏基水泥混凝土凝结时间的文献尚不多见，但近期有两项发明专利中对类似技术进行了介绍。

专利申请号为02138088.0的“改性磷石膏及其制备”专利中，申请人介绍了一种利用磷肥厂废磷石膏，以其它废渣、废液为添加剂生产水泥水泥缓凝剂和水泥增强剂的改性磷石膏及其制备。其主要重量组成为：添加剂(硫酸铝渣、明矾石、草木灰、膨润土、矿渣、地开石、造纸厂及碱厂的废液废渣、白泥和海泡石当中的1、2或者3种)10%～30%、磷石膏70%～90%。将重量比70%～90%磷石膏和10%～30%添加剂混合，堆放在一定温度下中制得改性磷石膏，如果将30～100℃闷热处理8～48小时的改性磷石膏成型经烘干后成为水泥缓凝剂，如果将闷热8～24小时的改性磷石膏经600～900℃高温煅烧，即可成为水泥增强剂。该专利虽然给出了一种磷石膏的改性方法，但添加剂掺量高，需要一定温度处理，因此改性处理方法成本较高，工艺复杂。

专利申请号为：201110373403.7的“具有抗起砂和抗碳化性能的石膏基混凝土及其制备方法”的专利申请中，申请人介绍了一种石膏基混凝土制造及提高抗起砂碳化性能的方法。其特征在于将工业副产石膏（磷石膏、脱硫石膏、氟石膏）与一定配比的钢渣粉或再加一定量的聚羧酸类外加剂，加水搅拌成石膏钢渣浆，并陈化一定时间后，再与矿渣粉、硅酸盐水泥、钢渣粉、砂子、石子、聚羧酸类外加剂、水等原料搅拌制成石膏基混凝土。各原料所占质量百分数（干基）为：工业副产石膏（磷石膏或脱硫石膏或氟石膏）5.51%～10.26%，钢渣粉0.10%～1.10%，矿渣粉7.60%～11.40%，硅酸盐类水泥0.00%～0.90%，砂子27.00%～32.00%，石子42.96%～47.96%，聚羧酸类外加剂0.03%～0.30%。该发明开发出了一种具有水硬性的抗起砂和抗碳化性能好的石膏基混凝土，可大量利用磷石膏、工艺简单、生产成本低、能耗少、有利于环保，但该发明所制造的石膏基混凝土凝结时间较长，早期强度较低，不利于其推广应用。虽然该发明人提出了“将钢渣粉与未烘干的工业副产石膏（磷石膏、脱硫石膏、氟石膏）按一定的配比加水搅拌成石膏钢渣浆体，并陈化一定时间，钢渣中的活性钙会与工业副产石膏（磷石膏、脱硫石膏、氟石膏）中的这些酸性物质产生反应，可有效提高石膏基水泥的早期强度。”但由于磷石膏钢渣浆中，活性铝的含量很低，只是通过钢渣中的活性钙与磷石膏中的酸性物质产生反应，还不足以使磷石膏基水泥混凝土的凝结时间达到理想水平。如果在磷石膏和钢渣中，再掺入少量矿渣粉制成磷石膏钢渣矿渣浆并陈化一定时间后，钢渣中的活性钙和矿渣中的活性铝会与磷石膏中的CaSO₄﹒2H₂O反应，形成溶解度更低的水化硫铝酸钙类水化产物，可进一步缩短磷石膏基水泥混凝土的凝结时间并提高其早期强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可缩短磷石膏基水泥混凝土凝结时间的磷石膏改性方法，该方法工艺简单、成本低，该方法制备的改性磷石膏可缩短磷石膏基水泥混凝土凝结时间。