[发明专利]一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土及其制备方法，所述高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土由以下方法制备得到：1)磷石膏球磨预处理：将磷石膏、粉煤灰、水泥、减水剂和水置于球磨罐中进行湿磨，随后筛出并进行陈化处理得到磷石膏浆体；2)高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备：将砂、石粗骨料和水加入混凝土搅拌机中进行搅拌，混合均匀后将细骨料水泥、矿粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌，搅拌均匀后缓慢加入磷石膏浆体，最后加入水和减水剂，充分搅拌后进行混凝土成型和养护，即得到高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土。本发明提供的高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土具有强度高、凝结时间短的优点，并且体积稳定性良好，不易开裂。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备方法。

背景技术

磷石膏主要是磷酸厂、洗涤剂厂等化肥、日化领域湿法制取磷酸产生的固体废渣，其主要成分为二水硫酸钙，还含有少量的磷、氟化合物和有机物等，是一种重要的可再生石膏资源。目前磷石膏主要用于建筑石膏、水泥缓凝剂和石膏砖等，虽然磷石膏的利用途径较多，但实际利用效果并不理想，如2016年，磷石膏产生量达到7600万t，但利用量仅为2770万t，利用率只有36.5％。目前我国磷石膏堆积问题严重，不仅占用了大量土地，还会污染空气、土壤和地下水，对周边环境造成严重破坏。建筑材料行业一直对各类固体废弃物有着极大的容纳能力，并具有较好的处置效果，我国是水泥消耗大国，尤其是最近几年，每年要消耗大概25亿吨水泥，生产这些水泥要消耗大量的能源并造成极大的污染。所以科学家们提出使用磷石膏取代部分胶凝材料用于制备超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的思路，这样可以回收利用磷石膏，并有效减少在胶凝材料生产过程中所消耗的不可再生能源，降低CO₂等温室气体的排放。

但超硫磷石膏矿渣水泥混凝土存在强度低、凝结时间长、易开裂等问题。首先，这是由超硫磷石膏矿渣水泥组成所决定的，在超硫磷石膏矿渣水泥中，磷石膏不断溶解释放出SO₄^2-和Ca²⁺，矿粉逐渐被OH^-侵蚀释放出活性氧化铝，SO₄^2-、Ca²⁺与活性氧化铝发生反应生成钙矾石。钙矾石的生成并不是一次性完成的，而是一个较为缓慢的过程，由于钙矾石是体系强度的主要提供者，所以早期钙矾石生成量不足时，体系强度就会很低，且凝结时间也会长于普通水泥。而当该胶凝材料水化到一定程度具有一定强度时，由于有延迟钙矾石的继续生成，会引起局部体积膨胀，最终导致开裂。其次，磷石膏中的磷、氟和各种有机物杂质会在磷石膏基胶凝材料水化时与浆体中的钙离子发生反应生成难溶物附着在磷石膏表面阻碍磷石膏的继续溶出和水化，或减弱胶凝材料中分子间作用力，从而延长了磷石膏及其制品的凝结时间，降低了早期强度。另外，磷石膏基水泥混凝土中复掺的胶凝材料种类较多，胶凝材料团聚现象严重，这会使混凝土水化作用面积减少，具有强度的水化生成物较少，导致混凝土强度降低，还会造成胶凝材料分布不均匀、混凝土局部区域的延迟钙矾石生成量远高于其他区域，使混凝土开裂严重。

发明内容

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，提供一种强度高、凝结时间短、体积稳定性良好的高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土，所述高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土由以下方法制备得到：

1)磷石膏球磨预处理：将磷石膏、粉煤灰、水泥、减水剂和水置于球磨罐中进行湿磨，随后筛出并进行陈化处理得到磷石膏浆体；

2)高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备：将砂、石粗骨料和水加入混凝土搅拌机中进行搅拌，混合均匀后将细骨料水泥、矿粉加入混凝土搅拌机中继续搅拌，搅拌均匀后缓慢加入步骤1)所得磷石膏浆体，最后加入水和减水剂，充分搅拌后进行混凝土成型和养护，即得到高强超硫磷石膏矿渣水泥混凝土。