[发明专利]一种磷石膏基超缓凝砂浆材料与应用

说明书

本发明提供一种磷石膏基超缓凝砂浆材料及其应用，该磷石膏基超缓凝砂浆材料由磷石膏基过硫酸盐水泥、磷石膏填料和添加剂制备而成，磷石膏基过硫酸盐水泥由第一磷石膏、粒化高炉矿渣粉和硅酸盐水泥组成，磷石膏填料为第二磷石膏，添加剂包括减水剂和增粘剂，其中减水剂：增粘剂为6：1～20：1。其初凝时间在86～212h之间，终凝时间在125～230h之间，流动度在140～155mm之间，30mins经时流动度损失在0～50mm之间，28d抗压强度在24.9MPa～41.2MPa之间，28d抗折强度在4.6MPa～6.8MPa之间，保水率在96.28％～98.39％之间，极大减少了水泥的使用，同时达到大掺量、规模化、高值化消纳磷石膏的目的。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种磷石膏基超缓凝砂浆材料与应用。

背景技术

磷石膏是湿法制磷过程中产生的工业固体废物，平均每产生1吨的磷酸，就会产生约5吨的磷石膏。全球每年产磷石膏2～3亿吨，累计超过56亿吨，但磷石膏的年综合利用率仅约为10％，所涉及的技术和工艺仍处于不成熟的状态。中国年产磷石膏近7500万吨，累计库存超过6亿吨，积累的磷石膏大多露天储存，除了占用大量土地外，还含有重金属和其他杂质，容易对周边环境造成污染。目前，农业、化工和建材是消耗磷石膏的三大主要领域。其中，建筑石膏工业由于石膏材料的大量使用，已成为磷石膏利用研究的重点。目前，有研究人员将磷石膏作为一种水泥缓凝剂使用。由于磷石膏中存在有害杂质，直接使用磷石膏作为水泥缓凝剂，极大地影响了水泥的力学性能和工作性能。在使用磷石膏作为水泥缓凝剂之前，必须对其进行预处理，磷石膏常用的预处理方法包括水洗、浮选、球磨和煅烧等。这些处理工艺都需要不少的人力和工力，磷石膏的大范围应用有了一道较高的门槛，且磷石膏作为缓凝剂使用，其占比不足原材料总质量的百分之十，磷石膏的缓凝潜能并未被充分发挥。

超缓凝混凝土是一种能在较长时间不凝结，但不破坏混凝土性能且后期强度与普通混凝土无较大差异的新型混凝土。超缓凝混凝土早期强度低，后期强度增长快，现多用于深基坑围护结构中的咬合桩施工，咬合桩是让桩和桩相互咬合并按顺序排列成基坑围护的构造，施工时先施工素混凝土桩，在素混凝土桩初凝前对钢筋混凝土桩进行施工，应用全套的管钻机切割掉相邻桩相交部分的素砼，以此实现咬合。同时超缓凝混凝土也可应用于大体积混凝土施工中，能有效解决因分层浇筑而产生的施工缝等问题。而超缓凝砂浆在实际工程中的直接应用并不多，可以用于大体积混凝土的施工，防止层间约束的产生，也可以应用于缓粘结预应力混凝土体系中，将超缓凝砂浆包裹在预应力筋上，随着时间延长，其逐渐凝结硬化，达到与有粘结预应力体系相同的效果，实现结构简单与抗震性能良好的统一。超缓凝砂浆的研究主要是为超缓凝混凝土和缓粘结预应力混凝土的研究及实际工程应用提供相关实验数据和理论参考等。但现有的超缓凝混凝土或超缓凝砂浆技术均依靠外加缓凝剂实现超缓凝的要求，并没有从发挥某些具有缓凝性能的原材料本身的潜能的角度延缓其水化速率，从而满足施工条件。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供了一种磷石膏基超缓凝砂浆材料与应用。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明的第一目的是提供磷石膏基超缓凝砂浆材料，所述磷石膏基超缓凝砂浆材料由磷石膏基过硫酸盐水泥、磷石膏填料和添加剂制备而成，所述磷石膏基过硫酸盐水泥由第一磷石膏、粒化高炉矿渣粉和硅酸盐水泥组成，所述磷石膏填料为第二磷石膏，所述添加剂包括减水剂和增粘剂，其中增粘剂质量分数比为6：1～20：1，制备过程包括以下具体步骤：

S1、原材料处理

将原状磷石膏置45℃～55℃的烘干箱中烘干24～48h，按a法或b法中任意一种方法处理得第一磷石膏，按c法处理得第二磷石膏；

a法：将干燥的原状磷石膏直接过0.08mm标准筛，

b法：将干燥的原状磷石膏进行粉磨处理，再过0.08mm标准筛，