一种磷石膏基混凝土实心砖的制备方法、产品及应用技术

本发明专利技术公开了一种磷石膏基混凝土实心砖的制备方法、产品及应用，属于建筑材料领域，该方法包括如下步骤：（1）按如下重量份数比如下称取各组分原料：100份水泥、65~75份水、600~750份骨料；（2）将称取的各组分混合均匀，形成浆料；（3）将浆料进行挤出成型后，进行养护，即得磷石膏基混凝土实心砖。本申请以磷石膏为主要原料，以高炉矿渣微粉、水泥作为复合凝胶材料，辅以氧化钙为主的碱性激发剂，通过对碱性激发剂组分的控制，成功制备出高强度磷石膏集料，并以制备的磷石膏集料为基础，成功制备出满足《混凝土实心砖》（GB/T21144

【技术实现步骤摘要】
一种磷石膏基混凝土实心砖的制备方法、产品及应用


[0001]本申请涉及建筑材料领域，具体为一种磷石膏基混凝土实心砖的制备方法、产品及应用。本申请以磷石膏为主要原料，成功制备出高强度磷石膏集料，用以替代天然鹅卵石和碎石，并成功制备出相应的混凝土实心砖，其对于解决磷石膏的污染问题，降低建筑材料成本，具有重要的意义。

技术介绍

[0002]磷石膏是硫酸法萃取磷酸生产过程的副产品，也是以二水硫酸钙为主要成分的一种工业废渣。据统计，磷石膏全球累计排放约60 亿吨，并以1.5 亿吨/年的速率增加。目前，主要采用露天堆放的方式处理磷石膏。磷石膏的大量堆存，不仅占用了大量土地，并且长时间堆放，会污染地下水源、土壤和大气，破坏周围生态环境，严重阻碍了磷化工产业的可持续发展。
[0003]磷石膏作为一种潜力巨大的可再利用资源，国内外开展了大量研究，主要应用领域包括水泥、石膏建材、路基路面工程、化工、农业（土壤调理剂）等，如何实现磷石膏的资源化利用一直是研究的热点。
[0004]目前，国内磷石膏的利用途径主要集中于建材行业、工业和农业，其中在建材行业的综合应用占比最大。利用磷石膏、粉煤灰、生石灰和矿渣为原料，经过煅烧，制备出高强度β
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高强半水石膏（MHG），MHG 可制备纸面石膏板等多种建筑材料，来代替天然石膏的消耗。但其关键技术问题在于，磷石膏中磷、氟等杂质的脱除及晶型转变问题。
[0005]另一方面，混凝土砖成为取代黏土砖的新型建筑材料。混凝土砖的制备原料包括：水泥、粗、细集料及外加剂。常用粗集料有卵石和碎石，常用的细集料有河砂和山砂。而天然砂、石是不可再生的资源，其通过开采而来。通过破坏生态环境，获取天然碎石，河砂已逐步被禁采和限采。
[0006]针对混凝土砖中，集料缺乏的问题。国内外对混凝土中碎石集料的替换材料研究，多集中在废弃混凝土、废弃砖等建筑垃圾上。早在二次世界大战以后，世界上一些发达国家即开展了再生混凝土的研究工作。国内南昌大学、武汉大学等高校，也都开展过再生集料在混凝土中的应用研究。
[0007]磷石膏替代天然石膏用作水泥缓凝剂，是一条有效的处理途径。吉林建筑大学于万增将原状磷石膏用作混凝土添加剂，结果表明：磷石膏对混凝土具有缓凝和膨胀作用，可以激发矿物掺合料的活性，但其在C30 混凝土中的最佳掺量仅为3.0%~4.0%。
[0008]如上所述，现有混凝土砖对缺乏能够替代天然卵石及碎石的集料替代品，而磷石膏作为一种建筑废料，其利用率较低。能否将磷石膏用于混凝土砖的制备，成为迫切需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的专利技术目的在于，针对上述存在的问题，提供一种磷石膏基混凝土实心砖
的制备方法、产品及应用。本申请以磷石膏为主要原料，以高炉矿渣微粉、水泥作为复合凝胶材料，辅以氧化钙为主的碱性激发剂，通过对碱性激发剂组分的控制，成功制备出高强度磷石膏集料，并以制备的磷石膏集料为基础，成功制备出满足《混凝土实心砖》（GB/T21144
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2007）要求的混凝土实心砖。本申请无需采用烧结制备集料，能够有效简化集料制备过程。同时，本申请工艺简单、流程合理、操作方便，能够满足工业化制备混凝土实心砖的要求。本申请的主要原料高炉矿渣微粉、磷石膏，其原料均来自工业废弃物，能够实现物料的资源化利用，对于保护环境，降低环境污染，实现可持续发展，具有重要的意义。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种磷石膏基混凝土实心砖的制备方法，包括如下步骤：（1）按如下重量份数比如下称取各组分原料：100份水泥、65~75份水、600~750份骨料；（2）将称取的各组分混合均匀，形成浆料；（3）将浆料进行挤出成型后，进行养护，即得磷石膏基混凝土实心砖；所述步骤1中，所述骨料包括细砂、磷石膏集料；所述细砂、磷石膏集料的重量比为1:1.9~2.2。
[0011]所述细砂的粒径范围为0.15~0.50mm。
[0012]所述磷石膏集料的粒径≥4.75mm。
[0013]所述磷石膏集料的粒径范围为4.75~20mm。
[0014]所述磷石膏集料采用包括如下步骤的方法制备而成：（a）对磷石膏进行干燥处理，得到干燥后的磷石膏；（b）按配比称取各组分的粉料，将称取的各组分粉料混合、搅拌均匀，制成第一中间体；（c）将制备的第一中间体放入压力计的模具中进行压制，将混合料压实成块状体，记为第二中间体；（d）将步骤c得到的第二中间体进行机械破碎，形成集料粗料，记为第三中间体；（e）将第三中间体进行分筛，得到不同粒径的集料坯料；（f）将步骤e得到的集料坯料在常温、湿度≥70%的环境下进行养护；养护完成后，得到磷石膏集料；所述步骤b中，各组分的质量百分比如下：55~65wt%磷石膏、20~30wt%矿渣微粉、8~10 wt%成型水泥、0.5~1.5wt %氧化钙、1.5~2.5wt%硫酸铵、1.5~2.5wt%硅酸钠、1~3wt%阳离子淀粉。
[0015]所述步骤a中，干燥后的磷石膏的含水量≤5wt%。
[0016]所述硫酸铵与硅酸钠的质量比为1:0.9~1.2。
[0017]所述成型水泥为po42.5。
[0018]所述步骤f中，常温为5~40℃，养护时间为1d~10d。
[0019]前述磷石膏基混凝土实心砖的制备方法所制备的产品。
[0020]前述磷石膏基混凝土实心砖的应用。
[0021]将该磷石膏基混凝土实心砖用作建筑材料。
[0022]将该磷石膏基混凝土实心砖用于墙体制作。
[0023]将该磷石膏基混凝土实心砖用于非承重墙的墙体制作。
[0024]针对前述问题，本申请提供一种磷石膏基混凝土实心砖的制备方法、产品及应用。
[0025]本申请中，磷石膏集料采用包括如下组分的原料制备而成：磷石膏、矿渣微粉、成型水泥、氧化钙、硫酸铵、硅酸钠、阳离子淀粉。其中，以磷石膏为主要原料，以高炉矿渣微粉、水泥作为复合凝胶材料（高炉矿渣微粉以钢渣为基础原料，属于废弃物二次再生产品），辅以氧化钙为主的碱性激发剂，通过对碱性激发剂组分的控制，成功制备出高强度磷石膏集料。
[0026]通常条件下，矿渣微粉中含有大量的玻璃体，与水接触后，玻璃体中键强最弱的Ca
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O 键断裂，碱激发剂使溶液pH 值增加，加速玻璃体中 Si
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O、Al
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O 结构解离，生成硅酸根离子与铝酸根离子，并与矿渣水解出的Ca
2+
反应，生成水化硅酸钙和铝酸三钙；铝酸三钙与石膏反应，生成水硬性钙矾石；另外，矿渣水化生产水化硅酸钙凝胶( C
‑
S
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H 凝胶)。少量的水硬性钙矾石可以填充孔隙来降低体系的收缩率，对强度几乎无影响，但过多的碱激发剂会生成较多的水硬性钙矾石，造成体系膨胀，内部产生较大的内应力，进而随碱激发剂的增加而强度减少，长时间下水分蒸发下水硬性钙矾石结构被破坏，从而使强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷石膏基混凝土实心砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）按如下重量份数比如下称取各组分原料：100份水泥、65~75份水、600~750份骨料；（2）将称取的各组分混合均匀，形成浆料；（3）将浆料进行挤出成型后，进行养护，即得磷石膏基混凝土实心砖；所述步骤1中，所述骨料包括细砂、磷石膏集料；所述细砂、磷石膏集料的重量比为1:1.9~2.2。2.根据权利要求1所述磷石膏基混凝土实心砖的制备方法，其特征在于，所述磷石膏集料采用包括如下步骤的方法制备而成：（a）对磷石膏进行干燥处理，得到干燥后的磷石膏；（b）按配比称取各组分的粉料，将称取的各组分粉料混合、搅拌均匀，制成第一中间体；（c）将制备的第一中间体放入压力计的模具中进行压制，将混合料压实成块状体，记为第二中间体；（d）将步骤c得到的第二中间体进行机械破碎，形成集料粗料，记为第三中间体；（e）将第三中间体进行分筛，得到不同粒径的集料坯料；（f）将步骤e得到的集料坯料在常温、湿度≥70%的环境下进行养护；养护完成后，得到磷石膏集料；所述步骤b中，各组分的质量百分比如下：5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华，刘静，龚伟，苏瑛，张俊，翟浩成，邵明昱，赵雷，彭俊杰，王永涛，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：