CN102531668A

CN102531668A - 一种磷石膏电石渣体系加气混凝土及其制备方法

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Publication number: CN102531668A
Application number: CN2012100066230A
Authority: CN
Inventors: 马保国; 陈嘉懿; 蹇守卫; 宋雪峰; 茹晓红; 付浩兵
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2012-01-09
Filing date: 2012-01-09
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2032-01-09
Also published as: CN102531668B

Abstract

本发明涉及一种加气混凝土及其制备方法，其组分及其组分含量按质量比为磷石膏：电石渣：P.O42.5R水泥：粉煤灰：改性剂：发泡剂=1:0.05~0.2:0.3~0.4:0.6~0.8:0.0005~0.001:0.01~0.03。本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：1）节约大量土地资源；2）采用发泡剂造空，生产出的加气混凝土孔隙率高，保温隔热效果好，易于施工；3）改善了加气混凝土的性能；4）本发明的加气混凝土孔隙率为61.72~71.38%，平均导热系数为0.07~0.09W/mK，表观密度为5.2~6.1g/cm³，抗压强度为3.6~4.1MPa。

Description

一种磷石膏电石渣体系加气混凝土及其制备方法

技术领域

本发明加气混凝土，属于新型建筑材料领域，具体涉及一种利用磷石膏电石渣等化工废弃物制备的隔热保温、隔音保湿加气混凝土及其制备方法。

背景技术

磷矿资源是我国的重要战略资源，它既是制作磷肥、保障粮食安全的重要物资，又是精细磷化工的物质基础，具有不可替代性、不可再生性。中国磷矿资源比较丰富，国土资源部信息中心统计，2005年底我同磷矿资源储量基础130亿吨，仅次于摩洛哥，位居世界第二位；资源储量66亿吨，跃居世界第一位。磷化工是资源型加工工业，含磷制品是人民生活和工农业生产的必需品。磷矿的利用主要有热法、湿法两类，热法路线是经黄磷加工成磷酸，进而生产各类如三聚磷酸钠、工业级次磷酸钠、六偏磷酸钠等。湿法磷酸大部分企业用来生产肥料级磷肥，先进的技术是用来生产工业磷酸，进而生产工业级、食品级精细磷酸盐。然而湿法磷酸的主要副产物磷石膏因化学成分复杂，含有残留有机磷、无机磷、氟及其他物质等，综合利用率不到20％，占用大量土地用以堆置，且可溶性P₂O₅和F^-等随雨水浸出，产生酸性废水，引起土壤、水系、大气的严重污染，给人类的生存环境造成了危害。

另一方面，电石渣为电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣。电石作为一种重要的化工原料，广泛用于生产PVC、维尼纶、石灰氮、溶解乙炔等产品。目前我国年消耗电石约300多万吨，产生电石渣(干渣)近500万吨，其中使用电石最多的是电石法PVC。每生产1t PVC需排放1.5～2t电石渣。电石渣的处理一般采用堆放，这将占用大量的土地资源，还污染附近的土壤和水体。。电石渣呈强碱性，其渣液pH值达12以上，因而给环境造成严重污染。

因此，利用化工固体废弃物等为主要原料生产产品，不仅可以使固体废弃物得到大量利用，而且可以节约大量土地资源，符合可持续发展的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种磷石膏电石渣体系加气混凝土及其制备方法，其能高效利用化工固体废弃物，节约了土地资源、具有保温隔热、隔音调湿等优点。

本发明的制备采取以下的技术方案：一种磷石膏电石渣体系加气混凝土，其特征是以磷石膏、电石渣为钙质材料，以P.O42.5R水泥、粉煤灰为硅质原料混合、加以改性剂、发泡剂制成，其组分及其组分含量按质量比为磷石膏∶电石渣∶P.O42.5R水泥∶粉煤灰∶改性剂∶发泡剂＝1∶0.05～0.2∶0.3～0.4∶0.6～0.8∶0.0005～0.001∶0.01～0.03。

按上述方案，所述的磷石膏为磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，含水率为22％～25％，粒径≤0.2mm。

按上述方案，所述的电石渣为电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣，固含量≥60％，含水率为35％～40％，粒径≤0.2mm。

按上述方案，所述的粉煤灰为国标二级粉煤灰。

按上述方案，所述的改性剂为武汉盛隆科技发展有限公司的固特丝改性聚丙烯纤维，长度为6～15mm。

按上述方案，所述的发泡剂为复合发泡剂，其为铝粉、十二烷基硫酸钠以质量比1∶1比例混合。

磷石膏电石渣体系加气混凝土的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：

1)按质量比为磷石膏∶电石渣∶P.O42.5R水泥∶粉煤灰∶改性剂∶发泡剂＝1∶0.05～0.2∶0.3～0.4∶0.6～0.8∶0.0005～0.001∶0.01～0.03取磷石膏、电石渣、P.O42.5R水泥、粉煤灰、改性剂和发泡剂，备用；

2)将磷石膏、粉煤灰和电石渣混合均匀后加热到45℃-65℃，加入P.O42.5R水泥和水搅拌均匀，再加入改性剂、发泡剂搅拌并升温至65℃-85℃，快速浇筑入提前升温至65℃-85℃的磨具中，并推入初养室中静置发气初凝；

3)初养1.5～2小时后脱模进行切割，并运至釜中蒸压养护12小时后制得磷石膏电石渣体系加气混凝土。

本发明中各原材料的作用为：

P.O42.5R水泥，起主要的胶凝作用，其中的C₂S、C₃S、C₃A和C₄AF立即与水发生化学反应，生成C-S-H、钙矾石和Ca(OH)₂等矿物，凝结硬化逐渐变成具有强度的胶凝材料，并能将散粒状材料胶接成为整体；

磷石膏，起主要的填充作用，另混凝土制品具优良的隔音、隔热和防火性能；

电石渣，代替常规加气混凝土工艺中石灰的作用，其主要作用是和水泥配合提供有效氧化钙，使之在水热条件下与硅质材料中的SiO₂、Al₂O₃作用，生产水化硅酸钙；

粉煤灰，加气混凝土硅铝成分的主要来源，并且提供后期强度；

改性聚丙烯纤维可有效地控制混凝土塑性收缩、干缩，温度变化等因素引起的微裂缝，防止及抑制裂缝的形成及发展，改善混凝土的耐火性，提高混凝土/砂浆抗渗性能、抗冲击及抗震等性能；

十二烷基硫酸钠，对碱和硬水不敏感，具有乳化和优异的发泡力。是一种无毒的阴离子表面活性剂；

铝粉，在碱性条件下与水反应产生气体，是该体系主要的加气组分。

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

1)本发明所用原料主要为化工废弃物，不仅可以大量利用化工废弃物，而且可以节约大量土地资源，并不造成二次污染；

2)采用发泡剂造空，生产出的加气混凝土孔隙率高，保温隔热效果好，而且易于施工；

3)石膏制品本身具有质轻、保温隔热、调湿隔音的特点，进一步改善了加气混凝土的性能；

4)本发明的加气混凝土孔隙率为61.72～71.38％，平均导热系数为0.07～0.09W/mK，表观密度为5.2～6.1g/cm³，抗压强度为3.6～4.1MPa的加气混凝土，其余各项指标也能满足GB11968-2006和GB 6566-2010的要求。

附图说明

图1为本发明实施例1所得磷石膏电石渣体系加气混凝土的结构截面图。

具体实施方案

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

分别称量磷石膏、粉煤灰、电石渣、P.O42.5R水泥500g，300g，50g，150g，将前三种搅拌均匀，升温到65℃，加入P.O42.5R水泥并加水拌合，加入复合发泡剂6.3g和改性聚丙烯纤维0.3g搅拌并升温至70℃，快速浇筑入提前升温至85℃的磨具中，并推入初养室中静置发气初凝，初养2小时后脱模进行切割，并运至釜中蒸压养护12小时，可制得磷石膏电石渣体系加气混凝土。

本发明的主要原料中化学分析见表1-2，所述的改性聚丙烯纤维为武汉盛隆科技发展有限公司的固特丝(G.T.S)改性聚丙烯纤维，长度为6～15mm，所述的磷石膏为磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，含水率为22％～25％，粒径≤0.2mm，所述的电石渣为电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣，固含量≥60％，含水率为35％～40％，粒径≤0.2mm，所述的粉煤灰为国标二级粉煤灰，所述的复合发泡剂为铝粉、十二烷基硫酸钠以质量比1∶1比例混合。

所得磷石膏电石渣体系加气混凝土的结构截面图如图1所示。

实施例2：

分别称量磷石膏、粉煤灰、电石渣、P.O42.5R水泥500g，350g，100g，200g，将前三种搅拌均匀，升温到60℃，加入P.O42.5R水泥并加水拌合，加入复合发泡剂7g和改性聚丙烯纤维0.32g搅拌并升温至80℃，快速浇筑入提前升温至80℃的磨具中，并推入初养室中静置发气初凝，初养2小时后脱模进行切割，并运至釜中蒸压养护12小时，可制得磷石膏电石渣体系加气混凝土。

本发明的主要原料的选用同实施例1。

实施例3：

分别称量磷石膏、粉煤灰、电石渣、P.O42.5R水泥400g，300g，80g，150g，将前三种搅拌均匀，升温到60℃，加入P.O42.5R水泥加水拌合，加入复合发泡剂9g和改性聚丙烯纤维0.35g搅拌并升温至75℃，快速浇筑入提前升温至75℃的磨具中，并推入初养室中静置发气初凝，初养1.5小时后脱模进行切割，并运至釜中蒸压养护12小时，可制得磷石膏电石渣体系加气混凝土。

本发明的主要原料的选用同实施例1。

实施例4：

分别称量磷石膏、粉煤灰、电石渣、P.O42.5R水泥500g，300g，100g，150g，将前三种搅拌均匀，升温到50℃，加入P.O42.5R水泥加水拌合，加入复合发泡剂10g和改性聚丙烯纤维0.4g搅拌并升温至75℃，快速浇筑入提前升温至75℃的磨具中，并推入初养室中静置发气初凝，初养1.5小时后脱模进行切割，并运至釜中蒸压养护12小时，可制得磷石膏电石渣体系加气混凝土。

本发明的主要原料的选用同实施例1。

实施例5：

分别称量磷石膏、粉煤灰、电石渣、P.O42.5R水泥400g，300g，80g，160g，将前三种搅拌均匀，升温到45℃，加入P.O42.5R水泥加水拌合，加入复合发泡剂12g和改性聚丙烯纤维0.33g搅拌并升温至65℃，快速浇筑入提前升温至65℃的磨具中，并推入初养室中静置发气初凝，初养2小时后脱模进行切割，并运至釜中蒸压养护12小时，可制得磷石膏电石渣体系加气混凝土。

本发明的主要原料的选用同实施例1。

附表1：工业废渣磷石膏和电石渣化学分析

(G.T.S)改性聚丙烯纤维性能参数

附表3：制品的物理参数

Claims

1.一种磷石膏电石渣体系加气混凝土，其特征是以磷石膏、电石渣为钙质材料，以P.O42.5R水泥、粉煤灰为硅质原料混合、加以改性剂、发泡剂制成，其组分及其组分含量按质量比为磷石膏：电石渣：P.O42.5R水泥：粉煤灰：改性剂：发泡剂=1: 0.05~0.2: 0.3~0.4: 0.6~0.8: 0.0005~0.001: 0.01~0.03。

2.按权利要求1所述的磷石膏电石渣体系加气混凝土，其特征在于所述的磷石膏为磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，含水率为22%~25%，粒径≤0.2mm。

3.按权利要求1或2所述的磷石膏电石渣体系加气混凝土，其特征在于所述的电石渣为电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣，固含量≥60%，含水率为35%~40%，粒径≤0.2mm。

4.按权利要求1或2所述的磷石膏电石渣体系加气混凝土，其特征在于所述的粉煤灰为国标二级粉煤灰。

5.按权利要求1或2所述的磷石膏电石渣体系加气混凝土，其特征在于所述的改性剂为武汉盛隆科技发展有限公司的固特丝改性聚丙烯纤维，长度为6~15mm。

6.按权利要求1或2所述的磷石膏电石渣体系加气混凝土，其特征在于所述的发泡剂为复合发泡剂，其为铝粉、十二烷基硫酸钠以质量比1:1比例混合。

7.权利要求1所述的磷石膏电石渣体系加气混凝土的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：

1）按质量比为磷石膏：电石渣：P.O42.5R水泥：粉煤灰：改性剂：发泡剂=1: 0.05~0.2: 0.3~0.4: 0.6~0.8: 0.0005~0.001: 0.01~0.03取磷石膏、电石渣、P.O42.5R水泥、粉煤灰、改性剂和发泡剂，备用；

2）将磷石膏、粉煤灰和电石渣混合均匀后加热到45℃-65℃，加入P.O42.5R水泥和水搅拌均匀，再加入改性剂、发泡剂搅拌并升温至65℃-85℃，快速浇筑入提前升温至65℃-85℃的磨具中，并推入初养室中静置发气初凝；

3）初养1.5~2小时后脱模进行切割，并运至釜中蒸压养护12小时后制得磷石膏电石渣体系加气混凝土。

8.根据权利要求7所述的磷石膏电石渣体系加气混凝土的制备方法，其特征在于所述的改性剂为武汉盛隆科技发展有限公司的固特丝改性聚丙烯纤维，长度为6~15mm。

9.根据权利要求7或8所述的磷石膏电石渣体系加气混凝土的制备方法，其特征在于所述的发泡剂为复合发泡剂，其为铝粉、十二烷基硫酸钠以质量比1:1比例混合。