[发明专利]一种磷石膏膨胀剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑用膨胀剂领域，尤其涉及一种磷石膏膨胀剂及其制备方法。

背景技术

 随着膨胀剂产品及应用技术的逐渐发展，人们对膨胀熟料及膨胀剂成品原材料的研究越来越深入，但关于磷石膏膨胀剂的专利和文献并不多，磷石膏膨胀剂的相关产品也没有实际应用，现有的关于磷石膏膨胀剂的专利或文献中，磷石膏的处理方式多为水洗、石灰中和以及高温煅烧，此处理方式能耗高，处理成本大，工业化投产可能性不大。

国内市场内，现有的混凝土膨胀剂，大多是硬石膏或脱硫石膏与膨胀熟料混磨制成，比表面积大，微粉含量多，早期水化快，例如《膨胀剂与膨胀混凝土》2007年02期中题目为“利用磷石膏研制混凝土高效膨胀剂”的文章中提到了介绍了利用工业废弃物磷石膏煅烧脱水制取硬石膏,再与特制高铝熟料配合研制混凝土高效膨胀剂。同时随着高性能混凝土的日益普及，为适应其高强度、高流动性及早强性的产品要求，许多水泥生产厂家减小水泥粒径，增大水泥比表面积，加快水泥的水化速率，以增大水泥的早期强度。这两者综合起来，使得目前的膨胀剂加入到混凝土中，使得混凝土的施工性能差，具体体现为早期水化过快，塌损大，凝结时间快，可施工时间短。

磷石膏缓凝性能优于硬石膏：水泥熟料中的C₃A水化速度快，其水化产物溶解度也大，在存在石膏的情况下，最初水化的C₃A与溶解的CaSO₄化合，生成钙矾石，部分钙矾石附着在C₃A表面，阻碍了C₃A的快速水化，从而达到缓凝的目的。磷石膏是二水石膏，与硬石膏相比，二者溶解度差别不大，但二水石膏溶解速度快的多，相同条件下达到溶解平衡，二水石膏只需几分钟，硬石膏多达40天，因此，二水石膏抑制C₃A快速水化的能力比硬石膏强，所以用磷石膏取代硬石膏，会降低C₃A的水化速率，从而延长水泥的凝结时间。此外磷石膏中水溶性P₂O₅和氟化物等主要杂质，随同磷石膏一起溶解并呈酸性，进入水泥浆体之中，与碱性物质发生中和反应，致使溶液无法达到氢氧化钙的饱和或过饱和，推迟了铝酸钙消耗硫酸盐形成钙矾石或单硫型水化硫铝酸盐，阻碍水泥的早期水化进程，延长凝结时间。

另外，试验发现，增大磷石膏比表面积，控制膨胀熟料细度及粒径分布也可以增加延长水泥的凝结时间，提高混凝土的塌损性能，膨胀率和强度。磷石膏比表面积越大，水化速率越快，对水泥早期水化抑制越明显，膨胀熟料比表面积越小，微粉含量越少，在水泥塑性阶段膨胀能的损失越小，有效膨胀率就越大。

磷石膏只需低温干燥除掉自由水，降低了磷石膏处理的能耗，节省资源，降低膨胀剂的生产成本，提高其工业可行性，此外低温干燥磷石膏，可以保证其主要缓凝组分二水石膏、有机磷及F等不会脱水或被除去。同时，增大磷石膏的比表面积，可提高磷石膏中二水石膏的溶解速率，从而降低水泥在塑性阶段的水化速率，提高混凝土的保塌性，延长混凝土的操作时间；减小膨胀熟料的比表面积，降低膨胀熟料在混凝土塑性阶段的水化速率，从而降低膨胀能在塑性阶段的损失，提高膨胀剂的膨胀率。本发明制备的磷石膏膨胀剂，缓凝效果明显，延长了混凝土的可操作时间，且膨胀率高，强度无明显损失，成本低廉，具有极好的市场应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磷石膏膨胀剂及其制备方法。根据发明的一个方面，本发明提供一种磷石膏膨胀剂，包含15-35wt.%的干燥的磷石膏和65-85wt.%的膨胀熟料，其中磷石膏和膨胀熟料混合在一起，所述磷石膏膨胀剂的比表面积为150-250㎡/g，所述磷石膏通过低温干燥后获得，其表面积为300-450㎡/g,所述磷石膏包括：0-1wt.%的水，39.55-50.9wt.%的SO₃，28.05-36.1wt.%的CaO，5.1-9.2wt.%的SO₂，0-0.6wt.%的水溶性P₂O₅，0-0.3wt.%的水溶性氟；所述膨胀熟料比表面积为150-200㎡/g，325目标准筛筛余不大于50%，200目标准筛筛余不大于25%。

根据本发明的某些具体实施方式，所述磷石膏的干燥方式为：自然晾干或在20-60℃的温度条件下加热干燥。

根据本发明的某些具体实施方式，所述膨胀熟料选自下述熟料中的一种或几种：氧化钙熟料、硫铝熟料和氧化钙-硫铝复合熟料。

根据本发明的某些具体实施方式，所述磷石膏和膨胀熟料混合后磨细或分别磨细后再混合。