一种速凝防水磷石膏材料及其制备方法和应用

本发明涉及建筑材料，更具体地，涉及一种速凝防水磷石膏材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着全球工业化的发展，作为湿法制备磷酸的副产品-磷石膏并没有得到很好的再利用。据报道每生产1t的磷酸，会伴随着5t的磷石膏固废的产生。堆放的磷石膏在占用土地资源的同时还造成环境污染问题。因此，磷石膏的资源利用合理化问题逐渐引起各国的注意。将传统固废应用到建材中是一种消纳固废的常用办法。天然的磷石膏主要成分为caso4·2h2o，以及一些难溶的杂质。利用这一点，磷石膏常被用为水泥的缓凝剂，但是这个方法并不能大量消纳磷石膏。

2、使用磷石膏制备石膏基的材料是一个很好地消纳磷石膏的思路。与传统制备建筑石膏的方法相类似，中国专利cn201611008874.7（授权公开日2019.03.22）公开了一种方法，该方法采用磷石膏制备改性磷石膏胶凝材料，对磷石膏采用了170-200℃的预处理，以及与磷尾矿和工业炉渣进行混合，得到改性石膏。但是这个方法对磷石膏的预处理温度过高，并且仅部分利用磷石膏制备石膏基材料，处理成本较高以及再利用率较低。此外，与在水泥基体中起到缓凝作用相似，难溶性杂质会使磷石膏为原材料制备的石膏基材料凝结时间较普通建筑石膏慢，凝结时间慢不利于石膏制品如石膏板、石膏砌块等的机械化生产,大多数的研究中都加入了早强剂或促凝剂。时代的发展对建筑材料提出了很多性能方面的要求，多种外加剂的加入会对建筑材料的推广造成不便。此外，虽然石膏作为一种“会呼吸的材料”受到市场的青睐，但是其易吸水的性能容易使得建筑材料在潮湿的环境下受潮发霉，让石膏制品的应用推广受到制约。而磷石膏由于其杂质较多，吸水性更强，则更易发霉。再者，石膏材料普遍具有脆性，加入纤维可以大幅提升石膏材料的抗折性能，但要注意的是加入纤维也会大幅增加石膏制品的成本。

技术实现思路

1、针对现有技术的磷石膏材料前处理成本高、凝结时间长防水性差、抗折性能差的缺陷和不足，本发明的目的之一是为了提供一种速凝防水磷石膏材料，降低磷石膏前处理成本，提升磷石膏的再利用率；所制得的速凝防水磷石膏材料，其凝结时间短、抗压抗折强度高，防水性能较好。

2、本发明的目的之二是提供一种速凝防水磷石膏材料的制备方法。

3、本发明的目的之三是提供一种速凝防水磷石膏材料的应用。

4、本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

5、一种速凝防水磷石膏材料，由按重量份计的如下组分制备而成：

6、磷石膏900-1100份，

7、水350-450份，

8、木屑50-150份，

9、减水剂1-3份，

10、防水剂8-12份；

11、所述磷石膏包括caso4·2h2o和caso4·0.5h2o。

12、在本发明中，作为一种优选的实施例，所述磷石膏是经过烘干处理得到的烘干磷石膏，烘干温度为100℃-115℃。

13、在本发明中，作为一种优选的实施例，烘干温度为105℃-115℃。

14、在本发明中，作为一种优选的实施例，烘干温度为115℃，所述磷石膏中caso4·2h2o和caso4·0.5h2o的相对含量分别为14.2%和85.8%。

15、在本发明中，作为一种优选的实施例，所述烘干磷石膏的粒度小于150目。更优选地，所述烘干磷石膏的粒度小于200目。

16、在本发明中，作为一种优选的实施例，所述速凝防水磷石膏材料由按重量份计的如下组分制备而成：

17、磷石膏950-1050份，

18、水400-450份，

19、木屑80-120份，

20、减水剂2-3份，

21、防水剂9-11份。

22、在本发明中，作为一种优选的实施例，所述速凝防水磷石膏材料按照gb/t 9776-2008 《建筑石膏》检测性能如下：初凝时间≤4min，终凝时间≤6min，2h抗压强度≥6mpa，抗折强度≥3mpa。

23、本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

24、一种速凝防水磷石膏材料的制备方法，包括：

25、s10、将配方量的磷石膏、防水剂和木屑均匀搅拌30-60s，制得干料混合物；

26、s20、将配方量的减水剂加入到配方量的水中，充分搅拌30-60s，制得减水剂溶液；

27、s30、将减水剂溶液倒入到干料混合物中，充分搅拌2-3min；得到速凝防水磷石膏材料。

28、在本发明中，作为一种优选的实施例，步骤s10、s20的搅拌时间均为60s，步骤s30的搅拌时间为3min。

29、本发明的目的之三采用如下技术方案实现：

30、本发明目的之一的速凝防水磷石膏材料在建筑工程中作为建筑材料的应用。

31、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

32、本发明降低了磷石膏前处理的烘干温度，降低了以往磷石膏前处理成本。充分利用该温度下烘干磷石膏组分（caso4·2h2o和caso4·0.5h2o）的耦合作用，使得降低处理温度也不会影响磷石膏制品的力学性能，同时在无外加早强剂或促凝剂的情况下兼备早强的性质。再者，利用防水剂与减水剂的耦合作用，弥补磷石膏制品易吸水易受潮的性质。另外，本发明加入木屑之后有效降低材料的脆性，得到一款早期抗压抗折强度高的防水性速凝磷石膏材料。本发明的磷石膏的预处理工艺简单、制备过程简单。本发明很好地解决当前磷酸生产时的工业副产品-磷石膏造成的环境污染问题，大大促进磷石膏在建筑材料领域的资源化再利用。

技术特征：

1.一种速凝防水磷石膏材料，其特征在于，由按重量份计的如下组分制备而成：

2.根据权利要求1所述的速凝防水磷石膏材料，其特征在于，所述磷石膏是经过烘干处理得到的烘干磷石膏，烘干温度为100℃-115℃。

3.根据权利要求2所述的速凝防水磷石膏材料，其特征在于，烘干温度为105℃-115℃。

4.根据权利要求3所述的速凝防水磷石膏材料，其特征在于，烘干温度为115℃，所述磷石膏中caso4·2h2o和caso4·0.5h2o的相对含量分别为14.2%和85.8%。

5.根据权利要求1所述的速凝防水磷石膏材料，其特征在于，所述烘干磷石膏的粒度小于150目。

6.根据权利要求1所述的速凝防水磷石膏材料，其特征在于，所述速凝防水磷石膏材料由按重量份计的如下组分制备而成：

7.根据权利要求1所述的速凝防水磷石膏材料，其特征在于，所述速凝防水磷石膏材料按照gb/t 9776-2008 《建筑石膏》检测性能如下：初凝时间≤4min，终凝时间≤6min，2h抗压强度≥6mpa，抗折强度≥3mpa。

8.一种如权利要求1-7任意一项所述速凝防水磷石膏材料的制备方法，包括：

9.根据权利要求8所述的速凝防水磷石膏材料的制备方法，其特征在于，步骤s10、s20的搅拌时间均为60s，步骤s30的搅拌时间为3min。

10.如权利要求1-7任意一项所述速凝防水磷石膏材料在建筑工程中作为建筑材料的应用。

技术总结
本发明公开了一种速凝防水磷石膏材料及其制备方法和应用，由按重量份计的如下组分制备而成：磷石膏900‑1100份，水350‑450份，木屑50‑150份，减水剂1‑3份，防水剂8‑12份。所述磷石膏是经过烘干处理得到的烘干磷石膏，烘干温度为100℃‑115℃。本发明充分利用烘干磷石膏组分之间的耦合作用，促进与水反应的速率，研发出一款无需添加促凝剂的速凝的磷石膏材料。本发明通过防水剂与减水剂的耦合作用，大幅减少与磷石膏反应的水量，得到早期强度高的防水速凝磷石膏材料。木屑的加入在大幅降低材料的密度的同时，增强其抗折性能。本发明很好地解决当前磷酸生产时的工业副产品‑磷石膏造成的环境污染问题，大大促进磷石膏在建筑材料领域的资源化再利用。

技术研发人员：伏焕昌,冯源,谢建和,陆中宇,李江林,李棱雪
受保护的技术使用者：广州理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13