一種磷渣粉微膨脹灌漿材料及其使用方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種磷渣粉微膨脹灌漿材料及其使用方 法。
【背景技術】
[0002] 設備安裝后，通常要對設備底座與基礎之間的間隙進行灌漿處理，地腳螺栓旋緊 處留下的空隙也需進行灌漿。隨著住宅產業化的發展和推進，鋼筋混凝土預制墻體、樓面和 梁柱將成為建筑的主要要素，這些建筑要素在工地現場"拼裝"后所產生的空隙也需要進行 灌漿加強和防水處理。灌漿材料要求流動性好、流動性保持性優良，澆筑后產生一定量的塑 形膨脹，硬化后早期強度發展快，并伴隨有一定量的體積膨脹，以抵抗后期的干燥收縮。這 種多重的技術要求，對產品的研制提出了很高要求。
[0003] 磷渣是高溫電爐提煉黃磷過程中排放的一種工業廢渣。工業上每生產It黃磷，大 約產生（8-10) t磷渣。我國2012年（1-12)月共開采磷礦石9529. 46萬t，生產近900萬t 磷，產生的磷渣達9000多萬t。加上歷年的累積，存量驚人！如此大量磷渣，目前主要以工 業廢棄物的形式堆放處理，不僅占用大量土地，而且污染堆放附近的土壤和水體。電爐法制 備黃磷以磷礦石作為原料，以焦炭作為磷的還原劑，以硅石作為磷的成渣劑。提煉黃磷時， 成渣劑中Si0 2·點降低，在（1350-1400) °C與磷礦石中的鈣化合，形成以硅酸鈣為主要成 分的熔融爐渣，經高壓水淬處理，形成顆粒狀磷渣。經高壓水淬處理的磷渣，主要以玻璃體 形式存在，而且其主要化學組分與礦粉和粉煤灰相似，都是Si0 2, CaO和Al2O3等化合物。磨 細的磷渣具有一定的潛在活性，可以作為摻合料使用。
[0004] 磷渣中所存留的P2O5是水泥基材料理想的緩凝組分，而微膨脹灌漿材料在塑性階 段也需要一定的緩凝和流動性保持性，本發明較好地資源化應用了磷礦渣，利用了磷渣粉 中的P 2O5的緩凝作用，同時利用了凹凸棒土初始吸水膨脹特性和煅燒氧化鎂、脂膜生石灰 的后期膨脹特性，使灌漿材料不僅在早期有塑性膨脹，而且后期有一定的膨脹和補償收縮 效應，滿足了結構和使用要求。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種制備成本低，流動性好，保水性能好，塑性階段和硬化 階段均可產生一定體積膨脹的磷渣粉微膨脹灌漿材料及其使用方法。
[0006] 本發明提出的一種磷渣粉微膨脹灌漿材料，由硅酸鹽水泥、河砂、磷渣粉、礦渣粉、 磷渣粉活性激發劑、煅燒氧化鎂、脂膜氧化鈣、聚丙烯纖維、木纖維、改性凹凸棒土、消泡劑 和減水劑組成，各組分的重量比為： 硅酸鹽水泥 100 河砂 200-400 磷渣粉 50-130 礦渣粉 30-150 磷渣粉活性激發劑 2-12 煅燒氧化鎂 3-20 脂膜氧化鈣 3-30 聚丙烯纖維 0. 1-0. 5 木纖維 0. 05-0. 3 改性凹凸棒土 2-25 消泡劑 0· 01-0. 3 減水劑 0. 1-0. 8 ; 所述磷渣粉平均粒徑為（30-40 ) μ m，其氮吸附測定的比表面積為（350-400 ) m2/kg，質 量系數K為1.3-1. 4。
[0007] 各組份較佳的重量比為： 硅酸鹽水泥 100 河砂 220-360 磷渣粉 55-120 礦渣粉 40-130 磷渣粉活性激發劑 3-10 煅燒氧化鎂 3-18 脂膜氧化鈣 3-21 聚丙烯纖維 0. 2-0. 5 木纖維 0. 08-0. 2 改性凹凸棒土 4-20 消泡劑 0. 02-0. 2 減水劑 0.2-0.8。
[0008] 本發明中，所述硅酸鹽水泥為52. 5級R型硅酸鹽水泥或42. 5級R型硅酸鹽水泥 中的一種。
[0009] 本發明中，所述河砂屬于中砂，細度模數為2. 2-3. 2,堆積密度為（1350-1450) kg/ m3〇
[0010] 本發明中，所述礦渣粉平均粒徑為（30-70) μπι，氮吸附測定的比表面積為 (300-500) m2/kg，質量系數 K 為 L 9-2. 1。
[0011] 本發明中，所述磷渣粉激發劑是由電石渣、脫硫石膏、硅酸鈉、硫酸鋁和氫氧化納 按照1: 0.75: 0.75: 0.5: 0.5的質量比例復配而成。
[0012] 本發明中，所述煅燒氧化鎂是由碳酸鎂礦在(600-1200) °C溫度下煅燒而成，氧化 鎂質量比例為大于等于85%。
[0013] 本發明中，所述脂膜氧化鈣為氧化鈣與硬脂酸鹽混合后磨細而成，氧化鈣質量比 例大于等于96%，硬脂酸鹽質量比例大于等于0. 1%。
[0014] 本發明中，所述聚丙烯纖維長度為（6-12) mm。
[0015] 本發明中，所述木纖維長度為（2-4) mm。
[0016] 本發明中，所述改性凹凸棒土細度為（200-300)目。
[0017] 本發明中，所述消泡劑為聚二甲基硅氧烷。
[0018] 本發明中，所述減水劑為聚羧酸系減水劑，減水率大于等于28%。
[0019] 本發明提出的一種磷渣粉微膨脹灌漿材料的制備方法，具體步驟如下：按前述重 量比例稱取硅酸鹽水泥、河砂、磷渣粉、礦渣粉、磷渣粉活性激發劑、煅燒氧化鎂、脂膜氧化 鈣、聚丙烯纖維、木纖維、改性凹凸棒土、消泡劑和減水劑，投入攪拌機，通過機械攪拌均勻 后，即得所需產品。
[0020] 本發明提出的一種磷渣粉微膨脹灌漿材料的使用方法，具體步驟如下：準確稱取 磷渣粉微膨脹灌漿材料和水，先將水加入攪拌機，隨著攪拌機葉片轉動，將磷渣粉微膨脹灌 漿材料勻速投入攪拌機。攪拌至少3min且致其均勻后即可施工。加水量為本發明材料重 量的 10%-20%。
[0021] 本發明中，普通硅酸鹽水泥、礦渣粉和磷渣粉作為膠凝材料，改性凹凸棒土作為保 水增稠材料和塑性膨脹材料（改性凹凸棒土亦具有一定的水化膠凝作用），河砂作為集料， 磷渣粉活性激發劑用來激發磷渣的活性，煅燒氧化鎂和脂膜氧化鈣作為膨脹劑，聚丙烯纖 維和木纖維作為增韌抗裂材料，減水劑作為增強流動性的材料，消泡劑作為消除拌合物中 大氣泡的材料。
[0022] 礦渣粉成分與水泥熟料相似，其中Si02, CaO和Al2O3總含量約達90%，主要以硅酸 鹽和鋁酸鹽的玻璃體形式存在，其平均粒徑為（30-70) μ m，所以活性很高，其水化生成的水 化硅酸鈣凝膠和水化鋁酸鈣凝膠能夠促進體系的強度發展。磷渣粉的成分與礦渣粉相似， 其中Si0 2, CaO和Al2O3總含量約達80%，主要以硅酸鹽的玻璃體形式存在，其平均粒徑為 (30-40) μπι，所以具有一定的潛在火山灰活性。而且磷渣粉中含有的P2O5能引起膠凝體系 的緩凝，剛好能夠起到調節灌漿材料凝結時間的作用。磷渣粉抑制了水泥早期水化，使得水 化反應得以緩慢進行，這樣反而使得晶體"生長發育"得更好，水化產物的質量提高。這樣， 含有磷渣粉的膠凝體系的后期結構更加緊密，晶體生長更加完整，灌漿材料內部孔隙率下 降，后期化學收縮減小。磷渣粉活性激發劑充分利用堿激發、硫酸鹽激發以及復合激發作用 來激發磷渣粉的活性，改善磷渣粉的摻入對砂漿性能的不利影響。
[0023] 本發明中硅酸鹽水泥、礦渣粉以及磷渣粉三種膠凝材料配合使用，可以起到復合 膠凝的效應，達到優勢互補的效果：利用礦渣粉改善膠凝體系的早期強度；而利用磷渣粉 彌補膠凝體系后期強度差的缺陷，