一种低氯离子浸出石膏砂浆及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种低氯离子石膏砂浆及其制备方法。

背景技术

建筑砂粉需消耗大量的石膏，与此同时生产石膏的天然石膏矿储量却严重不足，全国每年有70％的石膏原料，需要从工业副产石膏中补充，已严重制约国内石膏产业和相关产业的可持续高质量发展。

利用工业副产品石膏存在的主要问题是副产石膏中含有大量的杂质影响其实际应用，例如脱硫石膏中含有大量的的氯离子，氯离子的引入主要是脱硫工艺中国石灰石矿物引入和脱硫工艺冷却水长期循环使用造成的。脱硫石膏中氯离子的存在会在石膏产品中形成氯盐，由于大部分氯盐溶解度较高，容易在石膏产品界面吸潮形成盐膜，从而在晶体间形成化层效应，降低石膏产品的粘结性能及力学性能。另外氯离子的存在还会对石膏产品服役过程中接触的的钉子、钢筋等产生腐蚀作用，从而影响了脱硫石膏的使用。

因而开发一种低氯离子浸出石膏砂浆，对于提升工业副产品石膏利用率，提高石膏产品质量具有重要意义。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种低氯离子浸出石膏砂浆及其制备方法，可有效降低石膏砂浆氯离子浸出率，提升石膏产品质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低氯离子浸出石膏砂浆，按重量份，原料包括以下组分：脱硫石膏65～80份、铝酸三钙3～6份、铁铝酸四钙3～5份、粉煤灰10～15份、水滑石5～10份、胶粉0.2～0.5份和缓凝剂0.01～0.03份。

进一步地，所述脱硫石膏为粒径为20～50μm的干燥粉末，具体操作为：脱硫石膏经过蒸压釜饱和蒸汽介质蒸炼，在50～60℃烘干后筛分，且筛分后脱硫石膏的粒径为20～50μm。

进一步地，所述铝酸三钙采用分析纯碳酸钙和氧化铝，两者按照3:1摩尔比磨细并混合均匀，经高温煅烧制备而成。

进一步地，所述铁铝酸四钙粒径为20～30μm。

进一步地，所述粉煤灰为低钙粉煤灰，其中CaO含量≤10wt％。

进一步地，所述水滑石为镁铝水滑石或类水滑石化合物中的一种或多种。

进一步地，所述胶粉为工业可再分散乳胶粉或建筑速溶胶粉中的任意一种。

进一步地，所述缓凝剂为海藻酸钠，且纯度≥90wt％。

本发明还提供上述低氯离子浸出石膏砂浆的制备方法，包括如下步骤：

S1：将胶粉、缓凝剂加入水中，用搅拌机搅拌均匀，得到外加剂溶液；

S2：将脱硫石膏、铝酸三钙、铁铝酸四钙、粉煤灰、水滑石粉料混合均匀，得到混合粉料；

S3：将S1制得的外加剂溶液与S2制得的混合粉料，混合均匀，即制得低氯离子浸出石膏砂浆。

进一步地，所述低氯离子浸出石膏砂浆制备中，S1中水的加入量为S2中粉料总质量的30％～45％。

为方便理解本发明的控制机理，有必要对石膏氯离子浸出过程进行阐述如下：目前对氯离子去除主要采用化学吸附和物理吸附两种方式。研究表明水泥中铝酸三钙、铁铝酸四钙等的含量与结合氯离子能力呈正相关，其化学结合机理为铝酸三钙与氯离子反应生成F盐(C3A·CaCl2·10H2O)及其固溶体(Ca2Al(OH)6Cl·2H2O)，从而降低氯离子含量。另外，水化产物单硫型硫铝酸钙(AFm)相通过化学吸附机制或阴离子交换机制转化为F盐。在化学吸附机制中,由于AFm相带正电的[Ca4Al2(OH)12]

因此本发明的有益效果主要包括：

(1)采用铝酸三钙、铁铝酸四钙与氯离子的化学结合作用，降低氯离子浸出。

(2)利用水滑石多孔介质的物理吸附作用降低氯离子浸出。

(3)利用粉煤灰的掺入增加石膏砂浆的密实性，降低氯离子传输，进而降低氯离子浸出率。

上述技术方案可降低氯离子浸出率，且不会对石膏砂浆性能产生不利影响，且绿色环保，不增加施工成本和施工难度。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

(1)氯离子浸出率率明显降低，且易调可控；

(2)绿色环保，无毒性；

(3)对石膏砂浆性能无显著不利影响。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施列1

本实施例所述一种低氯离子浸出石膏砂浆，按重量份，原料包括以下组分：脱硫石膏70份、铝酸三钙3份、铁铝酸四钙3份、粉煤灰13.79份、水滑石10份、胶粉0.2份和缓凝剂0.01份。

其中，脱硫石膏经过蒸压釜饱和蒸汽介质蒸炼，在50～60℃烘干后筛分，且筛分后脱硫石膏的粒径为20～50μm。

其中，铝酸三钙采用分析纯碳酸钙和氧化铝，两者按照3:1摩尔比磨细并混合均匀，经高温煅烧制备而成。

其中，铁铝酸四钙为工业级，且粒径为20～30μm。

其中，粉煤灰为低钙粉煤灰，其中CaO含量≤10wt％。。

其中，水滑石为镁铝水滑石。

其中，胶粉为工业可再分散乳胶粉。

其中，缓凝剂为工业级海藻酸钠，且纯度≥90wt％。

上述低氯离子浸出石膏砂浆的制备方法，具体按照如下步骤实施：

S1：将胶粉、缓凝剂加入水中，用搅拌机搅拌均匀，得到外加剂溶液；

S2：将脱硫石膏、铝酸三钙、铁铝酸四钙、粉煤灰、水滑石粉料混合均匀，得到混合粉料；

S3：将S1制得的外加剂溶液与S2制得的混合粉料，混合均匀，即可制得低氯离子浸出石膏砂浆。

其中，低氯离子浸出石膏砂浆制备中，S1中水的加入量为S2中粉料总质量的40％。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于所述低氯离子浸出石膏砂浆组分试剂相同占比不同，本实施例一种低氯离子浸出石膏砂浆，按重量份，原料包括以下组分：

脱硫石膏65份、铝酸三钙6份、铁铝酸四钙5份、粉煤灰13.79份、水滑石10份、胶粉0.2份和缓凝剂0.01份。

制备方法同实施例1。

实施例3

本实施例与实施例1的区别仅在于所述低氯离子浸出石膏砂浆组分试剂相同占比不同，本实施例一种低氯离子浸出石膏砂浆，按重量份，原料包括以下组分：

脱硫石膏78.79份、铝酸三钙3份、铁铝酸四钙3份、粉煤灰10份、水滑石5份、胶粉0.2份和缓凝剂0.01份。

制备方法同实施例1。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于不使用铝酸三钙、铁铝酸四钙。本实施例一种低氯离子浸出石膏砂浆，按重量份，原料包括以下组分：

脱硫石膏76份、粉煤灰13.79份、水滑石10份、胶粉0.2份和缓凝剂0.01份。

制备方法同实施例1。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于不使用粉煤灰。本实施例一种低氯离子浸出石膏砂浆，按重量份，原料包括以下组分：

脱硫石膏83.79份、铝酸三钙3份、铁铝酸四钙3份、水滑石10份、胶粉0.2份和缓凝剂0.01份。

制备方法同实施例1。

对比例3

本对比例与实施例1的区别在于不使用水滑石。本实施例一种低氯离子浸出石膏砂浆，按重量份，原料包括以下组分：

脱硫石膏80份、铝酸三钙3份、铁铝酸四钙3份、粉煤灰13.79份、胶粉0.2份和缓凝剂0.01份。

制备方法同实施例1。

氯离子浸出率是体现脱硫石膏砂浆离子固化效果的直接指标，因此实验中以28d养护脱硫石膏砂浆经3d浸泡后氯离子含量除以脱硫石膏中含有的氯离子含量作为氯离子浸出率。结果如表1所示。

表1实施例1～3及对比例1～3制备的脱硫石膏砂浆氯离子浸出率

实施例1和对比例1、2和3相比，氯离子浸出率大幅度下降，表明铝酸三钙、铁铝酸四钙掺入降低了脱硫石膏砂浆氯离子浸出率；煤灰的掺加可以将低氯离子的传输效率，进而降低氯离子浸出率；水滑石的可以通过自身物理吸附作用降低氯离子浸出率。

实施例2和实施例1相比，铝酸三钙和铁铝酸四钙含量增加，表明铝酸三钙和铁铝酸四钙含量的增加，均可以提升脱硫石膏对氯离子的固化效果。

实施例3和实施例1相比，水滑石含量增加，表明水滑石掺量的增加可以提高物理吸附氯离子效果，进而提升脱硫石膏对氯离子的固化效果。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本发明中所述的数值范围包括此范围内所有的数值，并且包括此范围内任意两个数值组成的范围值。本发明所有实施例中出现的同一指标的不同数值，可以任意组合，组成范围值。本发明权利要求和/或说明书中的技术特征可以进行组合，其组合方式不限于权利要求中通过引用关系得到的组合。通过权利要求和/或说明书中的技术特征进行组合得到的技术方案，也是本发明的保护范围。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。