一种石膏基免烧骨料

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种石膏基免烧骨料。

背景技术

石膏的主要成分为硫酸钙，包括天然石膏和工业副石膏。工业副产石膏是一些工业生产过程的副产物，包括磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、钛石膏、柠檬石膏等。这些副产石膏中含有杂质，性能发生变化，不能直接利用，往往需要经过预处理后才能利用，这些都导致工业副产石膏开发再利用的效率较低，综合利用率仅为38％左右，而长期堆放堆存，既占用土地，又浪费资源，含有的酸性及其他有害物质容易对周边环境造成污染。可见对工业副产石膏的再利用迫在眉睫。

骨料是在混凝土或砂浆中起骨架或填充作用的粒状松散材料，常用的骨料为天然砂石，但长期开采天然砂石，浪费自然资源，污染环境，因此近几年人造骨料发展迅速。石膏具有一定的胶凝性与活性，将工业副产石膏制备人造骨料是对工业石膏再利用的一种新方式。但是现有技术中将工业副产石膏制备人造骨料的过程中存在着能耗高或者生产效率低的问题并未取得理想的利用效果。例如中国专利CN107686334A，提出利用磷石膏与粉煤灰并添加粘土，在1200℃的高温下烧成陶粒，但这种通过煅烧的方法制备骨料，能耗高，生产成本大；中国专利CN109467348A，提出利用水泥与磷石膏制备免烧陶粒，但利用5％-10％的水泥将70％-85％的磷石膏固结，磷石膏并未充分反应，导致整个陶粒强度较差，难以得到应用；中国专利CN110451864A，提出利用磷石膏、矿渣、水泥为主要原料制备免烧轻集料，初凝时间12-20h，终凝时间24-26h，而且需要养护14-28天，凝结时间较长，造成生产周期长，影响生产效率。

发明内容

针对上述问题，本发明利用工业副产石膏制备了一种免烧骨料。

本发明采用如下技术方案：

本发明公开的一种石膏基免烧骨料，石膏基免烧骨料由重量份为石膏100份，活性材料60-80份，碱性激发剂5-12份，快固剂5-10份，减水剂0.2-1份，水20-40份的原料所组成。

进一步的，石膏为磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、钛石膏、柠檬石膏中的一种或几种。

进一步的，活性材料为粉煤灰或矿粉。

进一步的，活性材料优选为矿粉。

进一步的，碱性激发剂为硅酸盐水泥、钢渣、氧化钙、氢氧化钙中的一种或几种。

进一步的，硅酸盐水泥为425灰水泥、425白水泥、525灰水泥、525白水泥中的一种。

进一步的，快固剂为硫铝酸盐水泥、半水石膏、铝酸盐水泥中的一种。

进一步的，减水剂为木质素磺酸盐类、萘系减水剂类、三聚氰胺系减水剂类、氨基磺酸盐系减水剂类、脂肪酸系减水剂类、聚羧酸盐系减水剂类中的一种或几种。

本发明公开的一种石膏基免烧骨料，采用如下方法制备：

(1)按照质量份数称取石膏、活性材料、碱性激发剂、快固剂、减水剂、水，将固体原料放入球磨机中球磨，球磨至325目筛余<1％；

(2)将球磨后的粉末放入造粒设备中，边造粒边喷水；

(3)造好的粒凝固后，进行间断浇水养护1-7d；

(4)将养护好的颗粒在20-60℃的条件下干燥，进行筛分处理，得到所需求粒径的骨料。

进一步的，造粒机为圆盘造粒机，糖衣机，高速造粒机中的一种。

进一步的，造粒设备倾斜角度为55°-85°，加水速度1L/min-1.4L/min。倾斜角度与加水速度主要影响颗粒的粒径，由此来控制产品粒径大小。

进一步的，本发明所制备的石膏基骨料，粒径范围200μm-15mm，具体粒径大小可根据喷水量进行调节。

与现有技术相比，本发明达到如下有益效果：

1.石膏与矿渣、水泥等反应缓慢，导致凝结时间较长，通常不能在较短的时间内快速凝结，制备的骨料很容易破裂或者产生裂纹，从而影响后期强度。本发明制备的一种石膏基免烧骨料，以石膏和活性材料为主要原料并加入碱性激发剂、快固剂等添加剂，本发明通过快固剂与其他原料之间的协同作用使得制备的骨料能在短时间内固结，初凝时间仅为1-3h，终凝时间为3-5h，骨料在短时间内凝结，方便进行下一步生产，提高了生产效率；同时本发明添加的快固剂使得制备的骨料1天内即具有较高的强度，1天筒压强度可达4-6MPa，不需要长期养护，节约了工厂生产空间，提升了效率；

2.本发明利用工业副产石膏为主要原料制备免烧骨料，固化了工业副产石膏中的有害物质，减少了其对环境的污染，为工业副产石膏提供了一种有效地利用途径，同时也降低了骨料生产的原料成本；

3.本发明制备石膏基骨料为免烧工艺，工艺简单，能耗低，节能环保。

具体实施方式

下面将结合本发明中的实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

(1)称取脱硫石膏100kg、矿粉60kg、PO425灰水泥8kg、半水石膏6kg、聚羧酸盐减水剂0.5kg、水30kg，将固体原料放入球磨机中球磨，球磨至325目筛余<1％；

(2)将球磨后的粉末放入圆盘造粒设备中，边造粒边喷水，造粒设备倾斜角度65°，加水速度1L/min；

(3)造好的粒终凝后进行间断浇水养护7d；

(4)养护好的颗粒在40℃的条件下干燥后，进行筛分处理，得到5-10mm的骨料。

实施例2

(1)称取磷石膏100kg、矿粉70kg、钢渣10kg、硫铝酸盐水泥10kg、萘系减水剂1kg、水33kg，将固体原料放入球磨机中球磨，球磨至325目筛余<1％；

(2)将球磨后的粉末放入圆盘造粒设备中，边造粒边喷水，造粒设备倾斜角度70°，加水速度1.2L/min；

(3)造好的粒终凝后进行间断浇水养护7d；

(4)养护好的颗粒在40℃的条件下干燥后，进行筛分处理，得到5-10mm的骨料。

实施例3

(1)称取柠檬石膏100kg、矿粉75kg、氧化钙12kg、硫铝酸盐水泥8kg、木质素磺酸盐减水剂0.5kg、水32kg，将固体原料放入球磨机中球磨，球磨至325目筛余<1％；

(2)将球磨后的粉末放入圆盘造粒设备中，边造粒边喷水，造粒设备倾斜角度85°，加水速度1.3L/min；

(3)造好的粒终凝后进行间断浇水养护7d；

(4)养护好的颗粒在40℃的条件下干燥后，进行筛分处理，得到5-10mm的骨料。

实施例4

(1)称取钛石膏100kg、矿粉80kg、PO525白水泥5kg、铝酸盐水泥5kg、三聚氰胺系减水剂0.8kg、水35kg，将固体原料放入球磨机中球磨，球磨至325目筛余<1％；

(2)将球磨后的粉末放入圆盘造粒设备中，边造粒边喷水，造粒设备倾斜角度65°，加水速度1.4L/min；

(3)造好的粒终凝后进行间断浇水养护7d；

(4)养护好的颗粒在40℃的条件下干燥后，进行筛分处理，得到5-10mm的骨料。

对比例1

(1)称取钛石膏100kg、矿粉80kg、PO525白水泥5kg、三聚氰胺系减水剂0.8kg、水35kg，将固体原料放入球磨机中球磨，球磨至325目筛余<1％；

(2)将球磨后的粉末放入圆盘造粒设备中，边造粒边喷水，造粒设备倾斜角度65°，加水速度1.4L/min；

(3)造好的粒终凝后进行间断浇水养护7d；

(4)养护好的颗粒在40℃的条件下干燥后，进行筛分处理，得到5-10mm的骨料。

对比例2

(1)称取钛石膏100kg、矿粉80kg、PO525白水泥5kg、铝酸盐水泥3kg、三聚氰胺系减水剂0.8kg、水35kg，将固体原料放入球磨机中球磨，球磨至325目筛余<1％；

(2)将球磨后的粉末放入圆盘造粒设备中，边造粒边喷水，造粒设备倾斜角度65°，加水速度1.4L/min；

(3)造好的粒终凝后进行间断浇水养护7d；

(4)养护好的颗粒在40℃的条件下干燥后，进行筛分处理，得到5-10mm的骨料。

对比例3

(1)称取钛石膏100kg、矿粉80kg、PO525白水泥5kg、铝酸盐水泥12kg、三聚氰胺系减水剂0.8kg、水35kg，将固体原料放入球磨机中球磨，球磨至325目筛余<1％；

(2)将球磨后的粉末放入圆盘造粒设备中，边造粒边喷水，造粒设备倾斜角度65°，加水速度1.4L/min；

(3)造好的粒终凝后进行间断浇水养护7d；

(4)养护好的颗粒在40℃的条件下干燥后，进行筛分处理，得到5-10mm的骨料。

测试实施例1-4和对比例1-3所制备骨料的凝结时间、强度、吸水率以及容重，测试结果如表1所示。其中筒压强度，1h吸水率，容重(堆积密度)按照GB/T 17431.2-2010标准进行测试；初凝时间与终凝时间测试为将所有固体原料混合均匀后的粉体参照GB/T1346-2011标准进行测试。

表1 实施例1-4和对比例1-3所制备骨料的测试结果

综上所述，本发明利用工业副产石膏制备的免烧骨料，加入快固剂后，初凝与终凝时间明显缩短，初凝时间仅为1-3h，终凝时间为3-5h，且1天筒压强度较高，可达4-6MPa，不需长期占地养护，节约了工厂生产空间，提升了生产效率，并且养护完成后，后期强度有较大的提升，7天筒压强度为8-13MPa。本发明制备的免烧骨料，养护完成后容重为850-1000kg/m

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。