磷石膏保温砂浆的制备_季家友

第３ ６ 卷第 ４ 期 ２ ０ １ ４年４月
武 汉 工 程 大 学 学 报 Ｊ ． ｈ ａ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ． ｅ ｃ ｈ ． Ｗｕ Ｔ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ６ Ｎ ｏ ． ４ Ａ ｒ ． ０ １ ４ ２ ｐ
（ ） 文章编号 ： ８ ０ ６ ７ ４－ ６ ９ ２ ０ １ ４ ０ ４－ ３ ９－ １ ６ ２ ０ ０
， 再 按 水 胶 比 １． 料， 干式搅拌 ３ ５ 称 取 水 加 入， ０ｓ ， 以７ 湿搅拌 ２ｍ ０． ７ｍｍ×７ ０． ７ ｍｍ×７ ０． ７ ｍｍ ｉ ｎ 砂浆试模 ， 振动成型 ， 水泥标准养护箱中养护 ２ ４ｈ 制备工 艺 后拆模 ， 再置于快速养护箱中养护 ７ ２ｈ， 流程图如图 １．
］ ［ ５ ４ － ］ ７ ６ － ， 秉承绿色环保［ 废物利用的理念 ， 利用固体 ［ ］ ２ ３ －
１ 实验部分
１． １ 实验原料 宜 化 磷 石 膏 ，灰 白 色 ，相 对 密 度 ２． ０ ５～ ３ ／ 其 化 学 成 分 见 表 １； 市 购 水 泥， ２． ４ ５ｇ ｃ ｍ， Ｏ Ｐ． 其化学成分 见 表 ２； 宜 昌 硅 灰， 灰 色， 相对密 ４ ２． ５， ３ ／ 生石灰 ， 度 ２． 有效氧化钙质量分数 １～２． ３ｇ ｃ ｍ； 河北廊坊 玻 化 微 珠 ， 约６ 球 状 体 细 径 颗 粒； 市 ５％ ； ／ ， 购玻璃纤维 ， 标准状态下抗拉强度 ６． ｄ ３～６． ９ｇ
表 ３ 不同磷石膏处理工艺下各原料配比 Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ３ Ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ ｅ ａ ｃ ｈ ｒ ａ ｗ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｈ ｏ ｓ ｈ ｏ ｓ ｕ ｍ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｐ ｐ ｇ ｙ ｐ ｐ 编号 Ａ １ Ａ ２ Ａ ３ Ａ ４ Ａ ５ Ａ ６ Ａ ７ Ａ ８ ／ 磷石膏 ） 水泥 ） ｍ（ ｍ（ ０． ５ ０ ０． ８ ０ １． ２ ５ １． ５ ０ 磷石膏 ／％ 煅烧磷石膏 ） ｗ（ １ ５ ０ ２ ０ ０ ２ ５ ０ ３ ０ ０ 表 ４ 不同硅灰含量下各原料配比 Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ４ Ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ ｅ ａ ｃ ｈ ｒ ａ ｗ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｌ ｉ ｃ ａ ｆ ｕ ｍ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ 编号 Ｂ １ Ｂ ２ Ｂ ３ ／％ 煅烧磷石膏 ） ｗ（ ２ ０ ２ ０ ２ ０ ／％ 水泥 ） ｗ（ ２ ５ ２ ０ １ ５ ／％ 硅灰 ） ｗ（ ５ １ ０ １ ５ 硅灰在胶凝材料中质量分数／％ １ ０ ２ ０ ３ ０ ／％ 蒸压磷石膏 ） ｗ（ ０ １ ５ ０ ２ ０ ０ ２ ５ ０ ３ ０ ／％ 水泥 ） ｗ（ ３ ０ ０ ３ ２ ５ ２ ５ ２ ０ ２ ０ １ ５ ５ １
磷石膏保温砂浆的制备
梁兴荣 ， 季家友， 祝 云， 徐 慢＊ ， 王 亮， 曹 宏， 黄志杰
（ ） 武汉工程大学材料 科 学与工程学院 ， 湖北 武汉 ４ ０ ０ ７ ４ ３
煅烧 （ 蒸压 ） 制得建筑 （ 高强 ） 石膏 ， 然后与水泥 、 硅灰一 摘 要： 为实现工业废渣磷石膏的再利用 ， 将其预处理 、 起作为胶凝材料 ， 配合玻化微珠轻质骨料制备半水石膏基无机保温砂浆 ； 以生石灰作为碱性激发剂 ， 通过单因 素实验 ， 比较分析磷石膏含量 、 硅灰含量 、 骨胶比以及磷石膏处理工艺对砂浆抗压强度 、 导热系数 、 吸声等性能的 影响 ． 结果表明 ： 经处理过的磷石膏 （ 半水石膏 ） 可直接作为胶凝材料使用 ， 配制的保温砂浆最佳配合比 （ 质量比 ） ， ， ／ （ ） ， 为磷石膏／水泥 ＝ 砂浆的导热系数 ≤０ 骨胶质量比为 １ 硅灰占胶凝材料总量的 ２ ０ ∶１ ０ ％； ． ８ ０ ． ０ ５ ４Ｗ ｍ·ｋ
合由胶凝材 料 和 其 他 填 充 料 （ 粉 煤 灰、 矿 渣、 硅灰 、 等） 添加剂 （ 减 水 剂、 发 泡 剂 等） 组成的干粉保温 砂浆 ． 研究表 明 这 种 以 干 粉 砂 浆 为 基 础 的 无 机 干 粉保温砂浆是一 种 新 型 保 温 节 能 砂 浆 材 料 价格低廉 ， 有着广泛的市场需求 ． 分析 保 温 干 粉 砂 浆 的 要 求 和 国 内 外 发 展 现 状
流法测量； 吸声 系 数 采 用Ｊ Ｚ Ｂ吸声系数测试系 Ｔ 统测量．
２ 结果与讨论
２． １ 磷石膏含量的影响 不同石膏及不同石 膏 含 量 的 砂 浆 性 能 测 试 结 果如图 ２ 所示 ．
图 １ 砂浆制备工艺流程图 Ｆ １ Ｆ ｌ ｏ ｗ ｄ ｉ ａ ｒ ａ ｍ ｏ ｆ ｓ ｌ ｕ ｒ ｒ ｒ ｅ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ． ｇ ｙ ｐ ｐ ｐ ｇ
［］ 即完成了磷石 称量后混合搅拌均匀 ， 陈化 ２ ４ｈ８ ，
收稿日期 ： ２ ０ １ ４－ ０ ２－ ２ ６ ， 作者简介 ： 男， 山东日照人 ， 季家友 （ 博士研究生 ． 研究方向 ： 节能新材料 、 环保新材料的开发与研究 ． １ ９ ８ ３－） ， 徐 慢（ 研究员 ， 博士研究生导师 ． 研究方向： 节能新材料、 环保新材料的开发与 男， 湖北浠水人 ， １ ９ ６ ４－） ＊ 通信作者 ： 研究 ．
１． ２ 磷石膏的预处理及砂浆的制备 磷石膏预处理 ： 称取一定量磷石膏经磨机粗粉 碎， 再用震击式振筛 机 获 取 直 径 ≤０ ３ ｍｍ 的 磷 石 ． 磷石膏 ） 生石 以 ｍ（ 膏粉末 ， ６ ０ ℃ 烘干至恒重 ． ∶ｍ（ 灰） 磷石膏 ） 水） ＝１ ｍ（ ０ ０∶５， ５∶１ 的比 例 ＝１ ∶ｍ（
０ 引 言
近１ 节能环保成为建筑行业发展趋势 ０ 年来 ， 的主线 ， 干粉 砂 浆 由 于 其 高 质 量 、 高 效 率、 经济效 无机干粉保 ． 温砂浆是以 无 机 类 轻 质 保 温 材 料 为 轻 骨 料 ， 再混 益好 、 环保 的 优 点 ， 得到迅猛发展
［ １］
究其处理成 胶 凝 材 料 后 再 制 备 成 保 温 砂 浆 的 可 行 性具有重大意义 ． 本课题从建筑行业节能环保的角 度出发 ， 研究 制 备 了 半 水 石 膏 基 无 机 保 温 砂 浆 ， 通 过一系列 单 因 素 比 较 试 验 ， 对砂浆的性能（ 抗压强 度、 导热和吸声等 ） 进行重点研究分析 ， 并综合各方 面考虑得出配制磷石膏保温砂浆最佳配合比 ．
／ 其中 ｍ（ 磷石膏 ） 水泥 ） 其它原料质量分数同表 ３． ｍ（ ＝０． ８ ０， 注：
１． ３ 性能测试 吸水率、 干表面密度、 堆积 试 块 的 抗 压 强 度 、 ／ 建筑砂浆基本性能试 密度 按 照 Ｊ ２ ０ Ｊ Ｔ ７ ０ ０ ９《 Ｇ －
［ ９］ ， ／ 并参考 Ｇ 建筑 验方 法 标 准》 ２ ０ ７ ７ ６ ０ ８《 Ｂ Ｔ ９ － ［ １ ０］ 进行测试； 石膏》 砂浆试块的导热系数采用热
３ ／ ， ， 干表面密度 ≤０． 达到了国家标准保温砂浆性能要求 ． 抗压强度 ＞０． ３ ５ｇ ｃ ｍ ３ ＭＰ ａ
关键词 ： 磷石膏 ； 高强石膏 ； 抗压强度 ； 导热系数 ； 无机保温砂浆 ： ／ 中图分类号 ： ＴＵ ． ｉ ２ ８ ５ ７＋８． １ ３ 文献标识码 ： ｏ ｉ １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４ ６ ９ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ４ ． ０ ０ ９ Ａ ｄ － ｊ
３ ； ／ 胶粉 ຫໍສະໝຸດ 密度 ２． ５ ４ｇ ｃ ｍ， 具
有节能 、 环保 、 保温隔 热 、 耐老 化的优 异性 能， 并且
废弃物磷石膏来制备磷石膏基保温干粉砂浆 ． 磷石 膏并非胶凝 材 料 ， 但 经 处 理 后 可 变 成 胶 凝 材 料， 研
表 １ 磷石膏的化学成分 ｂ ｌ ｅ １ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｍ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｈ ｏ ｓ ｈ ｏ ｒ ｕ ｓ ｓ ｕ ｍ Ｔ ａ ｐ ｐ ｐ ｇ ｙ ｐ 成分 ／％ ｗ Ａ ｌ ２Ｏ ３ Ｏ Ｓ ｉ ２ Ｆ ｅ ２Ｏ ３ Ｍ Ｏ ｇ － Ｏ Ｃ ａ Ｓ Ｏ ３ Ｐ ２Ｏ ５ Ｆ ２． ５ ２ Ｃ Ｏ ２ １． １ ８ 灼失 ８． ８ ２ 酸不溶物 ５． ４ ２ １
１ １］ 结果也表明 砂 浆 导 热 系 数 达 到 了 隔 热 保 温 用［ ．
型玻化微珠 砂 浆 的 标 准 ， 其堆积密度和干表面密 度也基本达到国家保温材料标准 ．
（ ）煅烧磷石膏砂浆性能 ａ
从图中还可看出 ， 随着煅烧 （ 蒸压 ） 石膏／水 泥 百分含 量 增 大 ， 砂 浆 抗 压 强 度 先 增 后 减， 在煅烧 ／ 蒸压石膏 ） 水泥 ） 比为 ０． 抗压强 度 最 ｍ（ ｍ（ ８ ０ 时， 大． 由于石膏的吸水量 比 水 泥 大 ， 实验中水胶比不 变， 若煅 烧 （ 蒸 压） 石 膏 相 对 含 量 少， 便有较多水 “ ， 剩余 ” 相当于水胶 比 变 大 ， 砂 浆 强 度 变 小； 相 反， 若煅烧 （ 蒸 压） 石 膏 相 对 含 量 太 多， 建筑石膏可能 完全水化成二水石膏 ， 导 致 砂 浆 的 强 度 变 小， 故只 有条件 适 当 ， 砂 浆 才 能 获 得 较 理 想 的 综 合 性 能， ／ （ ］ 煅烧 （ 蒸压 ） 水泥 ） 为 ０． 石膏 ） 即： ｍ［ ｍ（ ８ ０． 频率为３ ５Ｈ ｚ时 吸 声 系 数 达 到 １ 由 表 ６ 知 ， 表 明 材 料 吸 声 隔 声 性 能 好； 砂浆吸水率 ０． ２， ） 说明砂浆开 Ｗ（ Ｗ（ ０． ０． ５ ０ ＝１ ３ ８％ 、 ８ ０） ＝１ ３ ０％ ， 口孔 隙 多 ； 随 着 煅 烧 磷 石 膏／水 泥 比 值 的 增 大 ， 砂 浆的吸声系数减小 ， 即： 吸声性能降低 ．
玻璃纤维 ２％ 、 生石灰 ２％． 玻化微珠 ４ 胶粉 ５％ 、 其中其它原料质量分数不变 ， 为硅灰 ５％ 、 ３％ 、 注：
其它原料质量分数同表 ３． 注：
表 ５ 不同骨胶比下各原料配比 ｂ ｌ ｅ ５ Ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ ｅ ａ ｃ ｈ ｒ ａ ｗ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｂ ｏ ｎ ｅ ｌ ｕ ｅ Ｔ ａ ｇ 编号 Ｃ １ Ｃ ２ Ｃ ３ 骨胶质量比 ０． ８ ６∶１ １∶１ ２∶１ １． 胶凝材料 ／％ 煅烧磷石膏 ） ｗ（ ２ ０ １ ８． ６ １ ６． ９ ２ ／％ 水泥 ） ｗ（ ２ ５ ２ ３． ２ ５ ２ １． １ ５ ／％ 硅灰 ） ｗ（ ５ ４． ６ ５ ４． ２ ３ ／％ 玻化微珠 ） ｗ（ ４ ３ ４ ６． ５ ５ ０． ７ ３
第４期
季家友 ， 等： 磷石膏保温砂浆的制备
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蒸 压） 石 膏／水 泥 的 百 由图 ２ 可 见 随 着 煅 烧 （ 分含量的增大 ， 砂浆试 块 导 热 系 数 无 明 显 变 化 ， 干 表面密度与 堆 积 密 度 变 化 较 小 且 两 者 基 本 相 同 ． 其内 这是由于配方 中 玻 化 微 珠 质 量 分 数 为 ４ ３％ ， 部多孔 、 表面玻化封闭 的 特 性 ， 赋予了它绝对轻质 绝热特性 ， 对砂浆的密 度 、 导热系数起到了决定作
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武汉工程大学学报
第３ ６卷
膏预处理 ． 陈化结束后 ， 置于烘箱中 １ ０ ℃下２ ４ｈ ６ 得β型 半 水 石 膏， 研 磨 成 粉， 即 为 建 筑 石 膏； 置于 冷却至常温后于１ 蒸压釜中１ ５ ℃ 下 ４． ５ｈ， ５℃ ０ ３ 烘干得 α 型半水石膏研磨成粉 ， 即为高强石膏 ． 称取各原 表 ５） 表 ４、 砂浆制备 ： 按配 比 （ 表 ３、
６ ３ ４． ９ ７ ２ ５ ０． １ ０． 表 ２ 水泥的化学成分
３ １． ４ ５ １． ６ ４ ７ ８ ４ ０．
Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ２ Ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｍ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｐ 项目 内控范围 国标 Ｇ １ ９ Ｂ １ ７ ５ ９ ９ － ／％ ｗ（ ／％ 烧失量／％ ｗ（ Ｓ ｉ Ｏ Ｍ Ｏ） ２） ｇ ２． ０～３． ０ ５ ≤３． ２． ５～４． ０ ０ ≤５． ２． ０～４． ０ ０ ≤５．