本發(fā)明涉及一種改性活化磷渣，特別是涉及一種改性活化磷渣、制備方法及改性活化磷渣水泥和混凝土。
背景技術(shù)：
：磷渣是良好的可再利用資源，其化學(xué)成分和礦相組成與礦渣相似，具有良好的潛在水硬性，且具有混凝土和易性好、抗?jié)B性強(qiáng)、后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率大等特點(diǎn)。目前，磷渣在水泥基材料、燒結(jié)空心磚、蒸壓空心砌塊、微晶玻璃、免燒免蒸磚、路面基層材料、巖棉等方面有一定應(yīng)用。但是，由于磷渣中P2O5等有害成分對(duì)水泥凝結(jié)硬化和早期強(qiáng)度發(fā)展有較大影響，因而其在水泥工業(yè)和混凝土建筑工程中應(yīng)用比例并不高，大部分磷渣露天堆放(累計(jì)堆放量超過(guò)9000萬(wàn)噸)，對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重危害。為提高磷渣活性、消除磷渣中有害成分影響，近十年來(lái)人們進(jìn)行了大量研究。目前，磷渣活性激發(fā)方法分為機(jī)械活化、化學(xué)活化以及復(fù)合活化等三類。其中，機(jī)械活化是利用機(jī)械粉磨方式提高磷渣反應(yīng)接觸面積和玻璃體斷裂鍵數(shù)，改善磷渣粉體顆粒分布，增強(qiáng)磷渣水化反應(yīng)活性；化學(xué)活化主要是通過(guò)堿性條件使磷渣玻璃體解體，或加速水化硬化，以提高磷渣反應(yīng)活性；復(fù)合活化是前兩種方法復(fù)合。這些活性方法技術(shù)手段不同，對(duì)磷渣改良效果也不同。然而目前活化方法對(duì)水泥使用性能、流變性以及干縮、耐蝕等特性關(guān)注較少；且化學(xué)試劑的使用不但成本高，同時(shí)也存在一些不足，如強(qiáng)堿、堿式鹽以及氯鹽激發(fā)劑，易誘發(fā)混凝土堿集料反應(yīng)、鋼筋銹蝕等現(xiàn)象；硫酸鹽激發(fā)劑、氧化鈣等激發(fā)材料還會(huì)給水泥和混凝土體積穩(wěn)定性帶來(lái)一定隱患；此外激發(fā)材料在磷渣中摻入量過(guò)高，也會(huì)對(duì)磷渣水化特性產(chǎn)生負(fù)面影響，如水化熱、抗?jié)B性、后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率等。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的主要目的在于，提供一種新型改性活化磷渣、制備方法及改性活化磷渣水泥和混凝土，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其變廢為寶，從而更加適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種改性活化磷渣，其包括:活性劑和磷渣，所述的活性劑和磷渣的質(zhì)量比為0.5-1:10；其中，所述磷渣中的水分小于磷渣重量的2wt％；所述的活性劑的組分的重量比為：電石渣50-70份，硫酸鋁渣：0-40份，赤泥：0-40份，高鋁粉煤灰：0-30，石膏：20-30份，無(wú)水硫鋁酸鈣礦物：0-30份。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的，前述的改性活化磷渣，其中所述的電石渣中的氧化鈣含量大于等于65wt％；所述的硫酸鋁渣中的二氧化硅含量為60％-72wt％，三氧化二鋁的含量為8wt％-15wt％；所述的赤泥中的氧化鈣、三氧化鋁和二氧化硅總含量大于60wt％，K2O或Na2O的含量為1wt％-3wt％；所述的高鋁粉煤灰中的三氧化鋁含量大于35wt％。優(yōu)選的，前述的改性活化磷渣，其中所述的電石渣為制備乙炔氣體得到的工業(yè)廢渣；所述硫酸鋁渣為制備鋁礬土得到的工業(yè)廢渣；所述赤泥為提煉氧化鋁得到工業(yè)廢渣；所述高鋁粉煤灰為燃煤電廠排廢棄物；所述無(wú)水硫鋁酸鈣礦物為硫鋁酸鹽水泥熟料,所述硫鋁酸鹽水泥熟料中的礦物組分含量大于等于55wt％。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種改性活化磷渣的制備方法，其包括以下步驟:將磷渣烘干；按重量比計(jì)，取電石渣50-70份，硫酸鋁渣：0-40份，赤泥：0-40份，高鋁粉煤灰：0-30，石膏：20-30份，無(wú)水硫鋁酸鈣礦物：0-30份，混合均勻，得到活化劑；烘干后的磷渣和所述的活化劑按質(zhì)量比為0.5-1:10混合均勻，粉磨，得到改性活化磷渣。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的，前述的改性活化磷渣的制備方法，其中將磷渣烘干至水分含量小于2wt％。優(yōu)選的，前述的改性活化磷渣的制備方法，其中所述的烘干的溫度為100-200℃。優(yōu)選的，前述的改性活化磷渣的制備方法，其中所述的電石渣中的氧化鈣含量大于等于65wt％，為制備乙炔氣體得到的工業(yè)廢渣；所述的硫酸鋁渣中的二氧化硅含量為60％-72wt％，三氧化二鋁的含量為8wt％-15wt％，為制備鋁礬土得到的工業(yè)廢渣；所述的赤泥中的氧化鈣、三氧化鋁和二氧化硅總含量大于60wt％，K2O或Na2O的含量為1wt％-3wt％，為提煉氧化鋁得到工業(yè)廢渣；所述的高鋁粉煤灰中的三氧化鋁含量大于35wt％，為燃煤電廠排廢棄物；所述無(wú)水硫鋁酸鈣礦物為硫鋁酸鹽水泥熟料，所述硫鋁酸鹽水泥熟料中的礦物組分含量大于等于55wt％。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種改性活化磷渣水泥，其組分(以重量百分比計(jì))包括：本發(fā)明所述的改性活化磷渣：30％-50％,水泥基料:50％-70％；以上各組分之和為100％。優(yōu)選的，前述的改性活化磷渣水泥，其中其初凝時(shí)間為1h：30min-6h：30min，終凝時(shí)間為3h-7h：30min；3d抗折強(qiáng)度為2.2-4.2MPa，28d抗折強(qiáng)度為6.7-8.6MPa；28d抗壓強(qiáng)度為38.8-53.0MPa，3d抗壓強(qiáng)度為14.8-28.0MPa。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種改性活化磷渣混凝土，其組分(以重量百分比計(jì))包括：本發(fā)明所述的改性活化磷渣：10％-30％,混凝土基料:70％-90％；以上各組分之和為100％。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明改性活化磷渣、制備方法及改性活化磷渣水泥和混凝土至少具有下列優(yōu)點(diǎn)：上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如后。1、本發(fā)明改性活化磷渣消除了磷渣中P2O5等有害成分對(duì)水泥和混凝土性能影響。本發(fā)明對(duì)磷渣進(jìn)行改性活化時(shí)所用的活化劑基本為不同種類的工業(yè)廢渣，不含強(qiáng)堿性或鹽類等化學(xué)激發(fā)試劑；本發(fā)明的改性活化磷渣相比于未經(jīng)過(guò)活化的磷渣使水泥凝結(jié)時(shí)間顯著縮短，且水泥3天和28天強(qiáng)度均有較大提高，同時(shí)使混凝土各齡期強(qiáng)度也有提高，各齡期干縮率小于礦渣粉；此外本發(fā)明的活化劑對(duì)水泥和混凝土使用性能和耐久性能等均無(wú)不良影響，使高摻量磷渣在水泥和混凝土中應(yīng)用成為可能。2、本發(fā)明的磷渣改良活化方法操作簡(jiǎn)便，無(wú)需復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備，經(jīng)濟(jì)可靠，有利于磷渣在水泥工業(yè)和混凝土行業(yè)中推廣應(yīng)用，前景廣闊。3、我國(guó)每年排放的電石渣、硫酸鋁渣、赤泥、高鋁粉煤灰、磷渣在2500萬(wàn)噸以上，本發(fā)明采用以上工業(yè)廢渣為原料制備改性活化磷渣，達(dá)到了變廢為寶的目的，節(jié)約成本。具體實(shí)施方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效,以下結(jié)合較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的改性活化磷渣、制備方法及改性活化磷渣水泥和混凝土其具體實(shí)施方式、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。在下述說(shuō)明中，不同的“一實(shí)施例”或“實(shí)施例”指的不一定是同一實(shí)施例。此外，一或多個(gè)實(shí)施例中的特定特征或特點(diǎn)可由任何合適形式組合。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提出的一種改性活化磷渣，其包括:活性劑和磷渣，其中所述的活性劑和磷渣的質(zhì)量比為0.5-1:10其中，所述磷渣中的水分小于磷渣重量的2％；所述的活性劑的組分的重量比為：電石渣50-70份，硫酸鋁渣：0-40份，赤泥：0-40份，高鋁粉煤灰：0-30，石膏：20-30份，無(wú)水硫鋁酸鈣礦物：0-30份。本實(shí)施例采用A、B、C、D四種型號(hào)磷渣，各型號(hào)的磷渣的化學(xué)成分如表1所示；具體實(shí)施例的活性劑和磷渣的質(zhì)量比，磷渣中水分的重量含量，活性劑配比如表2所示。較佳的，本發(fā)明實(shí)施例的改性活化磷渣所述的電石渣中的氧化鈣含量大于等于65wt％，其主要用于在磷渣改良化學(xué)反應(yīng)中與磷酸根形成沉淀羥基磷灰石，以縮短水泥凝結(jié)時(shí)間；所述的硫酸鋁渣中的二氧化硅含量為60％-72wt％，三氧化二鋁的含量為8wt％-15wt％，有利于縮短水泥凝結(jié)時(shí)間，提供強(qiáng)度；所述的赤泥中的氧化鈣、三氧化鋁和二氧化硅總含量大于60wt％，K2O或Na2O的含量為1wt％-3wt％，具有水化活性激發(fā)作用；所述的高鋁粉煤灰中的三氧化鋁含量大于35wt％，可以彌補(bǔ)水化液相中磷渣鋁相含量不足。較佳的，本發(fā)明實(shí)施例的改性活化磷渣所述的電石渣為制備乙炔氣體得到的工業(yè)廢渣；所述硫酸鋁渣為制備鋁礬土得到的工業(yè)廢渣；所述赤泥為提煉氧化鋁得到工業(yè)廢渣；所述高鋁粉煤灰為燃煤電廠排廢棄物；所述無(wú)水硫鋁酸鈣礦物為硫鋁酸鹽水泥熟料，述硫鋁酸鹽水泥熟料中的礦物組分含量大于等于55wt％，有效縮短水泥凝結(jié)時(shí)間，考慮到經(jīng)濟(jì)成本因素，因而其在活化劑使用比例相對(duì)較小。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提出一種改性活化磷渣的制備方法，主要包括以下步驟：將磷渣烘干；按重量比計(jì)，取電石渣50-70份，硫酸鋁渣：0-40份，赤泥：0-40份，高鋁粉煤灰：0-30，石膏：20-30份，無(wú)水硫鋁酸鈣礦物：0-30份，混合均勻，得到活化劑；烘干后的磷渣和所述的活化劑按質(zhì)量比為0.5-1:10混合均勻，粉磨，得到改性活化磷渣。本實(shí)施例采用A、B、C、D四種型號(hào)磷渣，各型號(hào)的磷渣的化學(xué)成分如表1所示；具體實(shí)施例的活性劑和磷渣的質(zhì)量比，活性劑配比如表2所示。較佳的，本發(fā)明實(shí)施例的改性活化磷渣的制備方法中將磷渣烘干至水分小于2wt％。具體的實(shí)施例磷渣中水分的重量含量如表2所示。較佳的，本發(fā)明實(shí)施例的改性活化磷渣的制備方法所述的烘干的溫度為100-200℃，具體的各實(shí)施例的烘干溫度如表2所示。較佳的，本發(fā)明實(shí)施例的改性活化磷渣的制備方法所述的電石渣中的氧化鈣含量大于等于65wt％，為制備乙炔氣體得到的工業(yè)廢渣；所述的硫酸鋁渣中的二氧化硅含量為60％-72wt％，三氧化二鋁的含量為8wt％-15wt％，為制備鋁礬土得到的工業(yè)廢渣；所述的赤泥中的氧化鈣、三氧化鋁和二氧化硅總含量大于60wt％，K2O或Na2O的含量為1wt％-3wt％，為提煉氧化鋁得到工業(yè)廢渣；所述的高鋁粉煤灰中的三氧化鋁含量大于35wt％，為燃煤電廠排廢棄物；所述無(wú)水硫鋁酸鈣礦物為硫鋁酸鹽水泥熟料。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提出一種改性活化磷渣水泥，其組分(以重量百分比計(jì))包括：本發(fā)明所述的改性活化磷渣：30％-50％,水泥基料:50％-70％；其中，水泥基料為不添加改性活化磷渣的水泥。以上各組分之和為100％。較佳的，本發(fā)明實(shí)施例的改性活化磷渣水泥，其初凝時(shí)間為1h：30min-6h：30min，終凝時(shí)間為3h-7h：30min；3d抗折強(qiáng)度為2.2-4.2MPa，28d抗折強(qiáng)度為6.7-8.6MPa；3d抗壓強(qiáng)度為38.8-53.0MPa，3d抗壓強(qiáng)度為14.8-28.0MPa。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提出一種改性活化磷渣混凝土，其組分(以重量百分比計(jì))包括：本發(fā)明所述的改性活化磷渣：10％-30％,混凝土基料:70％-90％；以上各組分之和為100％。表1不同型號(hào)的磷渣化學(xué)成分(重量百分比/％)“Loss”表示燒失量；“Σ”表示前列幾項(xiàng)化學(xué)成分的總和，不足100％的余量為少量的其他雜質(zhì)。表2實(shí)施例1-4改性活化磷渣的原料組成及制備參數(shù)實(shí)施例5-11改性活化磷渣水泥包括本發(fā)明的改性活化磷渣和水泥；其中，各實(shí)施例改性活化磷渣水泥組分(重量百分比計(jì))如表3所示，制備改性活化磷渣所用的磷渣型號(hào)，活化劑與磷渣重量比均如表3所示；實(shí)施例5-11中的活化劑的組分為：電石渣60份，硫酸鋁渣10份，赤泥10份，石膏20份。對(duì)比例1-7為磷渣水泥，包括水泥基料和磷渣，該磷渣未進(jìn)行改性活化，所用的磷渣的型號(hào)，對(duì)比例1-7磷渣水泥組分(重量百分比計(jì))如表4所示。實(shí)施例5-11改性活化磷渣水泥和對(duì)比例1-7磷渣水泥的比表面積均為350m2/kg。本發(fā)明的實(shí)施例和對(duì)比例所用的水泥基料相同，為同一種水泥。表35-11改性活化磷渣水泥組成表4對(duì)比例1-7磷渣水泥組成磷渣型號(hào)磷渣/％水泥/％對(duì)比例1A307對(duì)比例2A5050對(duì)比例3B3070對(duì)比例4B4060對(duì)比例5B5050對(duì)比例6C5050對(duì)比例7D5050按GB/T17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》及GB/T1346《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間和安定性檢驗(yàn)方法》的方法檢測(cè)實(shí)施例5-11的改性活化磷渣水泥和對(duì)比例1-7磷渣水泥的物理性能，測(cè)試結(jié)果如表5所示。表5實(shí)施例5-11改性活化磷渣水泥和對(duì)比例1-7磷渣水泥的物理性能測(cè)試結(jié)果由表4和表5可知，實(shí)施例5-11的改性活化磷渣水泥的凝結(jié)時(shí)間相比于對(duì)比例1-7磷渣水泥凝結(jié)時(shí)間明顯縮短，且水泥中改性活化磷渣摻量越高，改良效果越明顯；同時(shí)，水泥早期及后期強(qiáng)度也有不同程度提高。實(shí)施例12-26改性活化磷渣水泥的重量組分為：改性活化磷渣50％，水泥基料50％。其中，實(shí)施例12-26中的改性活化磷渣所用的磷渣型號(hào)，活化劑與磷渣重量比，活化劑各組分的重量比均如表6所示。表6實(shí)施例12-26改性活化磷渣水泥的組成按GB/T17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》及GB/T1346《水泥凝結(jié)時(shí)間和安定性檢驗(yàn)方法》的方法檢測(cè)實(shí)施例12-26的改性活化磷渣水泥的物理性能，測(cè)試結(jié)果如表7所示。表7實(shí)施例12-26改性活化磷渣水泥物理性能測(cè)試由表7可見，隨著活化劑組分配比變化，最終的改性活化磷渣水泥的物理性能均有不同程度改變，最終得到的改性活化磷渣水泥的抗壓強(qiáng)度和凝結(jié)時(shí)間滿足水泥標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施例12-26改性活化磷渣水泥中改性活化磷渣的含量為50wt％，說(shuō)明工業(yè)磷渣可以在制備水泥時(shí)大量使用，達(dá)到變廢為寶的目的；同時(shí)，由表7可知本發(fā)明的改性活化劑對(duì)磷渣活性激發(fā)效果穩(wěn)定。實(shí)施例27本實(shí)施例的改性活化磷渣混凝土的組分(按重量百分比計(jì))為：10％實(shí)施例1的改性活化磷渣，90％混凝土基料。實(shí)施例28本實(shí)施例的改性活化磷渣混凝土的組分(按重量百分比計(jì))為：30％實(shí)施例1的改性活化磷渣，70％混凝土基料。對(duì)比例8本對(duì)比例的磷渣混凝土的組分(按重量百分比計(jì))為：30％A型磷渣，70％混凝土基料，其中磷渣不經(jīng)過(guò)改性活化。對(duì)比例9本對(duì)比例的爐渣粉混凝土的組分(按重量百分比計(jì))為：30％爐渣粉，70％混凝土基料。實(shí)施例27、28、對(duì)比例8、對(duì)比例9中的用作原料的混凝土基料由硅酸鹽水泥制備而得，實(shí)施例和對(duì)比例所有的混凝土基料的重量組分為：370份硅酸鹽水泥，829份砂子，659份10-20mm石子，355份5-10mm石子，4份外加劑，175份水。按GB/T50082-2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》收縮性試驗(yàn)檢測(cè)方法成型100mm×100mm×515mm混凝土試件，測(cè)試實(shí)施例27、28改性活化磷渣混凝土、對(duì)比例8磷渣混凝土、對(duì)比例9爐渣粉混凝土和實(shí)施例22、28，對(duì)比例8、9所用的混凝土基料的物理性能，測(cè)試結(jié)果如表8所示。表8各混凝土的物理性能測(cè)試結(jié)果7d收縮率28d收縮率90d收縮率實(shí)施例273.78×10-51.80×10-43.88×10-4實(shí)施例283.69×10-51.84×10-43.69×10-4對(duì)比例86.99×10-53.63×10-46.48×10-4對(duì)比例94.85×10-51.98×10-45.57×10-4混凝土基料3.5×10-51.9×10-44.47×10-4由表8可知,實(shí)施例27、28改性活化磷渣混凝土試體各齡期干縮率比礦渣粉混凝土干縮率小，并與純硅酸鹽水泥制備的混凝土試體接近，甚至90天其干縮率比純硅酸鹽水泥制備的混凝土試體還??；且摻雜30wt％的改性活化磷渣的混凝土干縮更小，由此可知，制備混凝土?xí)r可以大量加入本發(fā)明的改性活化磷渣，達(dá)到變廢為寶的目的。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3