[发明专利]改性磷渣粉及利用该磷渣粉制备的混凝土及混凝土的制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性磷渣粉及利用该改性磷渣粉制备的混凝土及混凝土的制法，属于混凝土技术领域。

背景技术

磷渣是电炉制取黄磷过程中产生的一种工业废渣，在用电炉法制取黄磷时，所得到的以硅酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷，即为粒化电炉磷渣，简称磷渣。通常每生产一吨黄磷，大约产生8~10吨磷渣，如果产生的磷渣不加以利用，长年堆放在露天场所，雨淋后磷渣中含有的磷、氟及有毒元素会渗透到土壤中而造成环境污染。为了减少磷渣对环境的污染，现有技术中，常将磷渣作为掺合料用于水泥或混凝土中。磷渣在水泥工业中作为原料用于生产水泥时，可以降低煅烧温度提高熟料质量；但是，作为掺合料直接用于混凝土中时，磷渣会使混凝土出现缓凝现象，导致混凝土的早期强度过低。

而造成上述问题的原因是由于磷渣作为掺合料用于混凝土时，首先需要粉磨至一定粒径，而在粉磨过程中，磷渣颗粒变小，磷渣玻璃体中的化学键会发生断裂，在磷渣颗粒的表面暴露出F和P，而F原子不稳定，在正电荷的存在下，极易形成F^-，F^-与水泥水化产物中的Ca²⁺离子作用，在磷渣颗粒表面形成了CaF₂，CaF₂又与水泥水化产物中的H⁺离子作用形成氢键，从而使磷渣颗粒吸附到水化产物薄膜表面，导致薄膜致密性增加，引起了水化速度的下降，最终延缓了凝结时间；同样，由于暴露出的P原子也极不稳定，极易与周围的Ca²⁺离子作用，形成了一个类似磷酸钙的结构，吸附拌合物中的OH^-，在磷渣颗粒表面形成具有羟基磷灰石结构，被吸附到水化产物薄膜的表面，导致水化受阻，从而引起缓凝。而加入的磷渣粉越多，产生的CaF₂和羟基磷灰石越多，水化产物薄膜越致密，阻力越大，导致凝结时间延长得越多，而凝结时间延长会影响混凝土的早期强度，使混凝土的早期强度较低。

现有技术中，主要是采用无机盐对磷渣进行改性，进而解决磷渣用于混凝土时出现的缓凝凝问题和早期强度低的问题。诸如中国专利文献CN103043933A公开了一种改性磷渣微粉，按重量百分比计，其由92~98%的磷渣微粉和2~8%的硫酸盐改性剂混合、磨细制成。其中，硫酸盐进一步优选为天然硬石膏。

上述技术中，采用天然硬石膏对磷渣微粉进行改性，主要是利用天然硬石膏作为碱性激发剂对磷渣中的玻璃体进行激活，激发其潜在水凝性，进而解决磷渣微粉用于水泥砂浆时缓凝慢、强度低的问题。上述技术进一步公开了将改性磷渣微粉与未经改性的磷渣微粉分别用于水泥砂浆时，在掺量均为30wt%时，掺有改性磷渣微粉的水泥砂浆与掺有未经改性的磷渣微粉的水泥砂浆相比，3d早期强度提高了8.53%，7d早期强度提高了5.88%，28d强度提高了9.06%。但是，与不经掺加磷渣微粉的水泥砂浆相比，掺加了30wt%的改性磷渣微粉的水泥砂浆的强度还是要低于不掺加磷渣微粉的水泥砂浆的强度。也就是说，经天然硬石膏改性的磷渣微粉用于水泥砂浆时，其早期强度及缓凝作用并没有得到明显改善。此外，上述技术中只是将磷渣用于制备水泥砂浆，给出的只是水泥砂浆强度的数值，而水泥砂浆强度仅能作为水泥等级判定的一个指标，和磷渣粉用于混凝土中后混凝土的强度等级完全不同。

而正是由于磷渣用于混凝土时的缓凝问题得不到根本解决，现有技术中，磷渣用于混凝土掺合料时，除了特殊工程，如大体积混凝土外（大体积混凝土本身需要的缓凝时间长，缓凝时间越长对其自身的强度等性能越有利），很少有将磷渣大掺量用于普通混凝土中，应用于一般的工业与民用建筑，进行工业化生产建筑的。

发明内容

本发明所要解决的是磷渣用于混凝土时，存在缓凝时间长、早期强度低的问题，提供一种能够有效解决混凝土缓凝问题的改性磷渣粉及利用该改性磷渣粉制备的混凝土计混凝土的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种改性磷渣粉，包括如下原料：磷渣粉、阳离子淀粉和有机盐。

所述阳离子淀粉的添加量占所述磷渣粉质量的0.5~1.0wt%；所述有机盐的添加量占所述磷渣粉质量的0.2~0.5wt%。

所述阳离子淀粉为季铵盐型阳离子淀粉。

所述有机盐为含羟基的有机盐或含氨基的有机盐。

所述含羟基的有机盐为柠檬酸盐、酒石酸钠、葡萄糖酸盐中的任意一种或几种；所述含氨基的有机盐为对氨基苯磺酸钠、氨基葡萄糖盐酸盐、氨基葡萄糖硫酸盐中的任意一种或几种。

所述磷渣粉的比表面积≥400m²/kg。