一种3D打印的磷石膏基干混砂浆及其制备方法技术

一种3D打印的磷石膏基干混砂浆及其制备方法，所述3D打印的磷石膏基干混砂浆包括第一胶凝材料和第二胶凝材料，所述第一胶凝材料为磷石膏，所述第二胶凝材料由石膏、铝矾土和赤泥形成；所述方法包括以下步骤：将石膏、铝矾土和赤泥混合均匀后进行煅烧，得到第二胶凝材料；将所述第二胶凝材料与第一胶凝材料和任选地减水剂、保水剂混合均匀，得到混合物；将所述混合物溶于乙醇中；任选地，将混合物的乙醇溶液与促凝剂、粘结剂混合均匀，得到所述3D打印的磷石膏基干混砂浆。本申请的3D打印的磷石膏基干混砂浆的凝结时间适中，浆体硬化后强度大，耐水性好。

A 3D printing phosphogypsum based dry mixed mortar and its preparation method

A 3D printing phosphogypsum based dry concrete mortar and a preparation method thereof. The 3D printing phosphogypsum based dry concrete mortar comprises a first cementitious material and a second cementitious material, the first cementitious material is phosphogypsum, and the second cementitious material is formed of gypsum, bauxite and red mud. The method comprises the following steps: mix the gypsum, bauxite and red mud evenly, and then calcine them to obtain To the second cementitious material; to mix the second cementitious material with the first cementitious material and the optional water reducing agent and water retaining agent uniformly to obtain the mixture; to dissolve the mixture in ethanol; to mix the ethanol solution of the mixture with the accelerator and the adhesive uniformly to obtain the 3D printed phosphogypsum based dry concrete mortar. The 3D printing phosphogypsum based dry mixed mortar of the application has moderate setting time, large strength after hardening and good water resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印的磷石膏基干混砂浆及其制备方法
本申请涉及但不限于新型建筑材料
，尤其涉及但不限于一种3D打印的磷石膏基干混砂浆及其制备方法。
技术介绍
石膏是一种气硬性胶凝材料，具有微膨胀性，其表面光滑质地细腻并具有很好的加工性。石膏粉在加入一些改性添加剂后，可以用做3D打印机的成型材料，在水基墨水的作用下能够快速固化，具有一定的强度。但是石膏也有较多的缺点，如硬化后孔隙率较大导致表观密度和强度较低，耐水性差等，都限制了石膏的应用。故而开发力学性能好、易于加工、成本低的通用无机3D打印石膏基材料是3D打印材料的一个发展方向。磷石膏是磷肥工业的副产物，近年来，中国的磷肥产量和消费量已位居世界第一。随着磷肥产业的迅猛发展，磷石膏的年产量不断增长，到2013年我国的磷石膏年产量已达到了约7000万吨。我国对磷石膏的利用率仅有27％，大部分的磷石膏采用堆积的方式处理。磷石膏的堆积不仅占用了大量的土地资源，而且对周边的大气、土壤、水系及人文环境造成了一定的危害，因此磷石膏的综合利用迫在眉睫。
技术实现思路
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。本申请提供了一种3D打印的磷石膏基干混砂浆，不仅解决了现有石膏基3D打印材料强度低的问题，而且为磷石膏的资源化利用开辟了一条新途径。具体地，本申请提供了一种3D打印的磷石膏基干混砂浆，所述干混砂浆包括第一胶凝材料和第二胶凝材料，所述第一胶凝材料为磷石膏，所述第二胶凝材料由石膏、铝矾土和赤泥形成。在一些实施方式中，形成所述第二胶凝材料的所述石膏、所述铝矾土和所述赤泥的重量比可以为(13-16):(28-38):(33-84)。在一些实施方式中，所述第二胶凝材料可以通过将所述石膏、所述铝矾土和所述赤泥混合均匀后进行煅烧得到。任选地，所述煅烧的温度为900-1250℃，时间为2-10min。在一些实施方式中，所述第一胶凝材料可以通过下述方法处理得到：除去磷石膏中的大颗粒，在700-900℃下闪烧2-10min，加生石灰调节磷石膏的pH值为6-8。任选地，生石灰的添加量可以为使磷石膏的pH值为7。在一些实施方式中，形成所述第二胶凝材料的所述石膏可以选自脱硫石膏、磷石膏和天然石膏中的任意一种或更多种；在一些实施方式中，形成所述第二胶凝材料的磷石膏可以通过下述方法处理得到：除去磷石膏中的大颗粒，在700-900℃下闪烧2-10min，加生石灰调节磷石膏的pH值为6-8。任选地，生石灰的添加量可以为使磷石膏的pH值为7。在一些实施方式中，所述第一胶凝材料的粒度可以为100-400目，D50可以为40-50μm；本申请的专利技术人研究发现，粉末的粒径大小及分布对整体性能有着很大的影响。粒径过大，材料的密度和强度会降低；粒度小的粉末可以降低最小层厚，提高致密度。但粒度太小的粉末由于范德华力的作用容易相互团聚，不易铺平。如果样品的颗粒大小混杂，铺粉时能更好地填充颗粒之间的缝隙，且没有明显的结晶水，使粉层更容易铺平而且致密，而粉末粒径过大则呈长条形结晶，粉末粒径过小则呈针状结晶，铺粉时单层缺陷明显。所以粉料应大小适中，分散性良好，不应单单追求更小的粒径，而应使其在铺粉的过程中更容易铺平和致密，制造的材料强度更高。因此，本申请选择将作为第一胶凝材料的磷石膏的粒度控制在100-400目之间，D50控制在40-50μm之间，此时制备的磷石膏基干混砂浆具有较高的强度。在一些实施方式中，所述第一胶凝材料可以为由磷石膏制成的α高强石膏。在一些实施方式中，所述3D打印的磷石膏基干混砂浆还可以包括促凝剂、粘结剂和任选地减水剂、保水剂；其中，所述第一胶凝材料可以为100重量份，所述第二胶凝材料可以为5-10重量份，所述促凝剂可以为1-3重量份，所述粘结剂可以为1-2重量份，任选地，所述减水剂可以为0.1-0.5重量份，所述保水剂可以为0.05-0.1重量份。在一些实施方式中，所述促凝剂可以选自明矾、硫酸钾和硫酸铵中的一种或更多种。在一些实施方式中，所述粘结剂可以选自UV胶黏剂、UV胶黏剂的溶液、环氧树脂胶黏剂和环氧树脂胶黏剂的溶液中的一种或更多种。在本申请中，术语“UV胶黏剂的溶液”、“环氧树脂胶黏剂的溶液”分别指将UV胶黏剂、环氧树脂胶黏剂溶于溶剂中配制成的溶液，所述溶剂为不溶解石膏的无毒、易挥发的溶剂，例如，乙醇。在一些实施方式中，所述减水剂可以选自聚羧酸减水剂和马来酸酐系减水剂中的一种或更多种。在一些实施方式中，所述保水剂可以选自羟丙基甲基纤维素醚、甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚和聚乙烯醇中的一种或更多种。本申请还提供了一种制备3D打印的磷石膏基干混砂浆的方法。在一些实施方式中，所述方法可以包括以下步骤：将石膏、铝矾土和赤泥混合均匀后进行煅烧，得到第二胶凝材料；将所述第二胶凝材料与第一胶凝材料和任选地减水剂、保水剂混合均匀，得到混合物；将所述混合物溶于乙醇中；任选地，将混合物的乙醇溶液与促凝剂、粘结剂混合均匀，得到所述3D打印的磷石膏基干混砂浆。在一些实施方式中，所述方法还可以包括：在将所述第二胶凝材料与所述第一胶凝材料和任选地减水剂、保水剂混合前，对所述第一胶凝材料进行预处理：除去磷石膏中的大颗粒，在700-900℃下闪烧2-10min，加生石灰调节磷石膏的pH值为6-8；在一些实施方式中，形成所述第二胶凝材料的所述石膏中可以含有磷石膏，所述方法还可以包括：在将所述石膏、所述铝矾土和所述赤泥混合前，对所述石膏中的磷石膏进行预处理：除去磷石膏中的大颗粒，在700-900℃下闪烧2-10min，加生石灰调节磷石膏的pH值为6-8。在一些实施方式中，用于溶解混合物的乙醇的用量可以为制备的石膏基干混砂浆在使用时所加的拌合水的用量的1/3-1/2。其中，拌合水的用量可以按照本领域中常用的方法确定，例如，根据国家标准GB/T28627-2012中的“标准扩散度用水量的测定”的方法测定。本申请将赤泥和铝矾土添加到磷石膏基干混砂浆中，在高温条件下赤泥中的CaO、铝矾土中的Al2O3和石膏中的CaSO4·2H2O会反应生成硫铝酸盐(3CaO·3Al2O3·CaSO4)，请见图1，硫铝酸盐属于胶凝材料，具有凝结时间短、强度大、耐水性好的优点，因此能够解决用于3D打印的普通石膏基砂浆材料的凝结时间长、浆体硬化后强度小、耐水性差的问题。本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。图1为本申请的第二胶凝材料的X射线衍射图谱。具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印的磷石膏基干混砂浆，所述干混砂浆包括第一胶凝材料和第二胶凝材料，所述第一胶凝材料为磷石膏，所述第二胶凝材料由石膏、铝矾土和赤泥形成。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D打印的磷石膏基干混砂浆，所述干混砂浆包括第一胶凝材料和第二胶凝材料，所述第一胶凝材料为磷石膏，所述第二胶凝材料由石膏、铝矾土和赤泥形成。


2.根据权利要求1所述的3D打印的磷石膏基干混砂浆，其中，形成所述第二胶凝材料的所述石膏、所述铝矾土和所述赤泥的重量比为(13-16):(28-38):(33-84)。


3.根据权利要求1或2所述的3D打印的磷石膏基干混砂浆，其中，所述第二胶凝材料通过将所述石膏、所述铝矾土和所述赤泥混合均匀后进行煅烧得到；任选地，所述煅烧的温度为900-1250℃，时间为2-10min。


4.根据权利要求1所述的3D打印的磷石膏基干混砂浆，其中，所述第一胶凝材料通过下述方法处理得到：除去磷石膏中的大颗粒，在700-900℃下闪烧2-10min，加生石灰调节磷石膏的pH值为6-8。


5.根据权利要求1或2所述的3D打印的磷石膏基干混砂浆，其中，形成所述第二胶凝材料的所述石膏选自脱硫石膏、磷石膏和天然石膏中的任意一种或更多种；
任选地，形成所述第二胶凝材料的磷石膏通过下述方法处理得到：除去磷石膏中的大颗粒，在700-900℃下闪烧2-10min，加生石灰调节磷石膏的pH值为6-8。


6.根据权利要求1所述的3D打印的磷石膏基干混砂浆，其中，所述第一胶凝材料的粒度为100-400目，D50为40-50μm；
任选地，所述第一胶凝材料为由磷石膏制成的α高强石膏。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的3D打印的磷石膏基干混砂浆，还包括促凝剂、粘结剂和任选地减水剂、保水剂；
其中，所述第一胶凝材料为100重量份，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽，
申请(专利权)人：北新集团建材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11