一种磷石膏透水材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及透水材料技术领域，提供一种磷石膏透水材料及其制备方法和应用，该方法是以石膏粉、石膏缓凝剂和水为主要原料进行拌合后磨合，磨合后立即再加入水用于造粒得骨料坯，所述骨料坯立即入模、振捣和硬化得所述透水材料，所述原料中不含有外掺胶凝剂，控制所述拌合开始时至所述振捣开始时的时间为≤10min，使所述骨料坯在所述振捣时发生水化反应并进一步硬化成型。本发明专利技术得到的透水材料具有高透水性(透水率是传统材料的二倍及以上)和力学性能，另外，本发明专利技术的骨料表面光滑，在保证强透水性时，不易堵塞。不易堵塞。不易堵塞。

【技术实现步骤摘要】
一种磷石膏透水材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及透水材料
，尤其涉及一种磷石膏透水材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]传统城市在城市化过程中常常采用大规模铺设硬质建筑物和铺装，导致雨水无法充分渗透和自然循环，从而引发城市内涝、水污染和水资源短缺等问题。为了实现城市可持续发展，保护水资源、改善水环境、防治水灾、保护生态和提升城市居民的生活品质，海绵城市用的透水材料逐渐受到市场的重视。
[0003]水泥基透水混凝土是由水泥、水、骨料、外加剂、掺合料和无机颜料等按特定比例制备而成的具有连续空隙的生态环保型混凝土，在水泥基透水混凝土的制备中，混凝土骨料级配设计、浆体体积、浆体流变性等需要严格控制，特别是，浆体需具有充足的流动性以饱满地包裹骨料表面，以利于施工并保证混凝土强度充足。但同时浆体流变性过大极易导致混凝土成形过程中离析，浆体在重力等因素下向结构下部流动，导致混凝土下部孔隙被堵塞，影响透水性能。基于此，专利申请CN113152193A中提出将表面润湿的混凝土骨料与胶凝材料粉体混合，使胶凝材料粉体在混凝土骨料表面包裹成壳，进一步通过碾压成型使骨料间相互嵌锁，胶凝材料壳体相互重叠并联结紧密，提高了胶凝材料的用量精度，既不因为用量过少而导致强度不足，又不因用量过多堵塞透水孔隙并产生浪费，而且在透水混凝土的制备过程中不形成胶凝材料浆体，进而免去了水胶比设计的工作，极大简化了材料设计工作。但该技术方案中预湿骨料表面裹结的附着胶凝材料致密结构会使空隙率随之下降，导致其透水率不高，此外，该方法在采用压力成型时，虽能激发胶凝材料的水化反应，但也会导致骨料的破碎和粉料的产生，从而进一步影响透水材料的成型强度和透水效果。
[0004]鉴于此，提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]相较于采用传统骨料和水泥等胶凝材料的特性合成的透水材料，或依赖并采用传统骨料和水泥等胶凝材料在一定水胶比下，施加外力而形成的致密骨架型透水材料，本专利技术提供的一种磷石膏透水材料及其制备和应用，摒弃传统骨料和胶凝材料，首次采用石膏粉作为原料制备透水材料，所得透水材料不仅不需要消耗大量的砂石骨料等自然资源，而且避免了外掺胶凝材料的使用，更重要的是，得到的透水材料透水效果优异、强度高而且不易堵塞。
[0006]具体地，本专利技术提供一种透水材料的制备方法，包括：将石膏粉、石膏缓凝剂和水为主要原料进行拌合后磨合，磨合后立即再加入水用于造粒得骨料坯，所述骨料坯立即入模、振捣和硬化得所述透水材料；
[0007]所述原料中不含有外掺胶凝剂(如水泥、石灰、矿粉、粉煤灰等)；
[0008]所述石膏粉为半水石膏质量含量为60％以上且二水石膏含量不超过5％的粉状石
膏，所述拌合时的加水量为粉状石膏总质量的10％～15％，而所述拌合至所述成型的总用水量为粉状石膏总质量的27％～33％；
[0009]所述拌合开始时至所述振捣开始时的时间为≤10min，优选为≤5min，使所述骨料坯在所述振捣时发生水化反应并进一步硬化成型。
[0010]本专利技术提出在以半水石膏为主要成分的粉状石膏中加入缓凝剂和水进行拌合后磨合，并控制拌合时的加水量、拌合以及磨合的时间，使该粉状石膏保持良好的加工状态及其均质化程度，以利于后续的成型工序，特别是使水逐步均匀分布在半水石膏分子周围，这对于后续成型中形成均质化程度高且强度高的产品非常关键。本专利技术中粉状石膏是泛指通过天然形成的或者特定的工艺制成的石膏产品，如磷酸盐工业和某些其他工业的副产品等，这些产品中半水石膏的质量含量为60％以上，余量为无水石膏、二水石膏及其他杂质成分，其中二水石膏含量不宜超过5％。
[0011]现有制备石膏硬化体的方法中，水作为半水石膏发生水化反应的必要原料，往往一次性加入，而且水的加入量远超完全水化后产物(即二水石膏)的理论需水量，实践中发现，降低水膏比有助于提高石膏硬化体的机械性能，如抗压强度和抗折强度等。当采用现有技术方法时，若水加的量不足，会导致石膏成型时的工作性能得不到满足，反而成废品，基于此，本专利技术经过大量的试验发现，通过多次加水有利于在保证物料的水化反应及工作性等加工特性的同时降低用水量，但多次加水及各次加入的水量需要精细化的控制，不利于该技术的工业化应用，而经过进一步的研究发现，当在以半水石膏为主要成分的粉状石膏中加入缓凝剂和水进行拌合后磨合，并控制拌合时的加水量、磨合的时间以及第二次加水的时机，可以有效降低该粉状石膏转变为石膏硬化体的总用水量，而且还可以控制石膏粉的水化进程，基于该研究成果，本专利技术还意外地发现，采用振捣工艺可以使尚未水化完成的石膏骨料坯在其水化过程中相互粘结，且粘结强度高，而振捣工艺相较于强压成型工艺对骨料坯的作用力更小，能够保证骨料坯的基本形态，振捣所产生的横向和纵向振动使相邻骨料坯之间在重力的作用下挤压，由于骨料坯未完全水化，骨料坯挤压时相邻骨料坯之间的接触面积逐渐增加，伴随着骨料坯的水化反应使该接触部分成为高效一体的粘结部，不需要依靠胶凝剂等外加浆料即硬化成型，该整体结构具有纵、横向的固有孔隙，大大简化了透水材料的工艺流程和原料选择，为制备透水材料提供了一种全新的制备工艺。而且，试验中还发现振捣作用力使得骨料坯硬化后表面更加光滑圆润，表面摩擦力大大降低，相较于传统透水材料，大大避免了堵塞的情况发生，在降低成本的同时提高物质的寿命和品质，具有十分重要的技术意义。
[0012]根据本专利技术提供的透水材料的制备方法，所述粉状石膏的粒径为≤50μm。
[0013]根据本专利技术提供的透水材料的制备方法，石膏粉、石膏缓凝剂和水的质量比为100:(0.01～0.03):(27～33)。
[0014]根据本专利技术提供的透水材料的制备方法，本专利技术通过加入石膏减水剂，可以在较少水量时，促进石膏粉的工作活易性，从而使透水材料在单位用水量下，既可以有效造粒成型，同时入模骨料坯之间的空隙最大化形成，优选地，所述石膏粉和石膏减水剂的质量比为100:(0.01～0.05)；
[0015]本专利技术通过加入石膏防水剂，可以在较少水量时，促进石膏粉晶形生成后的二次遇水软化问题，从而使透水材料既有高温的整体性，同时又解决了传统石膏气硬性材料遇
水软化的问题，从而成功制得石膏基透水材料，优选地，所述石膏粉和石膏防水剂的质量比为100:(0.01～0.05)。
[0016]根据本专利技术提供的透水材料的制备方法，所述原料由石膏粉、石膏缓凝剂、石膏减水剂、石膏防水剂和水构成；
[0017]优选地，石膏粉、石膏缓凝剂、石膏减水剂、石膏防水剂和水的质量份数依次为100份、0.03份、0.03份、0.05份和30份。在该配方下制得的透水材料，其强度优异、透水性能好且不易堵塞。
[0018]根据本专利技术提供的透水材料的制备方法，所述入模前还对所述骨料坯进行选型使入模的骨料坯的级配为：5～20及或5～31.5级配；优选为5～10、10～20或者20～31.5单级配；在实际应用中，可以根据实际需要对级配进行选择，一般地，入模时物料越本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透水材料的制备方法，其特征在于，包括：以石膏粉、石膏缓凝剂和水为主要原料进行拌合后磨合，磨合后立即再加入水用于造粒得骨料坯，所述骨料坯立即入模、振捣和硬化即得所述透水材料；所述原料中不含有外掺胶凝剂；所述石膏粉为半水石膏质量含量为60％以上且二水石膏含量不超过5％的粉状石膏，所述拌合时的加水量为粉状石膏总质量的10％～15％，而所述拌合至所述成型的总用水量为粉状石膏总质量的27％～33％；所述拌合开始时至所述振捣开始时的时间为≤10min，使所述骨料坯在所述振捣时发生水化反应并进一步硬化成型。2.根据权利要求1所述透水材料的制备方法，其特征在于，所述粉状石膏的粒径为≤50μm。3.根据权利要求1所述透水材料的制备方法，其特征在于，石膏粉、石膏缓凝剂和水的质量比为100:(0.01～0.03):(27～33)。4.根据权利要求1或2所述透水材料的制备方法，其特征在于，所述石膏粉和石膏减水剂的质量比为100:(0.01～0.05)；所述石膏粉和石膏防水剂的质量比为100:(0.01～0.05)。5.根据权利要求1～4中任一项所述透水材料的制备方法，其特征在于，所述原料由石膏粉、石膏缓凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志浩，陈娟，秦先涛，刘浩，胡波，代攀，陈争荣，刘云权，徐静，吴年红，刘国权，魏小亮，
申请(专利权)人：湖北聚海环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：