一种自修复超硫水泥及其制备方法技术

本发明专利技术属于土工材料技术领域，涉及一种自修复超硫水泥及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种自修复超硫水泥及其制备方法


[0001]本专利技术属于土工材料
，尤其是涉及一种自修复超硫水泥及其制备方法
。

技术介绍

[0002]磷石膏是湿法制备磷酸过程中产生的固体工业副产物
。
随着我国磷肥行业的高速发展，然而仍然存在相当部分的磷石膏被废弃并且堆积
。
磷石膏的大量堆积不仅占用了大量土地资源，同时会对周围的土壤
、
水资源和大气造成污染
。
我国磷石膏产量最高的五个省份为云南
、
贵州
、
湖北
、
四川和安徽，约占全国产量的
80
％，其中云南约占全国总产量的
25
％
。
由于云南省磷石膏产量巨大，再加上地处偏远
、
市场辐射范围小以及磷石膏综合利用起步较晚等多种因素的影响，磷石膏综合利用率仅约为
20
％
。
为此，云南省提出了一系列磷石膏综合利用方案
。2022
年云南“提出大宗工业固体废物资源化利用，利用磷石膏等固废资源生产新型建材
。
重点在于推动磷石膏综合利用，突破磷石膏硫
、
钙
、
氟资源的综合利用
。
[0003]混凝土的自愈合可以分为自主愈合和自体愈合，自体愈合是内部水泥颗粒持续水化或者具有二次水化性质材料持续反应导致，而自主愈合则依赖于各类愈合剂的作用，如：微胶囊
、
高吸水聚合物和微生物自修复等
。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种自修复超硫水泥及其制备方法
。
利用工业副产磷石膏，并对其预处理进行生物改性，作为微生物修复剂原料用于制备超硫水泥，该超硫水泥具有良好自修复能力和抗压强度
。
[0005]为此，本专利技术第一方面提供了一种自修复超硫水泥，包括以下重量百分比的组分：矿渣
75
％
‑
85
％
、
生物改性磷石膏
10
％
‑
20
％和碱性成分1％
‑5％
。
[0006]在本专利技术的一些实施方式中，所述自修复超硫水泥，包括以下重量百分比的组分：矿渣
75
％
‑
80
％
、
生物改性磷石膏
15
％
‑
20
％和碱性成分3％
‑5％
。
[0007]根据本专利技术，所述自修复超硫水泥，包括以下重量百分比的组分：矿渣
80
％
、
生物改性磷石膏
15
％和碱性成分5％
。
[0008]在本专利技术的一些实施方式中，所述碱性成分包括水泥熟料
。
[0009]本专利技术利用工业副产磷石膏，使用生物制剂对其预处理，得到生物改性磷石膏，生物改性磷石膏内部已去除大部分磷氟杂质和固定重金属，且内部存留大量细菌而具备良好的生物矿化能力，可以作为微生物修复剂原料用于制备具有良好自修复能力和抗压强度的超硫水泥
。
[0010]本专利技术第二方面提供了一种如本专利技术第一方面所述的自修复超硫水泥的制备方法，包括以下步骤：
[0011]S1
：采用生物制剂对磷石膏改性，制得生物改性磷石膏；
[0012]S2
：将步骤
S1
制得的生物改性磷石膏与矿渣
、
碱性成分按重量百分比混合，制备自修复超硫水泥
。
[0013]本专利技术中生物制剂用以诱导磷石膏中不溶性磷和氟杂质与碳酸根离子
(CO
32
‑
)
优先反应生成碳酸钙沉淀，进一步去除磷和氟杂质降低其在磷石膏中的含量；且使磷石膏内部存在大量具备活性的营养细菌，具备良好的生物矿化能力，可作为一种微生物修复剂使用
。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述生物制剂包括枯草芽孢杆菌溶液和尿素溶液，所述枯草芽孢杆菌溶液和尿素溶液的体积比为
1.5
‑
2:1
；优选为
1.5
‑
1.8:1。
[0015]根据本专利技术，所述枯草芽孢杆菌溶液和尿素溶液的体积比为
1.5:1。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述枯草芽孢杆菌溶液的浓度为
2.0
×
109‑
3.9
×
10
11
cfu/mL
，优选为
7.2
×
10
10
‑
3.9
×
10
11
cfu/mL
；所述尿素溶液的浓度为1‑
2mol/L
，优选为1‑
1.5mol/L。
[0017]根据本专利技术，所述枯草芽孢杆菌溶液的浓度为
2.0
×
109cfu/mL、7.2
×
10
10
cfu/mL
或
3.9
×
10
11
cfu/mL
；所述尿素溶液的浓度为
1mol/L。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述枯草芽孢杆菌的培养方法包括：将枯草芽孢杆菌溶液以体积比1％的接种比例接种至液体培养基，于
36℃
恒温摇床上以
150
‑
300rpm
振荡培养
24
‑
48h。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，所述液体培养基包括蛋白胨
10.0g/L、
酵母粉
5g/L
和氯化钠
10g/L
，并用
1mol/L
的
NaOH
溶液调节
pH
值为
7.3
±
0.2
；所述液体培养基在
121℃
下蒸压
20
‑
30min
灭菌
。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
S1
中包括：将磷石膏与氢氧化钙溶液按比例混合得到磷石膏
‑
氢氧化钙悬浊液，再与生物制剂按比例混合处理
。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，所述磷石膏可以是未经处理或未经预处理过的工业副产磷石膏
。
[0022]在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
S1
中制备生物改性磷石膏包括以下具体步骤：
[0023]M1
：将新鲜磷石膏于
50
‑
70℃
充分干燥
12
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种自修复超硫水泥，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：矿渣
75
％
‑
85
％
、
生物改性磷石膏
10
％
‑
20
％和碱性成分1％
‑5％
。2.
一种如权利要求1所述的自修复超硫水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：采用生物制剂对磷石膏改性，制得生物改性磷石膏；
S2
：将步骤
S1
制得的生物改性磷石膏与矿渣
、
碱性成分按重量百分比混合，制备自修复超硫水泥
。3.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述生物制剂包括枯草芽孢杆菌溶液和尿素溶液，所述枯草芽孢杆菌溶液和尿素溶液的体积比为
1.5
‑
2:1。4.
根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌溶液的浓度为
2.0
×
109‑
3.9
×
10
11
cfu/mL
；所述尿素溶液的浓度为1‑
2mol/L。5.
根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌的培养方法包括：将枯草芽孢杆菌溶液以体积比1％的接种比例接种至液体培养基，于
36℃
恒温摇床上以
150
‑
300rpm
振荡培养
24
‑
48h
；所述液体培养基包括蛋白胨
10.0g/L、
酵母粉
5g/L
和氯化钠
10g/L
，并用
1mol/L
的
NaOH
溶液调节
pH
值为
7.3
±
0.2
；所述液体培养基在
121℃
下蒸压
20
‑
30min
灭菌
。6.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤
S1

【专利技术属性】
技术研发人员：任骏，李苗源，余永昆，蔡云宏，薛韵秋，刘毕润轩，毛江鸿，王耀城，田镇赫，方云辉，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：