本发明涉及建筑材料，具体涉及一种磷ii型无水石膏基自流平砂浆及其制备方法。

　　1、磷石膏作为我国典型的工业固废每年产生7000wt左右，其大量堆存带来了土地资源的浪费和环境污染风险。磷石膏化学组成与天然石膏类似，主要成分二水硫酸钙质量分数一般为85％～90％，具有作为石膏基建材的潜力，磷石膏可作为一种绿色建筑材料运用于石膏建材方面。其中，以煅烧磷石膏为原料制备的石膏基自流平具有流动性好、早期强度高、施工速度快、不开裂不空鼓、后期无需养护等优点，克服了传统水泥基自流平凝结速度慢、有可能会出现开裂现象的缺陷。

　　2、目前，市场上绝大部分石膏自流平砂浆以β型半水石膏为主要胶凝材料再配合外加剂而制成。然而，β型半水石膏基自流平砂浆存在以下问题：1、强度和表面硬度低、耐水性和耐磨性差；2、β型半水石膏粉生产波性动大，砂浆配方适应性差，要随时根据波动进行一定的配方调整；3、受限于前端磷石膏净化或净化不够彻底导致后端自流平砂浆出现发霉、开裂等问题。虽然α型半水石膏基自流平砂浆强度更优，但α型半水石膏生产制备条件苛刻，产品稳定性差、成本比较高，难以实现大规模化推广运用。因此，以磷ii型无水石膏作为石膏自流平砂浆的主要胶凝材料成为发展趋势。

　　3、由于ii型无水石膏热力学自发过程的化学势小，液相中ca2+和so42-浓度较低，二水石膏析晶过饱和度很低，晶核较难以长大至临界尺度以上，因此水化过程反应速率缓慢，凝结时间比较久，导致ii型无水石膏制备的自流平砂浆早期强度低。

　　4、因此，为满足自流平砂浆早期强度需要对ii型无水石膏进行物理、化学等方法的水化活性激发。cn113773038a公开了一种磷ii型无水石膏基自流平砂浆，所述硫酸盐激发剂为硫酸铝。该自流平砂浆中由于硫酸铝后期会对石膏基体结构造成不可逆的破坏，长期体积安定性存在比较大风险。

　　5、为进一步提升自流平砂浆早期强度，大部分研究者会添加水泥和矿粉等水硬性无机胶凝材料。然而，水泥和矿粉的添加量不宜过大，尤其是水泥添加量过大，虽然会在早期形成强度，但会阻碍ii型无水石膏水化过程中的晶体生长空间，导致自流平砂浆硬化体开裂。cn114644501a公开了一种无水石膏自流平材料及其制备方法，水泥添加量为5％-15％，所述保水增稠剂包括羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚或羧甲基纤维素醚中的任意一种或至少两种的组合。ii型无水石膏基自流平砂浆体系中水泥添加量超过10％时，轻易造成后期开裂的风险。由于磷石膏经煅烧制备的ii型无水石膏浆体自身粘度就较大，加入纤维素醚类保水剂增稠剂后制备的自流平砂浆浆体粘度又进一步增加，导致自流平砂浆在实际使用的过程中不具备施工性。

　　6、cn113603447a公开了一种无水石膏自流平材料及其制备方法和用途，所述掺合料包括α型半水石膏和/或β型半水石膏为2000～3000份，集料包括河砂、机制砂。无水石膏基体系中，半水石膏添加量不宜过大，由于半水石膏水化速度较快，流动度损失较大，蛋白类缓凝剂的加入虽然能某些特定的程度上延长半水石膏凝结速度，但也会抑制无水石膏的水化。引入的机制砂虽能提高抗住压力的强度，但机制砂属于大宗原料，部分含泥量大，可控性差，对于产业化生产控制具有难度。

　　7、综上所述，现有自流平砂浆体系中难以兼顾早期强度和浆体粘度要求，且存在成品一致性难以控制或后期质量很难保证的问题，因此，亟需开发一种石膏基自流平砂浆，既能满足流动性、强度要求，还能满足浆体粘度低、施工性能好、质量可控性强的要求。

　　1、本发明的目的是提供一种磷ii型无水石膏基自流平砂浆及其制备方法，解决现有自流平砂浆难以兼顾早期强度和浆体粘度要求，且存在成品一致性难以控制或后期质量很难保证的问题。

　　2、为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种磷ii型无水石膏基自流平砂浆，其特征是：包括的组分按重量份计如下：

　　5、更进一步的技术方案是所述磷ii型无水石膏为将磷石膏在750～850℃下煅烧1～2h，冷却后经过球磨至表面积为500～600m2/kg制备而得。

　　6、更进一步的技术方案是所述水泥为普通硅酸盐水泥p·o 42.5，粉煤灰级别≥ii级，i级更优；矿粉级别≥s95级，s105级更优。

　　7、更进一步的技术方案是所述减水剂为侧链上链接有磷酸基团的聚羧酸系减水剂。

　　10、更进一步的技术方案是所述悬浮稳定剂为经过改性制备的钠质膨润土，目数为300目。

　　12、更进一步的技术方案是所述煅烧硫酸铝钾、煅烧硫酸钾由十二水合硫酸铝钾和硫酸钾分别经500～800℃下煅烧30～60min，冷却后破碎至75微米以下制备而成。

　　13、更进一步的技术方案是所述建筑石膏为由磷石膏或脱硫石膏经过煅烧制备的β型建筑石膏或者α型建筑石膏，初凝时间≥6min，半水相和三型无水相含量均小于3％，强度性能达到gb/t 9776-2022规定的3.0级及以上。

　　14、更进一步的技术方案是所述石膏基自流平砂浆制备方法如下：将磷ii型无水石膏、矿粉、粉煤灰、水泥、减水剂、缓凝剂、消泡剂、悬浮稳定剂、煅烧硫酸铝钾、煅烧硫酸钾、建筑石膏、硫铝酸钙胶结料、甲酸钙按计量在干粉混料机中混合10～15min后，加入水中搅拌4～8min即可制备出磷ii型无水石膏基自流平砂浆浆体。

　　16、通过磷ii型无水石膏在水化过程中形成具有一定空间网络结构的二水石膏来提供自流平砂浆主要强度。早期强度来源：水泥硅相中的硅酸三钙和硅酸二钙水化生成硅酸钙凝胶和铝相中硫酸盐和铝酸三钙的溶解进而沉淀生成高硫型水化铝酸钙产生强度；部分磷ii型无水石膏在激发剂作用下水化产生强度；建筑石膏粉水化产生强度。中后期主要是依靠磷ii型无水石膏的进一步水化提供强度，以及水泥和二水石膏激发矿粉和粉煤灰的活性，生成硅酸钙凝胶和钙矾石附着在石膏晶体表面，水化产物在单位空间中紧密堆积，提高硬化体致密性从而提升强度。矿粉和磷ii型无水石膏能够相互促进水化，磷ii型无水石膏与矿粉中的活性硅、铝组分作用，促进矿粉水化，矿粉水化又能带动磷ii型无水石膏溶解与水化，最终形成钙矾石、水化硅酸钙等水硬性矿物，来提升自流平砂浆硬化体的强度和耐水性。

　　18、由于磷ii型无水石膏浆体自身粘度较大，通过掺入矿粉和粉煤灰方式降低磷ii型无水石膏在自流平砂浆中所占比例，利用掺入粉煤灰在自流平浆体中产生的滚珠效应提升流动性，以此来降低浆体粘度。磷ii型无水石膏经过球磨改性后能提高水化速率的同时改变了颗粒外观形貌。球磨能去除无水石膏颗粒菱角，使其从不规则的片状变为近椭圆形，来提升浆体流动性能。另一方面，磷ii型无水石膏水化活性和流变性受到煅烧温度和时间的影响，随着煅烧温度上升和煅烧时间延长，磷ii型无水石膏水化活性增加，浆体粘度降低。

　　20、加入硫酸盐类激发剂来改变无水石膏水化硬化模式，调整二水石膏在低过饱和度下的结晶习性，使得水化放热集中，从而缩短凝结时间，加快磷ii型无水石膏水化进程。根据复盐理论，首先硫酸盐溶解并吸附在ii型无水石膏表面，然后与水络合生成不稳定的复盐，最后由于复盐在热力学上是不稳定的，会立即分解成二水石膏和金属阳离子。然而，硫酸盐形成的金属阳盐离子会与减水剂自身所带负电荷的官能团发生吸附混凝作用，降低减水剂对石膏颗粒的吸附分散作用导致砂浆流动度减小。本发明中对硫酸盐激发剂进行一定温度和时间的煅烧，降低硫酸早期的溶解度从而削弱其对自流平砂浆流动度的影响。同时，硫酸盐激发剂添加量过大和硫酸盐中金属阳离子半径过小易引起砂浆后期的泛霜和体积安定性问题。因此，本发明中控制硫酸盐激发剂添加量控制在1.5％以下，选择金属阳离子半径较大的煅烧硫酸铝钾、煅烧硫酸钾作为硫酸盐激发剂。

　　22、利用建筑石膏和磷ii型无水石膏溶解度的差异性，改变彼此晶核形成和晶体生长速率，从而加速磷ii型无水石膏水化。建筑石膏溶解形成硫酸钙饱和溶液，加快二水石膏晶核形成和晶体生长速度促进磷ii型无水石膏水化，磷ii型无水石膏水化则延缓了建筑石膏凝结硬化速度，降低其水化放热量。建筑石膏的水化能弥补ii型无水石膏前期激发不足带来自流平浆体表面泌水及提高自流平砂浆早期强度。因此，建筑石膏添加量和水化速率调控尤为关键，添加量过大会导致自流平砂浆30min流动性损失过大，水化形成的结构阻碍磷ii型无水石膏水化过程中的晶体生长，最终造成自流平砂浆整体强度降低。

　　24、由于建筑石膏一般的情况下水化速度过快，轻易造成浆体失去流动性及自流平砂浆体系强度降低。本配方体系中添加的甲酸钙早期比建筑石膏中的半水相溶解得更快，溶液中存在的较高ca2+浓度减缓半水相溶解。同时，甲酸钙溶解于液相中的hcoo-吸附在石膏晶体表面，降低体系中建筑石膏早期水化速率。甲酸钙对建筑石膏粉早期的缓凝作用一方面给予磷ii型无水石膏水化晶体生长足够的时间和空间，另一方面降低自流平浆体粘度和浆体稠化速度，保证初始流动度和30min流动度损失。

　　25、为逐步降低自流平砂浆30min流动度损失，本配方体系中引入缓凝剂，但传统的蛋白类缓凝剂缓凝效果过强，不仅会对建筑石膏产生缓凝效果，也抑制磷ii型无水石膏的水化速率，延长砂浆收水时间导致泌水。因此，本发明中选择缓凝效果较弱的葡萄糖酸钠作为缓凝剂，葡萄糖酸钠也能对配方中的水泥和建筑石膏产生缓凝效果，延长凝结时间，为磷ii型无水石膏水化提供足够的时间。

　　26、减水剂通过吸附于磷ii型无水石膏表面，改变粉体颗粒界面结构和电化学性质，产生静电斥力和空间位阻分散效应，能确保自流平砂浆流动性的同时降低自流平材料的需水量来提升强度。聚羧酸系减水剂的减水效率远优于磺化三聚氰胺系和奈系减水剂。然而，聚羧酸系减水剂中的-coo-与液相中的so42-存在竞争吸附，轻易造成聚羧酸系减水剂用量过大，从而造成浆体后期泌水。因此，本发明中所用聚羧酸系减水剂侧链上链接有磷酸基团，在so42-体系中磷酸基团对磷ii型无水石膏的吸附能力远强于-coo-，从而在保证流动度的前提下降低磷ii型无水石膏基自流平砂浆中聚羧酸系减水剂的用量和砂浆浆体泌水可能性。

　　27、采用悬浮稳定剂来解决自流平砂浆浆体产生泌水沉降的问题，但纤维素类型悬浮稳定剂会加剧自流平浆体粘度，影响自流平砂浆施工性能。因此，本发明中选用的悬浮稳定剂为经过改性制备的钠质膨润土，目数为300目，既解决了浆体泌水又能最大限度降低浆体粘度的上升。

　　28、石膏自流平砂浆表面气泡大多数来自为磷ii型无水石膏粉体颗粒间的间隙空气、搅拌过程中被浆体包裹住的空气以及浆体浇筑过程中覆盖空气上浮产生的气泡。本发明配方体系中引入有机硅消泡剂，一方面利用消泡剂表面张力低的特性，能迅速在浆体气泡表面扩散展开，降低气泡壁表面张力使气泡破裂。另一方面，消泡剂造成浆体产生气泡的液膜内聚性不佳,局部粘度下降,使得泡沫破裂。消泡剂的引入使得石膏自流平浆体表面光滑度和平整度提升，抑制气泡上浮带来的浆体表面泌水问题。

　　29、为提高磷ii型无水石膏基自流平砂浆早期强度本发明体系中加入早强剂，早强剂为甲酸钙和硫铝酸钙胶结料。一方面，通过提高自流平浆体水化早期液相中的钙离子和硫酸根离子浓度，缩短液相中两种离子达到过饱和所需时间，加快二水硫酸钙晶体生长速率从而形成早期强度。另一方面，硫铝酸钙胶结料自生水化形成水化硫铝酸钙产生早期强度。

　　31、1.将磷ii型无水石膏、矿粉、粉煤灰、水泥、减水剂、缓凝剂、消泡剂、悬浮稳定剂、煅烧硫酸铝钾、煅烧硫酸钾、建筑石膏、硫铝酸钙胶结料、甲酸钙经过合适配比制备石膏基自流平砂浆，通过各组分间的相互协同影响，得到具有流动性好、强度高、耐磨性和耐水性好、浆体粘度低、施工性能优越，产品质量可控性强，体积稳定性高的磷ii型无水石膏基自流平砂浆，既解决了磷石膏的资源化利用，还引入了粉煤灰和矿粉，实现了固废资源的协同一体化利用，获得了高性能的石膏基绿色建筑材料。

　　32、2.相较于传统建筑石膏基自流平砂浆，高温煅烧磷ii型无水石膏时无需对磷石膏原料进行前端净化除杂工序，从而间接降低磷ii型无水石膏基自流平砂浆生产所带来的成本和长期发霉可能性。

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