本发明属于建筑材料，具体涉及一种粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥及制备方法。
背景技术：
1、据统计，建材生产的碳排量约占我国总碳排量的25％，其中硅酸盐水泥占比达40％以上。因此，在“双碳”背景下，迫切需要一种低碳水泥在弥补水泥需求的同时减少碳排放。碱式硫酸镁水泥(5mg(oh)2·mgso4·7h2o)作为一种低碳水泥，主要强度相为5·1·7相，微观形貌为针杆状晶须，具有快凝早强、质轻耐磨的优点，且原料来源丰富(菱镁矿、盐湖镁资源等)，近年来受到广泛关注。但是，由于氧化镁价格偏高，且镁资源分布不均，导致水泥产品的成本过高，加上水泥自身存在耐水性差等问题，严重阻碍其在道路材料和建筑领域中(铁路、公路、大型建筑)的规模化应用。因此，为突破碱式硫酸镁水泥市场化应用的瓶颈，将粉煤灰、矿粉、气化渣、石膏等固废掺杂到碱式硫酸镁水泥中，不仅可降低成本，还可改善水泥性能，达到以废治废的目的。
2、专利cn113880548a公布了一种利用氯氧镁水泥固化煤气化渣的混凝土混合料及其制备方法。该方法将煤气化渣作为骨料，用氯氧镁水泥做胶凝材料来固化气化渣骨料，气化渣的掺量达65％以上，所得混凝土28天抗压强度可达到30mpa。专利cn117185768a公布一种矿洞封堵材料及其制备方法和应用，制备原料包括磷酸钾镁水泥，矿物掺合料粉煤灰、矿渣等(掺量达80％以上)。该方法利用不同胶凝材料间的协同作用，所制备的材料28天抗压强度可达35mpa以上。专利cn113185258a公布了一种双掺粉煤灰和矿粉的碱式硫氧镁复合胶凝材料及制备方法，材料的28d抗压强度达到60mpa以上，软化系数由0.89提高至0.91，但其粉煤灰和矿粉掺量仅占总料的16％。由此可见，镁水泥中固废的掺量与水泥的性能之间难以平衡，掺量高则强度损失严重，掺量低则成本高、固废消纳等受限。因此，利用不同固废的胶凝特性，开发一种具有高强度、低成本的高固废掺量复合碱式硫酸镁水泥，对于镁水泥的市场化推广具有重要的实际意义。
技术实现思路
1、针对镁水泥成本高、耐水性差等问题，本发明提供了一种粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥及制备方法，利用多固废协同胶凝作用，通过科学配比和工艺控制，解决了水泥的高固废掺量与低性能之间的矛盾，制备出一种固废掺量高、性能稳定优异、成本低的粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥。此外，可通过水灰比、固废比等参数进行调控，获得不同强度的胶凝材料，以满足不同施工场地的要求。
2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
3、一种粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1，将氧化镁、粉煤灰与磷石膏混合均匀，得到复合粉料；
5、步骤2，将七水硫酸镁与外加剂溶于水中，得到含有外加剂的硫酸镁溶液；
6、步骤3，将含有外加剂的硫酸镁溶液加入到复合粉料中，得到粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥浆体；
7、步骤4，将粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥浆体进行养护，得到粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥。
8、优选地，所述步骤1中粉煤灰和磷石膏的掺量为复合粉料总质量的50～60％，其中磷石膏的掺量低于粉煤灰质量的70％。
9、优选地，所述步骤1中氧化镁为轻烧氧化镁，其中活性氧化镁的含量为60～70wt％。
10、优选地，所述步骤2中七水硫酸镁与活性氧化镁的摩尔比为1:5～5.5。
11、优选地，所述步骤2中外加剂为柠檬酸，其质量为活性氧化镁的0.7～1.2％。
12、优选地，所述步骤3中粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥浆体的水灰比为0.5～0.7。其中，水灰比＝(外加水+七水硫酸镁中七水)/(氧化镁+硫酸镁+粉煤灰+磷石膏)。
13、优选地，所述步骤4中养护的温度为15～30℃。
14、一种采用如前所述的制备方法制得的粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥。
15、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
16、(1)本发明的粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥体系中，首先，磷石膏中的磷酸盐成分可在氧化镁的表面形成[mg(oh)(h2o)x-1]，阻碍其转变为破坏相mg(oh)2，减轻水泥的强度损失；其次，磷酸盐成分可促进5·1·7相的生成，弥补因粉煤灰位阻效应导致的强度降低问题；再者，磷石膏中的钙相成分可参与体系的水化反应形成新的强度相——硅钙镁凝胶强度相，进一步增强水泥的力学性能。此外，粉煤灰的微集料填充效应，加上矿物掺合料与镁水泥协同水化反应生成的硅钙镁凝胶，可增加块体的致密度和稳定性，降低孔隙率，减少外部水的侵入，提高水泥的耐水性。
17、(2)本发明利用粉煤灰的微集料填充效应和磷石膏的吸水特性，通过改变粉煤灰与磷石膏的比例和整个胶凝体系的水灰比，对复合水泥的凝结时间、抗压强度进行调控，从而符合不同的施工标准。所制备的粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥，28d抗压强度可达70mpa以上，而耐水性也可提升70～80％。
18、(3)本发明所制备的粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥，制备工艺操作简单、成本低廉、绿色环保，易实现工业化生产。
1.一种粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥的制备方法，其特征在于：所述步骤1中粉煤灰和磷石膏的掺量为复合粉料总质量的50～60％，其中磷石膏的掺量低于粉煤灰质量的70％。
3.根据权利要求1所述的一种粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥的制备方法，其特征在于：所述步骤1中氧化镁为轻烧氧化镁，其中活性氧化镁的含量为60～70wt％。
4.根据权利要求3所述的一种粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥的制备方法，其特征在于：所述步骤2中七水硫酸镁与活性氧化镁的摩尔比为1:5～5.5。
5.根据权利要求3所述的一种粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥的制备方法，其特征在于：所述步骤2中外加剂为柠檬酸，其质量为活性氧化镁的0.7～1.2％。
6.根据权利要求1所述的一种粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥的制备方法，其特征在于：所述步骤3中粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥浆体的水灰比为0.5～0.7。
7.根据权利要求4所述的一种粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥的制备方法，其特征在于：所述步骤4中养护的温度为15～30℃。
8.一种粉煤灰-磷石膏复合碱式硫酸镁水泥，其特征在于：采用权利要求1～7任意一项所述的制备方法制备得到。
