專利名稱：一種改性石膏復合膠凝材料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑材料，尤指一種無機膠凝類建筑材料，具體指一種高性能改性石膏類建筑材料及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
石膏與石灰、水泥一起被稱為三大無機膠凝材料。這三種無機膠凝材料的生產(chǎn)均需須加溫鍛燒，其中，以建筑石膏的煅燒溫度最低，能耗與污染最小。同時，采用石膏基膠凝材料制成的建材制品具有許多優(yōu)異的性能，如質(zhì)量輕、尺寸穩(wěn)定、隔熱隔音、保溫防火、能自動調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣濕度等。因此推廣使用石膏基建材制品，有助于推行我國的建筑節(jié)能設(shè)計標準和節(jié)能建筑的發(fā)展。但石膏基膠凝材料的建材制品也有其局限性，如耐水性能較差，強度較低，成本較高。
研究表明，在石膏中復摻礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢渣，不但能充分利用工業(yè)廢渣、節(jié)約石膏資源、降低成本，還可改善石膏基膠凝材料的耐水性能，提高制品的機械強度。但由于建筑石膏凝結(jié)時間快，直接與礦渣復合，復合反應過程難以控制，因而以往的石膏-礦渣復合膠凝材料，一般用二水石膏(CaSO4·2H2O)與礦渣復合，再通過激發(fā)劑激發(fā)其活性，但二水石膏不會自動水化，因而激發(fā)不充分，反應過程緩慢，凝結(jié)時間過長，失去了建筑石膏早強的特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改性石膏復合膠凝材料及其制造方法，用以替代普通的建筑石膏，從而改善石膏基膠凝材料的建材制品的性能，降低石膏基膠凝材料的建材制品的成本。
所述改性石膏復合膠凝材料是一種以普通建筑石膏(Gypsum)和高爐礦渣微粉(Slag)為主要原材料的復合膠凝材料。改性石膏復合膠凝材料直接用普通建筑石膏(主要成分為β半水石膏)與高爐礦渣經(jīng)磨細而得的礦渣微粉進行復合，并應用堿性激發(fā)劑對石膏礦粉反應過程進行控制，使得生成的改性石膏復合膠凝材料既能保持建筑石膏的早強特性，又能通過附加反應發(fā)揮高爐礦渣微粉后期的增強作用。
本發(fā)明基于以下機理首先，通過半水石膏水化生成二水石膏，產(chǎn)生膠凝體初期強度；與之同時，在堿性激發(fā)劑的作用下，激發(fā)礦渣活性，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，補充強度發(fā)展；當水化鋁酸鈣形成后，又與二水石膏反應，生成水化硫鋁酸鈣，密實孔隙，進一步起增強作用。
半水石膏遇水生成二水石膏，形成膠凝體，為改性石膏石膏復合膠凝材料提供早期強度。半水石膏的凝結(jié)硬化，可簡單的用式1表示 (式1)礦渣的化學成份與硅酸鹽水泥接近，其氧化鈣含量比硅酸鹽水泥熟料低，氧化硅含量則較高，具有潛在的活性。礦渣單獨與水拌合時，反應慢，強度發(fā)展不夠。堿性溶液能夠破壞礦渣玻璃體的表面結(jié)構(gòu)，使水份易于滲入并進行水化，造成礦渣顆粒的分散、解體，生成有膠凝性的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，從而對膠凝體的強度起到補充作用，見式2、式3(式2)(式3)
在堿的作用下，二水石膏與水化鋁酸鈣或礦渣中的活性Al2O3化合，生成水化硫鋁酸鈣，使強度進一步得到提高，如式4、式5所示(式4)(式5)以上方程式中，aq是指參與反應的水分子。
本發(fā)明的一種改性石膏復合膠凝材料，由普通建筑石膏、高爐礦渣微粉和堿性激發(fā)劑組成，按重量比，其組成為普通建筑石膏65-68％；高爐礦渣微粉28-30％；堿性激發(fā)劑2.9-6.6％組成。
所述普通建筑石膏是以天然石膏為原料，經(jīng)過200℃左右高溫焙燒脫水，然后粉磨到200μm方孔篩篩余小于10％，其主要成分為β半水石膏(CaSO4.1/2H2O)。
所述高爐礦渣微粉為鋼鐵廠高爐水淬礦渣，經(jīng)干燥粉磨工藝制得的細微粉末，比表面積大于430m2/kg，白度大于80％。高爐礦渣微粉具有良好的化學活性、和易性、耐磨性和后期強度，可應用于高性能混凝土。
所述堿性激發(fā)劑是以氧化鈣為主要成分的激發(fā)劑，要求其白度大于75％，80微米方孔篩篩余小于10％，其作用是激發(fā)活性和調(diào)節(jié)反應速度。
本發(fā)明的改性石膏復合膠凝材料制作方法(1)對原材料普通建筑石膏、高爐礦渣微粉和激發(fā)劑按工藝要求分別進行檢驗；(2)材料普通建筑石膏、高爐礦渣微粉和激發(fā)劑按工藝配方進行配料；(3)將上述配合料均勻混合；
(4)分裝。
本發(fā)明的有益的效果是改性石膏復合膠凝材料直接用普通建筑石膏與經(jīng)磨細的高爐礦渣微粉進行復合，使得該材料既能保持建筑石膏的早強特性，又能發(fā)揮高爐礦渣微粉后期的增強作用。不但可充分利用工業(yè)廢棄物，減少環(huán)境污染，減少石膏用量，節(jié)約石膏資源，降低成本，還可改善石膏基膠凝材料的耐水性能和強度。與原有的建筑石膏相比，改性石膏復合膠凝材料在性能和成本上均具有優(yōu)勢。
具體實施例方式
茲結(jié)合以下實施例對本發(fā)明作進一步的闡述。
實施例1以普通建筑石膏65％；高爐礦渣微粉30％；激發(fā)劑5％的比例制備改性石膏復合膠凝材料。所得產(chǎn)品與基準石膏相比，機械性能如表1表1

實例2以普通建筑石膏68％；高爐礦渣微粉29.1％；激發(fā)劑2.9％的比例制備改性石膏復合膠凝材料。所得產(chǎn)品與基準石膏相比，機械性能如表2表2

實例3
以普通建筑石膏65.4％；高爐礦渣微粉28％；激發(fā)劑6.6％的比例制備改性石膏復合膠凝材料。所得產(chǎn)品與基準石膏相比，機械性能如表3。
表3

實施例4改性石膏復合膠凝材料的制作方法1.對進廠原材料普通建筑石膏、高爐礦渣微粉和激發(fā)劑分別按工藝要求進行檢驗；普通建筑石膏是以天然石膏為原料，經(jīng)過200℃左右高溫焙燒脫水，要求200微米方孔篩篩余小于10％，其主要成分為CaSO4.1/2H2O。
高爐礦渣微粉是由鋼鐵廠的高爐水淬礦渣，經(jīng)干燥粉磨工藝制得的細微粉末，要求比表面積大于430m2/kg，白度大于80％。
激發(fā)劑是以氧化鈣為主要成分的堿性激發(fā)劑，其作用是激發(fā)活性和調(diào)節(jié)反應速度，要求80微米方孔篩篩余小于10％，白度大于75％。
2.將普通建筑石膏、高爐礦渣微粉和激發(fā)劑按工藝配方進行配料；3.在高速混合機中將上述普通建筑石膏、高爐礦渣微粉和激發(fā)劑按比例混合均勻；4.分裝。
權(quán)利要求
1.一種改性石膏復合膠凝材料，其特征在于按重量比，其組成為普通建筑石膏65-68％；高爐礦渣微粉28-30％；堿性激發(fā)劑2.9-6.6％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性石膏復合膠凝材料，其特征在于所述普通建筑石膏系由天然石膏制得的建筑石膏，其主要成分為β半水石膏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性石膏復合膠凝材料，其特征在于所述高爐礦渣微粉為經(jīng)干燥粉磨工藝制得的高爐水淬礦渣的細微粉末，其比表面積大于430m2/kg，白度大于80％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性石膏復合膠凝材料，其特征在于所述激發(fā)劑是以氧化鈣為主要成分的堿性復合材料，其作用是激發(fā)制品的活性和調(diào)節(jié)反應速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性石膏復合膠凝材料的生產(chǎn)方法，其特征在于其生產(chǎn)工藝為(1)對原材料普通建筑石膏、高爐礦渣微粉和激發(fā)劑按工藝要求分別進行檢驗；(2)原材料普通建筑石膏、高爐礦渣微粉和激發(fā)劑按工藝配方進行配料；(3)將上述配合料均勻混合；(4)分裝。
全文摘要
一種改性石膏復合膠凝材料，是一種高性能改性石膏類建筑材料，由普通建筑石膏、高爐礦渣微粉和堿性激發(fā)劑組成，其組成按重量比為普通建筑石膏65－68％；高爐礦渣微粉28－30％；堿性激發(fā)劑2.9－6.6％組成。所述的改性石膏復合膠凝材料的生產(chǎn)工藝為(1)對原材料普通建筑石膏、高爐礦渣微粉和激發(fā)劑按工藝要求分別進行檢驗；(2)將原材料普通建筑石膏、高爐礦渣微粉和激發(fā)劑按工藝配方進行配料；(3)將上述配合料均勻混合；(4)分裝。本發(fā)明的改性石膏復合膠凝材料，不但可充分利用工業(yè)廢棄物，減少環(huán)境污染，減少石膏用量，節(jié)約石膏資源，降低成本，還可改善石膏基膠凝材料的耐水性能和強度。與建筑石膏相比，本發(fā)明在性能和成本上均具有優(yōu)勢。
文檔編號C04B22/06GK1616373SQ200410017510
公開日2005年5月18日 申請日期2004年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月7日
發(fā)明者單衛(wèi)良, 葉蓓紅, 蔡機敏, 康明, 楊波, 陳克峻 申請人:上海寶田新型建材有限公司, 上海市建筑科學研究院有限公司