專利名稱：：一種水硬性膠凝材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種水硬性膠凝材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：目前，建筑砂漿的水泥用量占整個(gè)建筑工程水泥用量的25%35%，通常都是使用32.5強(qiáng)度等級(jí)的水泥配制建筑砂漿，為了保證砂漿的和易性，水泥的用量往往比較大，通常造成浪費(fèi)，不利于節(jié)能降耗和降低成本。石灰石是水泥生產(chǎn)的主要原料，通常是將石灰石和粘土、鐵粉混合粉磨成生料并煅燒成水泥熟料，再配入混合材粉磨成水泥。石灰石煅燒不僅需要耗費(fèi)大量的能源，還會(huì)放出大量的二氧化碳?xì)怏w。利用天然廉價(jià)資源石灰石作為水泥的混合材，與礦渣、粉煤灰相比，因其儲(chǔ)存量大，資源分布廣，價(jià)格低廉，運(yùn)輸方便，不用烘干，對(duì)水泥工業(yè)而言具有更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，少量的石灰石在水泥中不僅起微集料填充作用，改善水泥的顆粒級(jí)配和水泥石的孔結(jié)構(gòu)，而且對(duì)硅酸鹽水泥的早期水化有促進(jìn)作用?？商岣咚嗟脑缙趶?qiáng)度，同時(shí)增強(qiáng)石灰石集料與水泥漿體間的界面粘結(jié)。但是，隨著水泥中石灰石摻量增加到一定的程度，水泥的強(qiáng)度急劇下降，難以滿足水泥使用的要求。因此，在現(xiàn)有的水泥生產(chǎn)中，石灰石作為水泥混合材的慘加量不高，一般在25%以下。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種石灰石含量高的水硬性膠凝材料及其制備方法，該方法工藝簡單、成本低。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種水硬性膠凝材料，其特征在于它由石灰石、工業(yè)廢渣、石膏和外加劑原料混合而成，各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為石灰石35%75%，工業(yè)廢渣5%50%，石膏0%10%，外加劑0%20%，石膏與外加劑所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不同時(shí)為0，且各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%(滿足100%)。所述的石灰石是以碳酸鈣(CaC03)為主要成分的天然礦石。所述的工業(yè)廢渣為高爐礦渣、鋼渣、粉煤灰或煤矸石；其主要的化學(xué)成分是二氧化硅(Si02)、三氧化二鋁(A1203)、氧化鈣(Ca0)、氧化鎂(Mg0)、氧化錳(Mn0)、氧化鐵(FeO)和硫等。所述的石膏是以硫酸鈣(CaS0J為主要成分的硬石膏、二水石膏、半水石膏或化工石膏(磷石膏、氟石膏或鹽石膏)。所述的外加劑為石灰(主要成分CaO，包含化工石灰)、氫氧化鈣(Ca(0H)2)、強(qiáng)堿、強(qiáng)堿鹽、水泥熟料(以硅酸鈣、鋁酸鈣、鐵鋁酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料)中的任意一種或任意二種以上(含任意二種)的混合，任意二種以上的混合時(shí)為任意配比。所述的強(qiáng)堿為含鉀離子或鈉離子的堿(即K0H、NaOH或以K、Na離子的其它堿)；所述的強(qiáng)堿鹽為含鉀離子或鈉離子的堿鹽(即硫酸鈉、硫酸鉀、碳酸鈉、碳酸鉀或主要含有K或Na離子的其它強(qiáng)堿鹽)。所述的各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)最佳為石灰石40%60%，工業(yè)廢渣20%40%，石膏3%8%，外加劑5%12%。上述一種水硬性膠凝材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)按各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為石灰石35%75%，工業(yè)廢渣5%50%，石膏0%10%，外加劑0%20%，石膏與外加劑所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不同時(shí)為0，且各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%，選取石灰石、工業(yè)廢渣、石膏和外加劑原料，備用；2)采用下述二種方法之一制備水硬性膠凝材料①將石灰石、工業(yè)廢渣、石膏、外加劑分別粉磨至比表面積大于280m7kg(最佳350m7kg550m7kg)后再混合均勻，得水硬性膠凝材料；②將石灰石、工業(yè)廢渣、石膏和外加劑混合，粉磨至比表面積大于280m7kg(最佳350m7kg550m7kg)后，得水硬性膠凝材料。本發(fā)明將石灰石與工業(yè)廢渣按上述比例混合，并配入上述一定的堿性激發(fā)劑、硫酸鹽激發(fā)劑后，可以讓石灰石與工業(yè)廢渣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明，在其混合物中的石灰石顆粒表面形成了大量針狀的水化碳鋁酸鈣礦物，并使其混合物具備了水硬性，產(chǎn)生了較高的強(qiáng)度。用其制成的水硬性膠凝材料，凝結(jié)時(shí)間正常，安定性合格，保水率高，既有一定的早期強(qiáng)度，又有相當(dāng)高的后期強(qiáng)度，各項(xiàng)物理力學(xué)性能完全符合GB/T3183-2003砌筑水泥的國家標(biāo)準(zhǔn)。適應(yīng)于配制建筑工程中的建筑砂漿。本發(fā)明的有益效果是可以大量利用石灰石，它具有強(qiáng)度高、和易性好、使用方便等特點(diǎn)；工藝簡單；主要原料是石灰石和工業(yè)廢渣，不需要煅燒(能耗少)，成本低，不僅可以避免排放大量二氧化碳，大量使用工業(yè)廢渣，變廢為寶，還有益于節(jié)能降耗和環(huán)境保護(hù)，并顯著降低建筑物的造價(jià)。具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例1:將石灰石、工業(yè)廢渣、石膏和外加劑按表1的配比混合，粉磨至比表面積大于280m7kg后，得水硬性膠凝材料。所述的工業(yè)廢渣為高爐礦渣，外加劑為以硅酸鈣、鋁酸鈣、鐵鋁酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料(即表l中的熟料)。然后按GB/T3183-2003砌筑水泥的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果如表1所示，可見各配比均符合GB/T3183-2003砌筑水泥的技術(shù)要求。表1.水硬性膠凝材料的配比及其性能<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注表l中所用的石灰石是以碳酸鈣(CaC0:i)為主要成分的天然礦石，所用石膏為天然二水石膏。實(shí)施例2:按各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為石灰石55%，工業(yè)廢渣30%，石膏5%，外加劑10%，選取石灰石、工業(yè)廢渣、石膏和外加劑原料，備用；所用的石灰石是以碳酸鈣(CaC03)為主要成分的天然礦石，所用石膏為天然二水石膏，所述的工業(yè)廢渣為高爐礦渣，外加劑為以硅酸鈣、鋁酸鈣、鐵鋁酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料(即表2中的熟料)。先將石灰石、熟料、石膏混合粉磨至比表面積375m7kg。將高爐礦渣單獨(dú)磨細(xì)至比表面積363m2/kg。然后將石灰石、熟料和石膏三種物料粉磨所得的混合粉與高爐礦渣粉混合均勻，制成水硬性膠凝材料。按GB/T3183-2003砌筑水泥的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果如表2所示，可見所有物理力學(xué)性能均符合GB/T3183-2003砌筑水泥的技術(shù)要求。表2.分別粉磨制<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例3:將各種物料按表3的配比混合，粉磨至比表面積大于280m7kg后，得水硬性膠凝材料，然后按GB/T3183-2003砌筑水泥的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果如表4所示，可見各配比均符合GB/T3183-2003砌筑水泥的技術(shù)要求。表3.水硬性膠凝材料的配比，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注表3中所用的熟料為硅酸鹽水泥熟料。表4.水硬性膠凝材舉<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>的性能實(shí)施例4:將各種物料按表5的配比混合粉磨成不同的比表面積后，制成水硬性膠凝材料，然后按GB/T3183-2003砌筑水泥的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)?？梢?，隨著試樣粉磨比表面積的增加，強(qiáng)度有所增加，但試樣的比表面積達(dá)到一定程度后，其強(qiáng)度增長不再明顯。表5.粉磨比表面積對(duì)水硬性膠凝材料性能的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注表5中所用的熟料為硅酸鹽水泥熟料，所用石膏為天然二水石膏。實(shí)施例5:一種水硬性膠凝材料的制備方法，它包括如下步驟1)按各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為石灰石40%，工業(yè)廢渣40%，石膏8%，外加劑12%，選取石灰石、工業(yè)廢渣、石膏和外加劑原料，備用；所述的石灰石是以碳酸鈣(CaCO:,)為主要成分的天然礦石；所述的工業(yè)廢渣為鋼渣；所述的石膏為二水石膏；所述的外加劑為KOH;2)制備水硬性膠凝材料將石灰石、工業(yè)廢渣、石膏、外加劑分別粉磨至比表面積為350m7kg后再混合均勻，得水硬性膠凝材料；實(shí)施例6:一種水硬性膠凝材料的制備方法，它包括如下步驟1)按各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為石灰石60%，工業(yè)廢渣20%，石膏8%，外加劑12%，選取石灰石、工業(yè)廢渣、石膏和外加劑原料，備用；所述的石灰石是以碳酸鈣(CaC03)為主要成分的天然礦石；所述的工業(yè)廢渣為粉煤灰；所述的石膏為化工石膏(磷石膏、氟石膏或鹽石膏)；所述的外加劑為NaOH;2)制備水硬性膠凝材料將石灰石、工業(yè)廢渣、石膏和外加劑混合，粉磨至比表面積為550m7kg后，得水硬性膠凝材料。本發(fā)明所列舉的各原料都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，以及各原料的上下限取值、區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實(shí)施例。權(quán)利要求1.一種水硬性膠凝材料，其特征在于它由石灰石、工業(yè)廢渣、石膏和外加劑原料混合而成，各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為石灰石35％～75％，工業(yè)廢渣5％～50％，石膏0％～10％，外加劑0％～20％，石膏與外加劑所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不同時(shí)為0，且各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水硬性膠凝材料，其特征在于所述的工業(yè)廢渣為高爐礦渣、鋼渣、粉煤灰或煤矸石。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水硬性膠凝材料，其特征在于所述的石膏為硬石膏、二水石膏、半水石膏或化工石膏。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水硬性膠凝材料，其特征在于所述的外加劑為石灰、氫氧化鈣、強(qiáng)堿、強(qiáng)堿鹽、水泥熟料中的任意一種或任意二種以上的混合，任意二種以上的混合時(shí)為任意配比。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水硬性膠凝材料，其特征在于所述的強(qiáng)堿為含鉀離子或鈉離子的堿。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水硬性膠凝材料，其特征在于所述的強(qiáng)堿鹽為含鉀離子或鈉離子的堿鹽。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水硬性膠凝材料，其特征在于水泥熟料為硅酸鹽水泥熟料。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水硬性膠凝材料，其特征在于所述的各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為石灰石40%60%，工業(yè)廢渣20%40%，石膏3%8%，外加劑5%12%。9.如權(quán)利要求1所述的一種水硬性膠凝材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)按各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為石灰石35%75%，工業(yè)廢渣5%50%，石膏0%10%，外加劑0%20%，石膏與外加劑所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不同時(shí)為O，且各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%，選取石灰石、工業(yè)廢渣、石膏和外加劑原料，備用；2)采用下述二種方法之一制備水硬性膠凝材料①將石灰石、工業(yè)廢渣、石膏、外加劑分別粉磨至比表面積大于280m7kg后再混合均勻，得水硬性膠凝材料；②將石灰石、工業(yè)廢渣、石膏和外加劑混合，粉磨至比表面積大于280m7kg后，得水硬性膠凝材料。全文摘要本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種水硬性膠凝材料及其制備方法。一種水硬性膠凝材料，其特征在于它由石灰石、工業(yè)廢渣、石膏和外加劑原料混合而成，各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為石灰石35％～75％，工業(yè)廢渣5％～50％，石膏0％～10％，外加劑0％～20％，石膏與外加劑所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不同時(shí)為0，且各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100％。本發(fā)明可以大量利用石灰石，該方法工藝簡單、成本低、能耗少、環(huán)保。文檔編號(hào)C04B7/34GK101337778SQ20081004881公開日2009年1月7日申請(qǐng)日期2008年8月14日優(yōu)先權(quán)日2008年8月14日發(fā)明者劉金軍,林宗壽,歐小弟,前趙,赟黃申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué);武漢億勝科技有限公司