一種降低鎂質膠凝材料水化放熱量的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降低鎂質膠凝材料水化放熱量的方法，包括步驟：將質量比為1.2～2.8∶1∶2～3.2的礦摻氧化鎂、氯化鎂，及水混合均勻，形成鎂質膠凝材料；其中，礦摻氧化鎂包括氧化鎂和礦物摻合料，礦物摻合料的質量與礦摻氧化鎂的質量的比例為1～6∶20。該方法通過在鎂質膠凝材料的制備過程中，向氧化鎂-氯化鎂-水的三元原料體系中摻雜礦物摻合料，達到了降低鎂質膠凝材料水化放熱量、延長誘導期結束時間及加速期結束時間的目的；同時，礦物摻合料的加入代替了原料氧化鎂的用量，也在一定程度上可降低該鎂質膠凝材料的成本。
【專利說明】_種降低鎂質膠凝材料水化放熱量的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料【技術領域】，具體地講，涉及一種降低鎂質膠凝材料水化放熱 量的方法。

【背景技術】
[0002] 鎂質膠凝材料是法國科學家Sorrel發(fā)明的一種氣硬性凝膠材料，又名"Sorrel水 泥"或"鎂水泥"，其具有早強、高強、快凝、粘結力強、堿度低、耐磨、防火、裝飾效果好、抗鹽 鹵腐蝕等特點，因而受到世界各國的廣泛關注。以鎂水泥為凝膠材料的菱鎂制品已廣泛應 用于建筑建材和木材節(jié)約等領域，為國家節(jié)能、節(jié)資、減排工作做出了重要貢獻。
[0003] 鎂質膠凝材料是由氧化鎂、氯化鎂和水按照一定比例混合而成的一種氣硬性凝膠 材料，其基本水化體系是MgO-MgCl 2-H2O三元體系；但其作為一種水泥材料，即符合水泥的 一般性能，而水泥水化是一種復雜的、非均質的多相化學反應過程。無論哪種水泥，它在水 化過程中都具有"即時性"，正是由于這種"即時性"，使水泥的水化機理和動力學參數在不 同的水化階段有所不同，其主要體現在水化放熱量、水化速率、電學性能及體積變化等諸多 方面。在鎂質膠凝材料的制備過程中，通常具有放熱量大的缺點，這一缺點限制了其進一步 地大規(guī)模應用。


【發(fā)明內容】

[0004] 為解決上述現有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種降低鎂質膠凝材料水化放熱 量的方法，該方法通過在制備鎂質膠凝材料的過程中，在原料MgO-MgCl 2-H2O三元體系中摻 雜礦物摻合料，從而達到降低制備得到的鎂質膠凝材料水化放熱量的目的。
[0005] 為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術方案：
[0006] -種降低鎂質膠凝材料水化放熱量的方法，包括如下步驟：將礦摻氧化鎂、氯化 鎂，及水混合均勻，形成鎂質膠凝材料；其中，所述礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質量比為 1. 2 ?2. 8:1:2 ?3. 2〇
[0007] 進一步地，所述礦摻氧化鎂包括氧化鎂和礦物摻和料；其中，所述礦物摻合料與所 述礦摻氧化鎂的質量的比例為1?6:20。
[0008] 進一步地，所述礦物摻合料包括粉煤灰、硅灰、礦渣中的至少一種。
[0009] 進一步地，所述氧化鎂來自菱鎂礦輕燒粉、白云石輕燒粉、鹽湖提鋰副產鎂渣的煅 燒產物中的任意一種；其中，所述菱鎂礦輕燒粉、鹽湖提鋰副產鎂渣的煅燒產物中氧化鎂的 質量分數均不低于60%，所述白云石輕燒粉中氧化鎂的質量分數為20%?28%。
[0010] 進一步地，所述氯化鎂來自六水氯化鎂。
[0011] 進一步地，所述水包括外加水與所述六水氯化鎂中的結晶水。
[0012] 進一步地，包括如下步驟：將90份氧化鎂、168份六水氯化鎂、10份礦渣溶于179 份自來水中，使得所述礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質量比為1. 2:1:3. 2,混合均勻形成鎂質 膠凝材料；其中，所述氧化鎂來自所述鹽湖提鋰副產鎂渣的煅燒產物，所述份數均為質量份 數。
[0013] 進一步地，包括如下步驟：將95份氧化鎂、101份六水氯化鎂、5份硅灰溶于80份 自來水中，使得所述礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質量比為2. 1:1:2. 8,混合均勻形成鎂質膠 凝材料；其中，所述氧化鎂來自所述白云石輕燒粉，所述份數均為質量份數。
[0014] 進一步地，包括如下步驟：將70份氧化鎂、72份六水氯化鎂、30份粉煤灰溶于32 份自來水中，使得所述礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質量比為2. 8:1:2,混合均勻形成鎂質膠 凝材料；其中，所述氧化鎂來自所述菱鎂礦輕燒粉，所述份數均為質量份數。
[0015] 本發(fā)明通過在鎂質膠凝材料的制備過程中，向MgO-MgCl2-H2O三元體系中摻雜礦 物摻合料，可達到降低鎂質膠凝材料水化放熱量、延緩水化時間的目的。

【具體實施方式】
[0016] 以下，將參照具體的實施例來詳細描述本發(fā)明。然而，可以以許多不同的形式來實 施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應該被解釋為限制于這里闡述的具體實施例。相反，提供這些實施 例是為了解釋本發(fā)明的原理及其實際應用，從而使本領域的其他技術人員能夠理解本發(fā)明 的各種實施例和適合于特定預期應用的各種修改。
[0017] 根據本發(fā)明的一種降低鎂質膠凝材料水化放熱量的方法，即將質量比為1. 2? 2. 8:1:2?3. 2的礦摻氧化鎂、氯化鎂、水混合，其中，上述礦摻氧化鎂包括氧化鎂和礦物摻 合料；其中礦物摻合料的質量為礦摻氧化鎂的質量的5%?30%，混合均勻形成鎂質膠凝 材料；也就是說，礦物摻合料的添加方式為內摻。
[0018] 在制備鎂質膠凝材料的過程中，一般有內摻和外摻兩種不同的添加方式，選擇何 種添加方式取決于不同的添加物質，而不同的添加方式也造成制備得到的鎂質膠凝材料具 有不同的性能。一般情況下，礦物摻合料選擇內摻的方式；內摻指添加的物質（本發(fā)明中指 礦物摻合料）代替初始某原料（本發(fā)明中指氧化鎂）的用量，如本發(fā)明中，若內摻10%礦物 摻合料，則表示礦物摻合料與氧化鎂的質量比為1:9,形成10%礦物摻合料的礦摻氧化鎂。
[0019] 優(yōu)選地，礦物摻合料可選自粉煤灰、硅灰、礦渣中的至少一種；氯化鎂可來自六水 氯化鎂，而此處的水可包括外加入體系的外加水和六水氯化鎂中的結晶水，即此處的水指 該體系中的水的總量。
[0020] 下面將結合具體的實施例對本發(fā)明的技術方案進行詳細地描述，顯然，所描述的 實施例僅僅是本發(fā)明一部分實例，而不是全部實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通 技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護范 圍。
[0021] 實施例1
[0022] 原料氧化鎂來自于鹽湖提鋰副產鎂渣的煅燒產物，用量129份，本實施例包含水 泥制備原料氧化鎂約為70%，S卩氧化鎂為90份左右。
[0023] 將168份水氯鎂石（即六水氯化鎂）溶于179份自來水中，形成氯化鎂水溶液，此 處自來水即為外加水，即向體系中另外加入的水，下述如無特別說明，均指此含義；再將上 述煅燒產物129份、10份礦渣溶于該氯化鎂水溶液中，攪拌均勻形成鎂質膠凝材料，上述份 數均為質量份數；也就是說，在該鎂質膠凝材料中，礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質量比例為 1. 2:1:3. 2,此處水指體系中的總水量，包括添加的179份自來水及168份六水氯化鎂溶解 后得到的89份水；且礦物摻合料礦渣的添加量與氧化鎂的用量的比為1:9 (此處指質量比， 內摻，即總量為100份；下述如無特別說明，均指質量比及內摻）。
[0024] 為說明礦物摻合料礦渣對鎂質膠凝材料制備中的水化過程的影響，在經由上述方 法制備得到的鎂質膠凝材料的水化階段，對其水化放熱規(guī)律進行了監(jiān)測，發(fā)現該鎂質膠凝 材料的3d水化放熱量為620. 51J 誘導期結束時間為2. 91h，加速期結束時間為9. 12h。
[0025] 誘導期和加速期是水泥水化反應的主要階段，誘導期為水泥放熱速率低、放熱量 小的階段，此階段一般持續(xù)幾個小時，其長短受眾多因素的影響，包括MgO的活性、反應溫 度、外加劑的種類和數量等；加速期為水泥放熱速率快、放熱量大的階段，此階段主要形成 了水泥的水化產物，使?jié){體產生強度。因此誘導期和加速期的時間長短間接上反應了水泥 的凝結時間、漿體的強度和水化產物的種類和數量，從而進一步體現水泥的各種性能，如抗 壓強度和抗水性等。
[0026] 實施例2
[0027] 原料氧化鎂來源于白云石輕燒粉（氧化鎂的含量約為20%?28% )，即白云石的 煅燒產物，用量388份左右，其中，本實施例的氧化鎂的含量為23%?26%，即保持原料氧 化鎂的用量約為95份左右。
[0028] 將101份左右六水氯化鎂溶于80份左右的自來水中，形成氯化鎂水溶液；再向其 中加入上述388份左右含氧化鎂為23%?26%的白云石輕燒粉與5份硅灰，混合均勻后形 成鎂質膠凝材料，上述份數均為質量份數；也就是說，在該鎂質膠凝材料中，氧化鎂、氯化鎂 和水的質量比例為2. 1:1:2. 8,此處水的來源同實施例1中所述；且礦物摻合料礦渣的添加 量與氧化鎂的用量的比為1:19(即5:95,總量為100份）。
[0029] 對該鎂質膠凝材料的水化過程進行測定，可知：所述鎂質膠凝材料的3d水化熱為 811. 6J · g-1，誘導期結束時間為2. 39h，加速期結束時間為7. 8h。
[0030] 實施例3
[0031] 原料氧化鎂來源于菱鎂礦輕燒粉，即菱鎂礦的煅燒產物，用量115份，其中含氧化 鎂為60 %?62%，也就是說，本實施例的菱鎂礦輕燒粉中氧化鎂含量約為70份。
[0032] 將72份左右六水氯化鎂溶于32份左右的水中，形成氯化鎂水溶液，再將上述菱鎂 礦輕燒粉115份、30份粉煤灰溶于該氯化鎂水溶液中，攪拌均勻形成鎂質膠凝材料，上述份 數均為質量份數；也就是說，在該鎂質膠凝材料中，礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質量比例為 2. 8:1:2,此處水的來源同實施例1中所述；且礦物摻合料粉煤灰的添加量與氧化鎂用量的 比為3:7 (總量為100份）。
[0033] 對該鎂質膠凝材料的水化過程進行測定，可知：所述鎂質膠凝材料的3d水化熱為 608. 72J · g'誘導期結束時間為2. 79h，加速期結束時間為9. lh。
[0034] 上述實施例1-3中礦物摻合料分別為礦渣、硅灰和粉煤灰，但本發(fā)明并不限制與 此，礦物摻合料還可為上述三種物質的任意組合形成的混合物。
[0035] 對比實驗
[0036] 本對比實驗旨在通過與實施例的對比，得到礦物摻合料對鎂質膠凝材料水化放熱 量的影響。
[0037] 分別對實施例1-3進行了對比實驗1-3的對照實驗，即對比實驗1、2、3的實驗條 件分別與實施例1、2、3相對應，只是在實施過程中，對比實驗中沒有加入礦物摻合料，而此 時氧化鎂的用量為實施例中氧化鎂用量與礦物摻合料用量的總量，即均為100份。對比實 驗組獲得的鎂質膠凝材料在水化過程中的3d水化放熱量、誘導期結束時間及加速期結束 時間見表1。
[0038]表 1

【權利要求】
1. 一種降低鎂質膠凝材料水化放熱量的方法，其特征在于，包括如下步驟：將礦摻氧 化鎂、氯化鎂，及水混合均勻，形成鎂質膠凝材料； 其中，所述礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質量比為1. 2?2. 8:1:2?3. 2。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述礦摻氧化鎂包括氧化鎂和礦物摻和 料；其中，所述礦物摻和料的質量與所述礦摻氧化鎂的質量的比例為1?6:20。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述礦物摻合料包括粉煤灰、硅灰、礦渣 中的至少一種。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化鎂來自菱鎂礦輕燒粉、白云石輕 燒粉、鹽湖提鋰副產鎂渣的煅燒產物中的任意一種；其中，所述菱鎂礦輕燒粉、鹽湖提鋰副 產鎂渣的煅燒產物中氧化鎂的質量分數均不低于60%，所述白云石輕燒粉中氧化鎂的質量 分數為20%?28%。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯化鎂來自六水氯化鎂。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述水包括外加水與所述六水氯化鎂中 的結晶水。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，包括如下步驟：將90份氧化鎂、151份六 水氯化鎂、10份礦渣溶于161份自來水中，使得所述礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質量比為 1.2:1:3. 2,混合均勻形成鎂質膠凝材料；其中，所述氧化鎂來自所述鹽湖提鋰副產鎂渣的 煅燒產物，所述份數均為質量份數。
8. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，包括如下步驟：將95份氧化鎂、101份 六水氯化鎂、5份硅灰溶于80份自來水中，使得所述礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質量比為 2. 1:1:2. 8,混合均勻形成鎂質膠凝材料；其中，所述氧化鎂來自所述白云石輕燒粉，所述份 數均為質量份數。
9. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，包括如下步驟：將70份氧化鎂、72份六 水氯化鎂、30份粉煤灰溶于32份自來水中，使得所述礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質量比為 2. 8:1:2,混合均勻形成鎂質膠凝材料；其中，所述氧化鎂來自所述菱鎂礦輕燒粉，所述份數 均為質量份數。
【文檔編號】C04B9/02GK104446062SQ201410786929
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權日:2014年12月17日
【發(fā)明者】文靜, 肖學英, 余紅發(fā), 李穎, 董金美, 鄭衛(wèi)新, 常成功 申請人:中國科學院青海鹽湖研究所