專利名稱：用于提高水硬性水泥強(qiáng)度的無機(jī)增強(qiáng)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于提高水硬性水泥強(qiáng)度的無機(jī)增強(qiáng)劑。
水泥作為當(dāng)今世界最廣泛應(yīng)用的建筑材料，在樓宇建筑、工程建設(shè)和礦山工業(yè)等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要和不可替代的作用。為了滿足市場的要求，水泥的產(chǎn)量一直在不斷地增長。以中國為例，1990年的水泥產(chǎn)量已超過1億噸。然而盡管產(chǎn)量如此之大，卻仍不能完全地實現(xiàn)供需平衡。年復(fù)一年地提高水泥生產(chǎn)能力已使這種替力挖掘殆盡。一方面造成投資、設(shè)備和人力的無限擴(kuò)大化，另一方面造成原材料和燃料的過度消耗。
現(xiàn)在越來越多的國內(nèi)外科研人員把目光放在提高現(xiàn)有水泥的強(qiáng)度的途徑上。但多數(shù)人的努力致力于熟料的煅燒、混合材選擇和工藝進(jìn)步如超細(xì)磨等，而本發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)在不改變水泥的傳統(tǒng)工藝的條件下，通過在水泥的最終成份中引入少量適當(dāng)?shù)奶砑觿┛擅黠@地改善水泥的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，同時不會損害水泥的其它特性，如凝結(jié)時間和安定性等。
本發(fā)明人曾于86.7.5提交了題為“一種低熟料硅酸鹽水泥及其工藝”的發(fā)明專利申請，公告號CN1015741。在該文獻(xiàn)中，本發(fā)明人披露通過在最終成份中加入過量的煅燒石膏和大量水渣，減少了熟料含量并提高了水泥強(qiáng)度。本發(fā)明人還曾于87.12.25提交了題為“一種無機(jī)水泥增強(qiáng)劑”的發(fā)明專利申請，公開號CN1033789。該文獻(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展了該技術(shù)，提出由活化劑和激化劑組成的無機(jī)增強(qiáng)劑。將該無機(jī)水泥增強(qiáng)劑加入了各種類型的水泥中，可以在不增加或減少熟料比的情況下使其各項性能指標(biāo)增加，尤其是早期強(qiáng)度和安定性。
然而，在實踐上述技術(shù)時本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)它們在具體實施時存在效果不穩(wěn)定，甚至少數(shù)情況下效果不明顯的缺點。
本發(fā)明人在上述研究基礎(chǔ)上，為克服上述問題進(jìn)行了多年研究，并且在精選了活化劑和激化劑的種類和數(shù)量的同時，增加了強(qiáng)化劑。從而進(jìn)一步大幅度提高了水泥強(qiáng)度。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于提高水硬性水泥強(qiáng)度的無機(jī)增強(qiáng)劑，該增強(qiáng)劑包括活化劑、激化劑和強(qiáng)化劑。
本發(fā)明的另一個目的在于提供了其它可用于提高水硬性水泥強(qiáng)度的物質(zhì)，該物質(zhì)在的說的無機(jī)增強(qiáng)劑中用作強(qiáng)化劑。
本發(fā)明還有一個目的在于提供了提高水硬性水泥強(qiáng)度的方法，其特征在于將本發(fā)明的無機(jī)增強(qiáng)劑引入該水泥中。
下面將對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
本發(fā)明涉及一種用于提高水硬性水泥強(qiáng)度的無機(jī)增強(qiáng)劑，該增強(qiáng)劑包括活化劑部分、激化劑部分和強(qiáng)化劑部分。其中所說的活化劑選自鋅渣、鋁渣、鋇渣、礬渣和燒焦寶石中的一種或多種，其加入量為水泥重量的0.1-8%;
所說的激化劑選自燒石膏和磷石膏中的一種或兩種，其加入量為水泥重量的1-10%;
所說的強(qiáng)化劑選自堿土金屬碳酸鹽和明礬石中的一種或兩種，其加入量為水泥重量的0.1-7%。
正如在上文所提到的參考文獻(xiàn)中所討論的，活化劑的作用在于提供活性硅源和鋁源，所選用的材料盡管多數(shù)為廢料，但它們都富含活性二氧化硅和活性氧化鋁等物質(zhì)。至于其活化機(jī)理可參閱上述參考文獻(xiàn)，本文不再累述。適用于本發(fā)明的所說的鋅渣是生產(chǎn)氧化鋅等鋅化合物工廠的工業(yè)廢渣;適用于本發(fā)明的所說的鋁渣為源于鋁或氧化鋁廠的廢渣;適用于本發(fā)明的所說的鋇渣是生產(chǎn)氧化鋇及其鋇鹽或化合物工廠的工業(yè)廢渣;適用于本發(fā)明的所說的礬渣源于五氧化二礬廠的廢渣;適用于本發(fā)明活化劑的物質(zhì)還包括天然礦物如燒焦寶石等。需要特別指出的是適用于本發(fā)明作為活化劑成份的廢渣絕不止上述所列幾種，本文所提到的那些僅僅是一種推薦，事實上任何含活性硅源和鋁源的工業(yè)廢渣都可能適用于本發(fā)明。同樣的情況，實際上適用于本發(fā)明活化劑的天然礦物可能不止是燒焦寶石一種，但燒焦寶石是優(yōu)選的。
本發(fā)明所述活化劑的種類可以是上述物質(zhì)中的一種或多種。其用量應(yīng)高于水泥重量的0.1%，否則不能提供足夠的活性硅源和活性鋁源其適合的用量還應(yīng)小于水泥重量的8%，因為活化劑的用量在超過8%后的作用變得不那么明顯。當(dāng)然，如果必要活化劑的用量可突破上述范圍。
本發(fā)明所述的激化劑的作用在上述參考文獻(xiàn)中已經(jīng)被討論，它與活化劑共同使用發(fā)揮提高水泥強(qiáng)度的作用。適用于本發(fā)明激化劑的物質(zhì)包括燒石膏和磷石膏，其中燒石膏實際上一類無水石膏和硬石膏的總稱。在具體實施中可選擇其中的一種，也可兩種結(jié)合使用。其用量應(yīng)高于水泥重量的1%，否則起不到激發(fā)活性和緩凝的作用;其適合的用量還應(yīng)小于水泥重量的10%，因為高的石膏含量經(jīng)常使水泥的SO3超標(biāo)。
本發(fā)明所述的強(qiáng)化劑具有明顯地強(qiáng)化水泥強(qiáng)度的作用，它通過密實及生成新的強(qiáng)度礦物(如與引入激發(fā)劑后生成的礦物反應(yīng)生成的新的強(qiáng)度礦物)使其獲得強(qiáng)度。所述強(qiáng)化劑與本發(fā)明的活劑和激化劑的作用及增強(qiáng)效果將在下文及表中證實。
適用于本發(fā)明強(qiáng)化劑的堿土金屬碳酸鹽包括碳酸鈣和碳酸鎂等。
明礬石也適用于本發(fā)明的強(qiáng)化劑，它可以單獨使用，或與其它強(qiáng)化劑如堿土金屬碳酸鹽結(jié)合使用。
可與堿土金屬碳酸鹽和/或明礬石結(jié)合使用的其它強(qiáng)化劑包括鹽酸鹽，所說的鹽酸鹽包括氯化鐵、氯化鋁、氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀等，所說的鹽酸鹽的加入量不應(yīng)大于水泥重量的1.5%。鹽酸鹽含量過高會導(dǎo)致鋼筋強(qiáng)度的損失。
可與堿土金屬碳酸鹽和/或明礬石結(jié)合使用的其它強(qiáng)化劑還包括火山巖，如安山巖、玄武巖、黑曜巖、松脂巖、珍珠巖、浮巖、火山碎屑等。其加入量為水泥重量的0.1-6%。
火山巖在一般情況下為可選擇性的，其加入量受其它加入物質(zhì)量的限制。
另外，考慮到本發(fā)明增強(qiáng)劑中各組份的協(xié)調(diào)作用，以及最終產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)要求，在上述活化劑、激化劑和強(qiáng)化劑均滿足本發(fā)明的精神的基礎(chǔ)之上，我們特別推薦以下增強(qiáng)劑組成鋅渣作為活化劑的加入量為0-7%鋁渣作為活化劑的加入量為0-7%鋇渣作為活化劑的加入量為0-7.5%釩渣作為活化劑的加入量為0-7%燒焦寶石作為活化劑的加入量為0-5%燒石膏作為激化劑的加入量為0-8%磷石膏作為激化劑的加入量為0-9%堿土金屬碳酸鹽作為強(qiáng)化劑的加入量為0-5%明礬石作為強(qiáng)化劑的加入量0.1-7%。
在本文中需要特別注明的是，本發(fā)明的增強(qiáng)劑中的各組份的百分比是按水泥重量為基計算的。這樣表達(dá)的目的是為了更加清楚明確地限定各組份的適用量范圍，并使本發(fā)明增強(qiáng)劑的各組份與最終應(yīng)用直接地聯(lián)系起來而不受其它因素的影響。當(dāng)然，用增強(qiáng)劑各組分之間的比例關(guān)系的表達(dá)也不是不能接受的，但是那樣將不能達(dá)到清楚、明確的目的。
本發(fā)明的無機(jī)增強(qiáng)劑最終以粉末形式引入水泥中。該無機(jī)增強(qiáng)劑所適用的水泥包括水硬性水泥，如硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。以上所列的水泥品種僅僅是舉例說明，事實上本發(fā)明的增強(qiáng)劑由于結(jié)合了多種增強(qiáng)作用，因此幾乎適用于任何水硬性水泥，如白水泥、防水水泥等。
本發(fā)明的無機(jī)增強(qiáng)劑具有明顯的優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點。它在不降低熟料量的前提下可以令人驚奇地大幅度提高水泥的抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度。一般情況下能提高一個標(biāo)號，在某些情況下甚至提高二個標(biāo)號或更高。它還能在降低水泥熟料的基礎(chǔ)上仍令人信服地保持原水泥標(biāo)號，在某些時候，本發(fā)明的增強(qiáng)劑不但降低了水泥熟料量而且還提高了水泥的強(qiáng)度。
本發(fā)明的無機(jī)增強(qiáng)劑的另一個特點在于它在增強(qiáng)的同時無需改變水硬性水泥的基本構(gòu)成，也不影響該水硬性水泥的其它特性，如初凝時間和安定性等。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明實施例一種用于水硬性水泥的無機(jī)增強(qiáng)劑，其中包括(以水泥重量%計)鋅渣1.2%、鋇渣1%、鋁渣0.8%、燒焦寶石0.3%、堿金屬碳酸鹽0.9%、明礬石0.7%、磷石膏1.5%、燒石膏2.5%、礬渣0.4%和火山巖0.5%。
除石膏成分外，將其余成份烘干、破碎、配料并進(jìn)行混磨，最終引入礦渣硅酸鹽水泥(含熟料50%左右的旋轉(zhuǎn)窯產(chǎn)品)。
按照國標(biāo)方法對摻有本發(fā)明無機(jī)增強(qiáng)劑的最終水硬性水泥產(chǎn)品進(jìn)行測示，測示結(jié)果如下表1
注28天以后，三個月、六個月、一年的強(qiáng)度總是按適當(dāng)比例上升，沒有任何反常現(xiàn)象，后期強(qiáng)度效果較好。
作為本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員應(yīng)該知道，給出上述實施例的目的是為了更好地理解本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書中所要求的為準(zhǔn)。當(dāng)然，某些未被包括在說明書中的變化方案，只要不違反本發(fā)明精神是可以由本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員完善的，但是這些變化方案不應(yīng)理解為超出了本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于提高水硬性水泥強(qiáng)度的無機(jī)增強(qiáng)劑，該增強(qiáng)劑包括活化劑、激化劑和強(qiáng)化劑，其中所說的活化劑選自鋅渣、鋁渣、鋇渣、礬渣和燒焦寶石中的一種或多種，其加入量為水泥重量的0.1-8%；所說的激化劑選自燒石膏和磷石膏中的一種或兩種，其加入量為水泥重量的1-10%；所說的強(qiáng)化劑選自堿土金屬碳酸鹽和明礬石中的一種或兩種，其加入量為水泥重量的0.1-7%。
2.按照權(quán)利要求1所述的無機(jī)增強(qiáng)劑，其中以水泥重量為基計算鋅渣作為活化劑的加入量為0-7%;鋁渣作為活化劑的加入量為0-7%;鋇渣作為活化劑的加入量為0-7.5%;釩渣作為活化劑的加入量為0-7%;燒焦寶石作為活化劑的加入量為0-5%;燒石膏作為激化劑的加入量為0-8%;磷石膏作為激化劑的加入量為0-9%;堿土金屬碳酸鹽作為強(qiáng)化劑的加入量為0-5%;明礬石作為強(qiáng)化劑的加入量為0.1-7%。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的無機(jī)增強(qiáng)劑，其中還可含有鹽酸鹽作為強(qiáng)化劑，其加入量不大于水泥重量的1.5%。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的無機(jī)增強(qiáng)劑，其中還可含有火山巖作為強(qiáng)化劑，其加入量為水泥重量的0.1-6%。
全文摘要
一種用于提高水硬性水泥強(qiáng)度的無機(jī)增強(qiáng)劑，該增強(qiáng)劑包括活化劑、激化劑和強(qiáng)化劑，其中所說的活化劑選自鋅渣、鋁渣、鋇渣、礬渣和燒焦寶石中的一種或多種，其加入量為水泥重量的0.1—8％；所說的激化劑選自燒石膏和磷石膏中的一種或兩種，其加入量為水泥重量的1—10％；所說的強(qiáng)化劑選自堿土金屬碳酸鹽和明礬石中的一種或兩種，其加入量為水泥重量的0.1—7％。
文檔編號C04B28/00GK1094018SQ9410457
公開日1994年10月26日 申請日期1994年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月5日
發(fā)明者安宇 申請人:安宇