專利名稱：：一種膠凝材料石膏-水泥及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種高強耐水膠凝材料，具體地說，涉及一種用作砌筑水泥、水泥砂漿、粉刷石膏、勾縫石膏、保溫砂漿的石膏一水泥。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)的建筑石膏具有凝結(jié)硬化快、不收縮、輕質(zhì)、保溫、節(jié)能等特點，己廣泛用作室內(nèi)裝修材料，但由于其強度低、耐水性能差(軟化系數(shù)低)這兩大世界性難題限制了它的應用范圍。硬石膏又稱為無水石膏，有天然的和人造取的兩大類，后者由二水石膏經(jīng)3601000'C煅燒形成的硬石膏，其中二水石膏經(jīng)36050(TC煅燒的石膏，稱慢溶硬石膏叫硬石膏II一S，50070(TC生成的硬石膏叫硬石膏I1—U，稱不溶性硬石膏，700100(TC生成的硬石膏叫硬石膏n—E，稱為澆注硬石膏n—E。無水石膏強度高于建筑石膏，但仍存在缺陷，人們通過添加水泥和火山灰質(zhì)活性材料對無水石膏進行改性，期望提高無水石膏的強度和耐水性，取得一定效果，但由于成本高，無法獲得推廣應用。法國通過特殊煅燒工藝，制備出高強度石膏，命名石膏一水泥。該產(chǎn)品已投放市場，但該產(chǎn)品的水化產(chǎn)物仍為二水石膏，屬氣硬性材料，耐水性能差，應用范圍有限。而傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥由于強度高、耐候性好、耐水性好，已廣泛用作建筑材料、公路材料等，但也存在生產(chǎn)能耗大、生產(chǎn)成本高、固化慢和收縮變形大等缺陷，在某些方面使用不方便。另一方面，目前，世界磷石膏年排放量達2.8億噸，我國已超過2000萬噸；我國每年還產(chǎn)生脫硫石膏400萬噸。隨著環(huán)保政策的落實，我國燃煤電廠煙氣脫硫計劃的實施，2010年后每年還將新增脫硫石膏2000萬噸以上；每年產(chǎn)生氟石膏100萬噸，另外還有大量檸檬石膏、硼石膏、鈦石膏等，這些工業(yè)副產(chǎn)品石膏(也稱化學石膏，其中的磷石膏、脫硫石膏、擰檬石膏、硼石膏、鈦石膏和鹽石膏屬于二水石膏，氟石膏為無水石膏)目前僅有少量用作水泥添加劑，大部分處于堆放狀態(tài)，不僅占用大量土地，而且污染環(huán)境和地下水資源。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)能耗低，成本低，兼有水硬性和氣硬性膠凝材料優(yōu)點的膠凝材料石膏一水泥。本發(fā)明的目的是通過下述方案實現(xiàn)的其由石膏膠凝材料、活性摻合料、堿性激發(fā)劑、促凝劑、石灰、減水劑、早強劑和半水石膏制成，各組分材料的重量配比為石膏膠凝材料40%80%(優(yōu)選50%70%)，活性摻合料10。％45%，(優(yōu)選20%35%)，堿性激發(fā)劑4%15%(優(yōu)選6%10%)，促凝劑06%(優(yōu)選0.53.0%)，早強劑01%，減水劑01%,石灰05%，半水石膏010%;所述石膏膠凝材料為選自二水石膏粉和硬石膏粉中的一種或兩者的混合物組成，兩者的重量配比為二水石膏硬石膏=0100%:100%0，優(yōu)選比例為二水石膏硬石膏=10%90%:90%10%，考慮原材料價格及來源情況，更優(yōu)選的比例為二水石膏硬石膏=50%80%:50%20%;所述二水石膏粉為天然二水石膏粉、脫硫石膏粉、預處理的磷石膏粉或預處理的擰檬石膏粉，粉末粒度60目500目，優(yōu)選80目200目；所述硬石膏為天然硬石膏，或氟石膏，或硬石膏n—s,或硬石膏II一U，或硬石膏II一E;粒度氟石膏或硬石膏n—S，或硬石膏I1—E，為80300目(優(yōu)選100250目)，天然硬石膏和硬石膏II一U100500目(優(yōu)選250400目)。硬石膏n優(yōu)選順序為氟石膏〉天然硬石膏〉硬石膏n—E〉硬石膏n—s〉硬石膏n—u;所述活性摻合料為選自磨細水淬高爐礦渣(簡稱磨細礦渣)、磨細粉煤灰、磨細氟石粉、硅灰、磨細化鐵爐渣、磨細爐渣中的一種或兩種以上的混合物；所述堿性激發(fā)劑為硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、石灰、堿渣或電石渣；所述促凝劑為選自Na2S04、K2S04、NaHS04、KHS04、CuS04、FeS04、AL2(S04)3、ZnS04、KAL(S04)2、K2Cr207中的一種或兩種以上的混合物，優(yōu)選NaHS04、Na2S04、KAL(S04)212H20、K2Cr207中的一種或兩種以上的混合物。促凝劑粉磨至粒度》100目。所述預處理的磷石膏，可為經(jīng)以下公知工藝處理的磷石膏①用水清洗，使磷石膏的pH值為67;或②用石灰中和磷石膏中的有機和無機磷，使其變成磷酸鹽用1%5%的石灰與磷石膏混合，放置35天，使兩者混合物的pH值為67，然后烘干，煅燒，粉磨，粉磨粒度》100目。所述預處理檸檬石膏，可為經(jīng)以下公知工藝處理的磷石膏用1%5%的石灰與檸檬石膏混合，放置35天，使兩者混合物的pH值為67。然后烘干、煅燒、粉磨，使其粒度》100目。生產(chǎn)方法將各原料按預定配比計量，然后將所有原料混合均勻，包裝，即成。本發(fā)明利用硬石膏粉和二水石膏粉之間不同的物理化學特性，以硬石膏、二水石膏和具有火山灰活性的活性摻合料為主要原材料，通過堿性激發(fā)劑激發(fā)，生產(chǎn)石膏基復合膠凝材料石膏一水泥(簡稱石膏一水泥)，在膠凝材料的硬化體中，含有少量的鈣礬石、硅酸鹽凝膠和鋁酸鹽凝膠，這些硅酸鹽凝膠和鋁酸鹽凝膠既能包裹和保護二水石膏晶體未水化的二水石膏顆粒、少量未水化的硬石膏顆粒和二水石膏結(jié)晶接觸點，又能有效填充硬化體的孔隙，從而提高了石膏基復合膠凝材料硬化體的強度和軟化系數(shù)?？色@得既有高的強度、高的耐水性能和良好體積穩(wěn)定性，又有不同凝結(jié)固化性能(如快硬性、早強性、膨脹性)的石膏-水泥，以滿足不同使用性能要求。如快硬或早強型石膏一水泥，主要用于生產(chǎn)石膏砌塊、石膏墻板和工程搶險；膨脹石膏一水泥用于堵漏，工程搶險等，普通石膏一水泥，主要用作砌筑或干混砂漿、保溫砂漿、石膏勾縫膩子和自流平石膏一水泥等。具體實施方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。(一)混合石膏一水泥實施例原料二水石膏選用烘干脫硫石膏(游離水含量1%)，硬石膏選用氟石膏，粉磨，粒度100目，活性摻合料選用磨細水淬礦渣，堿性激發(fā)劑選用硅酸鹽水泥(325#)，促凝劑選用鉀明礬，它們的重量配比為脫硫石膏氟石膏水淬礦渣水泥明礬石灰1#=63.6027.39.13.02.02#=58.65.027.39.13.02.03#=53.610.027.39.13.02.04#=48.615.027.39.13.02.05#—43.620.027.39.13.02.06#=38.625.027.39.13.02.07#=33.630.027.39.13.02.08#=28.635.027.39.13.02.09#=23.640.027.39.13.02.010#=18.645.027.39.13.02.011#=13.650.027.39.13.02.012#=063.627.39.13.02.0按上述配比，稱取原材料，混合均勻，加水攪拌，水灰比0.3，按GB/TB46一2001測定凝結(jié)時間和安定性檢驗，按GB/T17671—1999測試石膏一水泥膠砂強度，并測定泡水72小時的濕壓縮強度(計算軟化系數(shù))。實驗結(jié)果見表1表1混合石膏一水泥的物理力學性能實驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從表1可見，隨著氟石膏重量配比的增加，初凝、終凝時間縮短，強度增大。當初凝時間、終凝時間有極小值后，強度有極大值，然后隨著氟石膏重量配比的增大，初凝、終凝時間延長，強度減小，但軟化系數(shù)均在0.83以上，屬于耐水材料。根據(jù)這一特性，該石膏一水泥膠凝材料具有不同的用途，1#2#石膏一水泥可用于生產(chǎn)石膏基混凝土磚和砌塊，3#8#石膏一水泥膠凝材料可用作砌筑水泥，滿足GB/T3183—2003要求，此外，還可用作粉刷石膏、保溫砂漿和自流平石膏一水泥。9#12#石膏一水泥可用作嵌縫石膏。(二)嵌縫石膏一水泥實施例原料組分大致與實施例1相同，另外，再加可再分散膠粉，保水增粘劑甲基纖維素MC，本類石膏一水泥的特點為凝結(jié)固化快，具有一定的微膨脹，可用作接縫材料和墻板的嵌縫材料，故稱之嵌縫石膏一水泥。它們的重量配比為脫硫石，f:氟石，f:水淬礦渣-水泥明鞏硫酸鉀13#=23.64027.39.12.01.014#=18.64527.39.12.01.015#=13.65027,39.12.01.016#=063.627.39.12.01.0按上述配比，稱取原材料，加水攪拌，水灰比=0.3，釆用澆注成型工藝成型，試樣尺寸為40X40X160mm，按GB/T1346—2001測定凝結(jié)時間，按GB/T1767—1999測試其28天抗彎強度、28天抗壓強度。實驗結(jié)果見表2表2嵌縫石膏一水泥物理力學性能實驗結(jié)果試樣粒度(0.2mm篩余)初凝時間(min)終凝時間(min)抗彎強度(MPa)抗壓強度(MPa)軟化系數(shù)腐敗實驗13#《1801204.125.00.81無14#《1801104.626.00.81無15弁《1881284.827.50.81無16#《1961404.224.00.81無從表2可以看出，該嵌縫一水泥膩子初凝時間長、施工方便，而且強度高，軟化系數(shù)高，微膨脹，不開裂，適合用作輕質(zhì)墻板和砌塊以及紙面石膏板的嵌縫材料。(三)活性摻合料配比優(yōu)化實施例原料二水石膏用預處理的檸檬石膏代替(游離水含量1%),粉磨粒度120目，硬石膏選用80(TC煅燒的硬磷石膏n—E，粒度200目，活性摻合料為磨細水淬礦渣，堿性激發(fā)劑選用硅酸鹽水泥(325#),促凝劑選用明礬，粒度100目，它們的重量配比為擰檬石膏硬石膏II一E:水淬礦渣水泥明砜=45.4545.4509.12.018#=40.4540.4510.09.12.019s=35.4535.4520.09.12.020s=31.831.827.39.12.021s=30.4530.4530.09.12.022s=27.9527.9535.09.12.023*=25.7025.70肌09.12.024*=20.4520.4550.09.12.0按上述配比，稱取原料，加水攪拌，水灰比=0.3，澆注成型，模具尺寸為40X40X160咖，濕養(yǎng)護28天，烘干，按GB/T17671—1999標準，測試28天彎曲強度、壓縮強度和軟化系數(shù)，實驗結(jié)果見表3表3石膏一水泥活性摻合料優(yōu)化配比實驗結(jié)果:試樣彎曲強度MPa壓縮強度MPa軟化系數(shù)％2.612.00.6518#2.813.60.6819*3.024.30.752083.632.00.8221*3.631.80.8222*3.834.00.8223#4.035.00.8524*3.638.30.83從表3可以看出，隨著水淬礦渣配比量的增大，強度增大，軟化系數(shù)增大。當水淬礦渣配比達到39%(23#)時，彎曲強度及軟化系數(shù)達最大值；低于19.6%時，強度及軟化系數(shù)均較低。故活性摻合料水淬礦渣以配比19%-40%為宜。(四)堿性激發(fā)劑水泥配比優(yōu)化實施例原料二水石膏(天然石膏，粒度IOO目)，硬石膏為天然石膏，粒度400目，活性摻合料為磨細水淬礦渣、堿性激發(fā)劑為硅酸鹽水泥(325*)、石灰、促凝劑選用明礬與硫酸鈉的混合物(明砜與硫酸鈉的重量配比為2:1)。各組分材料的重量配比為二水石膏硬石膏水淬礦渣水泥促凝劑石灰25*=31.831.827.302.03.026s=31.831.827.32.02.03.027*二31.831.827.34.02.03.028s=31.831.827.36.02.03.029*=31.8.31.827.38.02.03.030s=31.831.827.39.02.03.031#=31.831.827.312.02.03.032#=31.831.827.316.02.03.033s=31.831.827.320.02.03.0按上述配方稱取原材料，混合均勻，加水攪拌，水灰比=0.35，澆注成型，模具尺寸為40X40X160mm，終凝后脫模，濕養(yǎng)護28天，烘干，按GB/T17671一1999測試28天彎曲強度、壓縮強度、軟化系數(shù)和泡水30天的試樣開裂程度，實驗結(jié)果見表4表4堿性激發(fā)劑對石膏一水泥的性能影響的實驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>從表4可以發(fā)現(xiàn)，隨著水泥配比量的增大，強度增大，軟化系數(shù)增大。但當水泥配比增大到9.1%時，強度和軟化系數(shù)較高，然后隨著水泥配比的增大，強度、軟化系數(shù)不再明顯增大，但當水泥配比增大到14.6%時，試樣在水中浸30天，局部出現(xiàn)微小裂紋，當水泥配比增大到17.7%時，出現(xiàn)開裂情況，所以堿性激發(fā)劑水泥配比應小于15%。權(quán)利要求1.一種膠凝材料石膏-水泥，其特征在于，其由石膏膠凝材料、活性摻合料、堿性激發(fā)劑、促凝劑、石灰、減水劑、早強劑和半水石膏制成，各組分的重量配比為石膏膠凝材料40％～80％，活性摻合料10％～45％，堿性激發(fā)劑4％～15％，促凝劑0～6％，早強劑0～1％，減水劑0～1％，石灰0～5％，半水石膏0～10％；所述石膏膠凝材料為選自二水石膏粉和硬石膏粉中的一種或兩者的混合物組成，兩者的重量配比為二水石膏∶硬石膏＝0～100％∶100％～0，所述二水石膏粉為天然二水石膏，或脫硫石膏，或預處理的磷石膏，或預處理的檸檬石膏，粉末粒度60目～500目。所述硬石膏為天然硬石膏、氟石膏、硬石膏II-S、硬石膏II-U或硬石膏II-E；粒度，氟石膏、硬石膏II-S、硬石膏II-E為80～300目，天然硬石膏和硬石膏II-U為100～500目；所述活性摻合料為選自磨細水淬高爐礦渣、磨細粉煤灰、磨細氟石粉、硅灰、磨細化鐵爐渣、磨細爐渣中的一種或兩種以上的混合物；所述堿性激發(fā)劑為硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、石灰、堿渣或電石渣；所述促凝劑為選自Na2SO4、K2SO4、NaHSO4、KHSO4、CuSO4、FeSO4、AL2(SO4)3、ZnSO4、KAL(SO4)2、K2Cr2O7中的一種或兩種以上的混合物；促凝劑粒度≥100目。2、如權(quán)利要求1所述的膠凝材料石膏一水泥，其特征在于，所述石膏膠凝材料為50%70%，活性摻合料20%35%，堿性激發(fā)劑6%10%，促凝劑0.53.0%。3、如權(quán)利要求1所述的膠凝材料石膏一水泥，其特征在于，所述二水石膏硬石膏=10%90%:90%10%。4、如權(quán)利要求3所述的膠凝材料石膏—水泥，其特征在于，所述二水石膏硬石膏=50%80%:50%20%。5、如權(quán)利要求1所述的膠凝材料石膏一水泥，其特征在于，所述二水石膏粉粒度為80目200目。6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的膠凝材料石膏一水泥，其特征在于，所述氟石膏、硬石膏II—S和硬石膏II—E粒度為100250目，天然硬石膏和硬石膏II—U粒度為250400目。7、如權(quán)利要求1-6之一所述的膠凝材料石膏一水泥，其特征在于，所述預處理的磷石膏，是指經(jīng)以下工藝處理的磷石膏①用水清洗，使磷石膏的pH值為67;或②用石灰中和磷石膏中的有機和無機磷，使其變成磷酸鹽用1%5%的石灰與磷石膏混合，放置35天，使兩者混合物的pH值為67，再烘干，煅燒，粉磨。8、根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的膠凝材料石膏一水泥，其特征在于，所述預處理擰檬石膏，是指經(jīng)以下工藝處理的磷石膏用1%5%的石灰與檸檬石膏混合，放置35天，使兩者混合物的pH值為67，再烘干、煅燒、粉磨。9、如權(quán)利要求7所述的膠凝材料石膏一水泥，其特征在于，所述預處理檸檬石膏，是指經(jīng)以下工藝處理的磷石膏用1%5%的石灰與檸檬石膏混合，放置35天，使兩者混合物的pH值為67，再烘干、煅燒、粉磨。10、如權(quán)利要求1-9之一所述的膠凝材料石膏一水泥的生產(chǎn)方法，其特征在于，將各原料按預定配比計量，然后將所有原料混合均勻，包裝，即成。全文摘要一種膠凝材料石膏-水泥及其生產(chǎn)方法，其由石膏膠凝材料、活性摻合料、堿性激發(fā)劑、促凝劑、石灰、減水劑、早強劑和半水石膏制成，各組分材料的重量配比為石膏膠凝材料40％～80％，活性摻合料10％～45％，堿性激發(fā)劑4％～15％，促凝劑0～6％，早強劑0～1％，減水劑0～1％，石灰0～5％，半水石膏0～10％。生產(chǎn)方法將各原料按預定配比計量稱重，然后將所有原料混合均勻，包裝，即成。本發(fā)明之石膏-水泥具有高強度、高耐水性能和良好體積穩(wěn)定性，可用作砌筑水泥、水泥砂漿、粉刷石膏、勾縫石膏、保溫砂漿。文檔編號C04B28/00GK101265068SQ20081003115公開日2008年9月17日申請日期2008年4月28日優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日發(fā)明者劉文偉,朱桂華,李福元,石宗利申請人:長沙歸一建材科技有限公司