CN104803651A - 一种石膏基胶凝材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石膏基胶凝材料，包括高炉矿渣粉、石膏混合料、活性掺合料、碱性激发剂、促凝剂、石灰、减水剂和早强剂。本发明的胶凝材料利用硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥和石膏在一定的比例下混合后能反应生成具有膨胀特性的钙矾石，使其具备快凝、快硬和收缩率低的特性，从而可用于制备以缩短工期，快速交付使用为目的的各种快硬性砂浆。本发明不仅能提供具有早强、高强和收缩率低的胶凝材料，同时其原料来源广、生产成本低且具有环保减排的功能。

Description

一种石膏基胶凝材料
技术领域
本发明涉及一种胶凝材料，尤其涉及一种以水泥、石膏为胶结料的复合胶凝材料。
背景技术
胶凝材料是在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料，制成有一定机械强度的复合固体的物质。硅酸盐水泥是当今世界上最主要的建筑用胶凝材料，它的熟料以硅酸三钙(C3S)矿物为主，硅酸盐水泥具有原料储备丰富、生产成本较低、生产工艺成熟的优点。但硅酸盐水泥凝结时间长，早期强度低，收缩率大，耐久性差，对于要配制那些要求固化时间短、早期强度高、收缩率低的特种砂浆无法达到各方面的性能要求。
传统的石膏具有凝结硬化快、不收缩、轻质、保温、节能等特点，已广泛用作室内装修材料，但由于其强度低、耐水性能差(软化系数低)这两大世界性难题限制了它的应用范围。硬石膏又称为无水石膏，有天然的和人造取的两大类，后者由二水石膏经360～1000℃煅烧形成的硬石膏，其中二水石膏经360～500℃煅烧的石膏，称慢溶硬石膏叫硬石膏II-S，500～700℃生成的硬石膏叫硬石膏II-U，称不溶性硬石膏，700～1000℃生成的硬石膏叫硬石膏II-E，称为浇注硬石膏II-E。无水石膏强度高于建筑石膏，但仍存在缺陷，人们通过添加水泥和火山灰质活性材料对无水石膏进行改性，期望提高无水石膏的强度和耐水性，取得一定效果，但由于成本高，无法获得推广应用。法国通过特殊煅烧工艺，制备出高强度石膏，命名石膏-水泥。该产品已投放市场，但该产品的水化产物仍为二水石膏，属气硬性材料，耐水性能差，应用范围有限。而传统的硅酸盐水泥由于强度高、耐候性好、耐水性好，已广泛用作建筑材料、公路材料等，但也存在生产能耗大、生产成本高、固化慢和收缩变形大等缺陷，在某些方面使用不方便。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种原材料来源广、成本较低且具有早强、高强和收缩率低的胶凝材料。
本发明采用的技术方案是：一种石膏基胶凝材料，包括高炉矿渣粉、石膏混合料、活性掺合料、碱性激发剂、促凝剂、石灰、减水剂和早强剂，各组分的重量配比为：高炉矿渣粉10～30％，石膏混合料20％～60％，活性掺合料10％～45％，碱性激发剂4％～15％，促凝剂0～6％，早强剂0～1％，减水剂0～1％，石灰0～5％；
    所述石膏混合料包括干基磷石膏和硬石膏粉，两者的重量配比为1:3～4:5；所述硬石膏粉为天然硬石膏、氟石膏、硬石膏II-S、硬石膏II-U或硬石膏II-E；其粒度为，氟石膏、硬石膏II-S、硬石膏II-E为80～300目，天然硬石膏和硬石膏II-U为100～500目；
所述活性掺合料为选自磨细水淬高炉矿渣、磨细粉煤灰、磨细氟石粉、硅灰、磨细化铁炉渣、磨细炉渣中的一种或两种以上的混合物，综合比表面积≥400g/cm2；
所述碱性激发剂为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰、碱渣或电石渣中的一种或两种以上混合物；
所述促凝剂为选自Na2SO4、K2SO4、NaHSO4、KHSO4、CuSO4、FeSO4、AL2(SO4)3、ZnSO4、KAL(SO4)2、K2Cr2O7中的一种或两种以上的混合物。
作为本发明的进一步改进，还包括有超塑化剂和稳定剂。
作为本发明的更进一步改进，所述超塑化剂为干酪素或聚羧酸醚高效减水剂。
作为本发明的更进一步改进，所述稳定剂为羟乙基纤维素醚或阴离子型高分子共聚物。
本发明采用的有益效果是：本发明的胶凝材料利用硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥和石膏在一定的比例下混合后能反应生成具有膨胀特性的钙矾石，使其具备快凝、快硬和收缩率低的特性，从而可用于制备以缩短工期，快速交付使用为目的的各种快硬性砂浆。本发明不仅能提供具有早强、高强和收缩率低的胶凝材料，同时其原料来源广、生产成本低且具有环保减排的功能。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步的说明。
实施例1，一种石膏基胶凝材料，包括高炉矿渣粉、石膏混合料、活性掺合料、碱性激发剂、促凝剂、石灰、减水剂和早强剂，各组分的重量配比为：高炉矿渣粉30％，石膏混合料20％，活性掺合料22％，碱性激发剂15％，促凝剂6％，早强剂1％，减水剂1％，石灰5％；所述石膏混合料包括干基磷石膏和硬石膏粉，两者的重量配比为1:3；所述硬石膏粉为天然硬石膏；其粒度为200目；所述活性掺合料为选自磨细水淬高炉矿渣、磨细粉煤灰和磨细炉渣中的混合物，综合比表面积520g/cm2；所述碱性激发剂为硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的混合物；所述促凝剂为选自Na2SO4、AL2(SO4)3和K2Cr2O7中的混合物。参照GB175水泥国家标准要求，测试获得高性能胶凝材料的三天抗压强度为21.5MPa，抗折强度为4.4MPa，28天抗压强度为49.6MPa，抗折强度为7.0MPa。
实施例2，一种石膏基胶凝材料，包括高炉矿渣粉、石膏混合料、活性掺合料、碱性激发剂、促凝剂、石灰、减水剂和早强剂，各组分的重量配比为：高炉矿渣粉20％，石膏混合料60％，活性掺合料10％，碱性激发剂4％，促凝剂2％，早强剂0.5％，减水剂0.5％，石灰3％；所述石膏混合料包括干基磷石膏和硬石膏粉，两者的重量配比为2:3；所述硬石膏粉为天然硬石膏和硬石膏II-S；其粒度为，硬石膏II-S为300目，天然硬石膏为200目；所述活性掺合料为选自磨细水淬高炉矿渣、磨细粉煤灰、磨细氟石粉、硅灰、磨细化铁炉渣和磨细炉渣的混合物，综合比表面积450g/cm2；所述碱性激发剂为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰、碱渣和电石渣中的混合物；所述促凝剂为选自Na2SO4、K2SO4、NaHSO4、KHSO4、CuSO4、FeSO4、AL2(SO4)3、ZnSO4、KAL(SO4)2和K2Cr2O7中的混合物。参照GB175水泥国家标准要求，测试获得高性能胶凝材料的三天抗压强度为16.5MPa，抗折强度为3.8MPa，28天抗压强度为37.6MPa，抗折强度为6.8MPa。
实施例3，一种石膏基胶凝材料，包括高炉矿渣粉、石膏混合料、活性掺合料、碱性激发剂、促凝剂、石灰、减水剂和早强剂，各组分的重量配比为：高炉矿渣粉30％，石膏混合料20％，活性掺合料45％，碱性激发剂4％，促凝剂0.25％，早强剂0.25％，减水剂0.25％，石灰0.25％；所述石膏混合料包括干基磷石膏和硬石膏粉，两者的重量配比为4:5；所述硬石膏粉为天然硬石膏、氟石膏、硬石膏II-E；其粒度为，氟石膏、硬石膏II-S、硬石膏II-E为300目，天然硬石膏为500目；所述活性掺合料为选自磨细水淬高炉矿渣、磨细粉煤灰、磨细氟石粉、硅灰、磨细化铁炉渣和磨细炉渣的混合物，综合比表面积450g/cm2；所述碱性激发剂为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、碱渣和电石渣的混合物；所述促凝剂为选自Na2SO4、K2SO4、AL2(SO4)3和ZnSO4的混合物。参照GB175水泥国家标准要求，测试获得高性能胶凝材料的三天抗压强度为15.7MPa，抗折强度为3.6MPa，28天抗压强度为36.3MPa，抗折强度为6.6MPa。
实施例4，一种石膏基胶凝材料，包括高炉矿渣粉、石膏混合料、活性掺合料、碱性激发剂、促凝剂、石灰、减水剂和早强剂，各组分的重量配比为：高炉矿渣粉30％，石膏混合料20％，活性掺合料43％，碱性激发剂4％，促凝剂0.25％，早强剂0.25％，减水剂0.25％，石灰0.25％，1%的干酪素和1%的羟乙基纤维素醚；所述石膏混合料包括干基磷石膏和硬石膏粉，两者的重量配比为4:5；所述硬石膏粉为天然硬石膏、氟石膏、硬石膏II-E；其粒度为，氟石膏、硬石膏II-S、硬石膏II-E为300目，天然硬石膏为500目；所述活性掺合料为选自磨细水淬高炉矿渣、磨细粉煤灰、磨细氟石粉、硅灰、磨细化铁炉渣和磨细炉渣的混合物；所述碱性激发剂为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、碱渣和电石渣的混合物，综合比表面积430g/cm2；所述促凝剂为选自Na2SO4、K2SO4、AL2(SO4)3和ZnSO4的混合物。经试验表明，分别在8、15、30、45、60min时用铲刀在表面划一道，可以看到使用干酪素作为超塑化剂，可在45min时仍具有很好的自愈合性能，这在实际施工中，可以使施工工具划过的地方自动愈合，从而达到光滑平整的表面。参照GB175水泥国家标准要求，测试获得高性能胶凝材料的三天抗压强度为16.7MPa，抗折强度为3.8MPa，28天抗压强度为37.5MPa，抗折强度为6.8MPa。
本发明的胶凝材料利用硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥和石膏在一定的比例下混合后能反应生成具有膨胀特性的钙矾石，使其具备快凝、快硬和收缩率低的特性，从而可用于制备以缩短工期，快速交付使用为目的的各种快硬性砂浆。本发明不仅能提供具有早强、高强和收缩率低的胶凝材料，同时其原料来源广、生产成本低且具有环保减排的功能。
本领域技术人员应当知晓，本发明的保护方案不仅限于上述的实施例，还可以在上述实施例的基础上进行各种排列组合与变换，在不违背本发明精神的前提下，对本发明进行的各种变换均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种石膏基胶凝材料，其特征包括高炉矿渣粉、石膏混合料、活性掺合料、碱性激发剂、促凝剂、石灰、减水剂和早强剂，各组分的重量配比为：高炉矿渣粉10～30％，石膏混合料20％～60％，活性掺合料10％～45％，碱性激发剂4％～15％，促凝剂0～6％，早强剂0～1％，减水剂0～1％，石灰0～5％；
    所述石膏混合料包括干基磷石膏和硬石膏粉，两者的重量配比为1:3～4:5；所述硬石膏粉为天然硬石膏、氟石膏、硬石膏II-S、硬石膏II-U或硬石膏II-E；其粒度为，氟石膏、硬石膏II-S、硬石膏II-E为80～300目，天然硬石膏和硬石膏II-U为100～500目；
所述活性掺合料为选自磨细水淬高炉矿渣、磨细粉煤灰、磨细氟石粉、硅灰、磨细化铁炉渣、磨细炉渣中的一种或两种以上的混合物，综合比表面积≥400g/cm2；
所述碱性激发剂为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰、碱渣或电石渣中的一种或两种以上混合物；
所述促凝剂为选自Na2SO4、K2SO4、NaHSO4、KHSO4、CuSO4、FeSO4、AL2(SO4)3、ZnSO4、KAL(SO4)2、K2Cr2O7中的一种或两种以上的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种石膏基胶凝材料，其特征是还包括有超塑化剂和稳定剂。
3.根据权利要求2所述的一种石膏基胶凝材料，其特征是所述超塑化剂为干酪素或聚羧酸醚高效减水剂。
4.根据权利要求2所述的一种石膏基胶凝材料，其特征是所述稳定剂为羟乙基纤维素醚或阴离子型高分子共聚物。
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