CN1339414A - 一种彩色光亮型固化剂 - Google Patents

Abstract

一种彩色光亮型固化剂,其特征在于:它含有下列组分,各组分重量百分比为:白色硅酸盐水泥熟料或普通硅酸盐水泥熟料或二者按重量比1∶2～2∶1的复合水泥熟料50%～85%、活性混合材料5%～20%、石膏3%～10%、着色颜料1.5%～8%、光亮剂0.5%0～5%、分散剂0.1%～2%、增强剂0.3%～3%、防水剂0.5%～2%。优点在于其制品具有强度高、脱模周期短、保色性强,表面光亮度高和耐磨性强。

Description

一种彩色光亮型固化剂

本发明涉及一种建筑装饰材料，特别涉及一种用于生产彩色砂浆与彩色混凝土制品的诸如彩色人行道砖、彩色车行道砖、彩色植草地砖等的彩色光亮型固化剂。可广泛用于园林、机场、码头、居住小区、广场地面等的装饰和外墙的粉刷，以及湖泊、高等级公路的护坡与美化等。

目前，国内外制造彩色砂浆与彩色混凝土制品所用胶凝材料为彩色硅酸盐水泥，或是采用在施工现场施工时，在白色硅酸盐水泥中掺入颜料的方法来制作。彩色硅酸盐水泥的生产方法主要有以下两种：一种为直接法，即在水泥生料中掺入着色的金属离子通过水泥窑煅烧得到彩色硅酸盐水泥熟料，再与适量石膏粉磨而成；另一种为混色法(间接法)，即由白色硅酸盐水泥熟料或普通硅酸盐水泥熟料与颜料、石膏在水泥磨机中粉磨而成。前一种方法由于窑的煅烧制度变化多端，原材料品质的不稳定以及金属元素对煅烧的影响，导致颜色难以控制稳定，所以该法在大规模化生产中很少采用；后一种方法由于工艺相对简单、颜色调配容易，故实际中利用该法生产的彩色硅酸盐水泥占据绝大多数量，但混色法生产的彩色硅酸盐水泥还是存在以下几个缺点：第一，白色硅酸盐水泥熟料的生产对原材料中着色元素铁的含量限制很严，因此不利于熟料的煅烧，为了提高水泥的白度，白色硅酸盐水泥中一般还掺入白度等级很高的混合材料，使水泥中硅酸盐矿物含量低，导致白色硅酸盐水泥存在强度低、需水量大等缺点，当在其中掺入颜料制备彩色硅酸盐水泥时，由于颜料颗粒细，具有很强的吸水能力，且颜料对水泥的凝结硬化有影响，导致制得的这种彩色硅酸盐水泥需水量更大，用它拌制砂浆或混凝土时和易性变差，强度特别是早期强度低。目前国内生产的白色硅酸盐水泥和彩色硅酸盐水泥强度都很低，一般不超过国家标准规定的425标号，尤其是早期强度低，延长了彩色砂浆或混凝土制品生产过程中的脱模周期，如目前利用混色法生产的彩色硅酸盐水泥作面料制造彩色人行道砖，脱模时间一般在3～4天，冬天脱模时间可能更长。第二，由于彩色硅酸盐水泥中富含大量的碱性Ca(OH)₂，一方面Ca(OH)₂的碱性对颜料具有一定的化学侵蚀性，易使彩色混凝土制品表面丢色，另一方面Ca(OH)₂还易从制品内部通过毛细孔隙析出富集在制品表面，并与大气中CO₂、SO₃反应形成Na₂CO₃、CaCO₃、Na₂SO₄、Na₂SO₄白色晶体，即所谓的盐析，造成彩色混凝土制品表面泛霜。第三，彩色硅酸盐水泥生产所用颜料一般都为无机颜料，它与水泥熟料、石膏等在球磨机中的混合粉磨为一种物理过程，由于我国水泥细度控制较粗，而颜料分散性很差，导致彩色硅酸盐水泥色差大，同时颜料的抗大气性能也很差，即随着使用时间的延长，彩色混凝土制品在长期风吹雨淋、日光暴晒情况下，也将逐渐丢色。第四，彩色硅酸盐水泥特别是利用白色硅酸盐水泥生产的彩色水泥由于强度低，耐磨性很差，使彩色混凝土制品表面很容易磨损，造成制品表面破坏和颜色褪去。

因此，如何解决现有技术中存在的彩色硅酸盐水泥强度低、需水量大、和易性差、色差大、抗大气性能差、易盐析、不耐磨等不足之处，以及所生产的彩色水泥制品缺乏光亮度的问题，一直是该行业所关注和研究的主要课题之一。

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足，吸取国内外已有彩色硅酸盐水泥生产以及彩色砂浆或混凝土制品生产中的优点，克服它们强度低、脱模周期长、保色性差，表面光亮度低和耐磨性差等缺点，利用多学科的专业知识、多种试验手段，通过多组分、多功能材料复合的超叠加效应，开发、研制一种彩色光亮型固化剂。该彩色光亮型固化剂不仅可用于生产高品质的具有彩色装饰功能的彩色砂浆或混凝土制品，还具有对砂石骨料固化强度高、施工性能好以及耐久寿命长的特点。

本发明的目的可采用以下措施来实现：

本发明的彩色光亮型固化剂含有下列组分，各组分重量百分比为：白色硅酸盐水泥熟料或普通硅酸盐水泥熟料或二者按重量比1∶2～2∶1的复合水泥熟料50％～85％、活性混合材料5％～20％、石膏3％～10％、着色颜料1.5％～8％、光亮剂0.5％～5％、分散剂0.1％～2％、增强剂0.3％～3％、防水剂0.5％～2％。

本发明的彩色光亮型固化剂中的白色硅酸盐水泥熟料或普通硅酸盐水泥熟料为块状；其中白色硅酸盐水泥熟料28d(天)抗压强度要求不低于45MPa，且其白度要求不低于80％(即三级白度)；普通硅酸盐水泥熟料28d抗压强度要求不低于55MPa；所述活性混合材料为矿渣、钢渣、粉煤灰、硅灰、硅藻土、硅灰石、石灰石中的任意一种或其组合；所述石膏为天然二水石膏或硬石膏，SO₃含量不小于35％；所述着色颜料为无机颜料包括氧化铁类的铁红、铁黄、铁绿中的任一种，或氧化钛类的钛白，氧化铬类的铬绿；所述光亮剂为液态或粉状有机物质(磺化三聚氰胺甲醛树脂，生产厂家：苏州市金星混凝土外加剂研究所有限公司)；所述分散剂包括奈磺酸盐甲醛缩合物系高效减水剂(国内产品代号有UNF、NNO、FDN、NF)、木质素磺酸钠分散剂、葡萄酸及其盐类(葡萄酸钙、钾、钠)、亚硫酸酒精废液中的任一种；所述增强剂包括工业纯的硫酸钠、碳酸钠、钾明矾、水玻璃、硫酸铝中的任意一种或其组合，上述原料可为结晶体或粉状物；所述防水剂包括有机硅防水剂聚硅氧硅甲基或乙氧基硅氧烷、甲基纤素、硬脂酸及硬脂酸钠中的任意一种或其组合。

本发明的彩色光亮型固化剂以白色硅酸盐水泥熟料或普通硅酸盐水泥熟料或二者复合为主要组分，掺入适量的活性混合材料和石膏为辅助材料，同时掺入少量的着色颜料、光亮剂、分散剂、增强剂、防水剂等功能组分在球磨机中共同粉磨而成。是一种不仅对砂石骨料具有良好的胶结性能，且具有较高强度、装饰效果、保色性能、耐磨性能和光亮性能的特种胶凝材料，其英文名称为Color-Luminant Solidifying Agent，缩写为CSA-L。根据颜色的不同，本发明的彩色光亮型固化剂有白色、红色、绿色、黄色和大理石等五个型号。

组成本发明彩色光亮型固化剂的材料均可以从生产厂家或市场上购买到，其中：水泥熟料是彩色光亮型固化剂胶结能力和强度的主要提供者，一般其掺量多强度高，但影响盐析；活性混合材料可以在固化剂的水化后期与硅酸盐熟料水化形成的Ca(OH)₂发生火山灰反应生成水硬性的胶凝产物，一方面能提高固化剂的后期强度，增强耐磨性，另一方面因为减少了固化剂中Ca(OH)₂的含量，能提高固化剂的保色性和抗盐析性；光亮剂的加入有助于提高彩色固化剂制品表面的光亮度；分散剂具有提高球磨机产量、加强颜料分散性、减少固化剂需水量、改善固化剂和易性和浆体孔结构的作用，从而可以提高固化剂制品的色泽、强度和耐磨性；增强剂具有提高固化剂早期强度、缩短固化剂制品生产中的脱模周期；防水剂可有效防止彩色光亮型固化剂的盐析。

本发明彩色光亮型固化剂的生产工艺为：着色颜料、光亮剂、分散剂、增强剂、防水剂等功能材料组分预先按它们在彩色光亮型固化剂中的相对比例在一个混料机中均匀混合，然后将混合好的功能组分与白色硅酸盐水泥熟料或普通硅酸盐水泥熟料或二者的复合水泥熟料、活性混合材料、石膏，按预定比例加入一个大型球磨机进行粉磨，在常温常压下，粉磨一定时间，最终产品细度控制为0.08mm方孔筛筛余0.5％～3.0％，比表面积360m²/kg～4.50m²/kg，SO₃含量控制为1.5％～3.5％。工艺流程与水泥粉磨流程一样。若生产白色光亮型固化剂，将不掺加着色颜料、防水剂和普通硅酸盐水泥熟料，活性混合材料和石膏也只能掺白度比白色硅酸盐水泥熟料高的白矿渣、白钢渣及雪花石膏。若生产非光亮型的彩色固化剂，可将光亮剂在组成中去掉。

本发明的效果及优点如下：彩色光亮型固结剂较彩色硅酸盐水泥在技术性能上的创新点主要表现在：(1)固结砂石强度高，抗压强度3d(天)达30.0～37.0MPa，28d达48.0～55.0MPa，抗折强度3d达5.0～6.5MPa，28d达9.0～10.5MPa。(2)采用同样的掺量固化同样的砂石骨料，抗压强度和耐磨性能较市场上通用的彩色硅酸盐水泥的提高20～35％和30～50％；(3)彩色光亮型固化剂生产的制品色泽鲜艳、均匀，色差小，不盐析，保色性能好，表面光洁度高，防滑性能好；(5)产品系列齐全，包括红色、绿色、黄色、白色和仿大理石色等5系列的彩色光亮型固化剂；(6)与彩色硅酸盐水泥相比，在同等强度条件下，掺量可降低10～15％；(6)彩色光亮型固化剂使用方便、快捷，易于操作，且脱模时间比常用彩色硅酸盐水泥缩短30～50％，提高了模具周转率和生产效率，进一步降低了制品生产成本。

彩色光亮型固化剂适用于铺设装饰水泥地面或相类似的地表面上，如居家、商业及工业等各种场合所需的广场、园陵小径、人行通道、阳台、庭院、车道、停车场、等既要求色彩鲜艳，图案美观，又要求较高硬度、耐久坚固的地面。

本发明以下将结合实施例作以详细的描述，但并不限制本发明。

实施例1：红色光亮型固化剂各组分重量配比为：白度为二级的425标号白色硅酸盐水泥熟料45％、525普通硅酸盐水泥熟料30％、粒化高炉矿渣10％、二水石膏6％、德国拜耳乐铁红4.0％、光亮剂3.0％、FDN低浓高效减水剂0.8％、硫酸钠0.6％、硬脂酸钠0.6％。生产工艺为：功能组分预先在φ1500mm×600mm的强制式混合搅拌机中按相对比例混合均匀，然后与熟料、矿渣、石膏等按比例加入φ900mm×3000mm的球磨机中研磨，测得0.08mm方孔筛筛余2.3％，比表面积372m²/kg。表1列出了该红色光亮型固化剂有关性能试验，并给出了同等条件下与之对比的市售425红色水泥的性能。

  表1红色光亮型固化剂与红色水泥性能对比

品种	凝结时间(h:min)		抗压强度(MPa)		抗折强度(MPa)		色泽及颜色稳定性	光亮性	盐析	耐磨能力比较
											初凝	终凝	3d	28d	3d	28d
	红色光亮型固化剂	1:14	2:08	36.3	56.5	6.2											10.3	色泽均匀、鲜艳、长期在大气中仅轻微褪色	光洁度高、亮色	大气中1年无盐析	142％
425彩色水泥							2:23	4:31	26.2	44.1	4.1	8.2	色泽较均匀、较鲜艳、长期在大气中褪色较严重	光洁度低、无亮色	大气中1年盐析明显	100％

从表1结果可以看出：本发明的红色光亮型固化剂较红色水泥凝结硬化快，3d龄期的早期抗压强度提高38.6％，因此可缩短脱模时间，且28d龄期抗压强度稳定发展，提高26.2％，因此若要达到同等强度可降低用量。从色泽及颜色稳定性来看，红色光亮型固化剂色泽鲜艳、均匀，色差小，且保色性能好。从表面光亮性、盐析和耐磨性来看，红色光亮型固化剂均优势明显。

实施例2：绿色光亮型固化剂各组分重量配比为：白度为三级的425标号白色硅酸盐水泥熟料76％、粉煤灰10％、二水石膏5.4％、美国海明斯铁绿3.3％、光亮剂3.5％、UNF高浓高效减水剂0.6％、水玻璃0.6％、硬脂酸0.6％。生产工艺为：功能组分预先在φ1500mm×600mm的强制式混合搅拌机中按相对比例混合均匀，然后与熟料、粉煤灰、石膏等按比例加入φ900mm×3000mm的球磨机中研磨，测得0.08mm方孔筛筛余1.6％，比表面积423m²/kg。表2列出了同等条件下该绿色光亮型固化剂与市售425绿色水泥的性能对比的试验结果。

表2绿色光亮型固化剂与绿色水泥性能对比

品种	凝结时间(h:min)		抗压强度(MPa)		抗折强度(MPa)		色泽及颜色稳定性	光亮性	盐析	耐磨能力比较
											初凝	终凝	3d	28d	3d	28d
	绿色光亮型固化剂	0:56	1:47	33.5	58.0	6.5											11.2	色泽鲜艳、色差小、长期在大气中几乎不褪色	光洁度高、亮色	大气中1年几乎无盐析	153％
425绿色水泥							1:30	3:25	24.7	46.2	4.5	7.8	色泽鲜艳、色差较大、长期在大气中明显褪色	光洁度低、无亮色	大气中1年盐析严重	100％

从表2结果可以看出：本发明的绿色光亮型固化剂在固化强度、色泽、保色、表面光洁度、亮度、耐磨等性能上均较市售绿色水泥有明显提高。

Claims (9)

1、一种彩色光亮型固化剂，其特征在于：它含有下列组分，各组分重量百分比为：白色硅酸盐水泥熟料或普通硅酸盐水泥熟料或二者按重量比1∶2～2∶1的复合水泥熟料50％～85％、活性混合材料5％～20％、石膏3％～10％、着色颜料1.5％～8％、光亮剂0.5％～5％、分散剂0.1％～2％、增强剂0.3％～3％、防水剂0.5％～2％。

2、根据权利要求1所述的彩色光亮型固化剂，其特征在于：所述白色硅酸盐水泥熟料或普通硅酸盐水泥熟料为块状；其中白色硅酸盐水泥熟料28d抗压强度要求不低于45MPa，且其白度要求不低于80％；普通硅酸盐水泥熟料28d抗压强度要求不低于55MPa。

3、根据权利要求1所述的彩色光亮型固化剂，其特征在于：所述活性混合材料为矿渣、钢渣、粉煤灰、硅灰、硅藻土、硅灰石、石灰石中的任意一种或其组合。

4、根据权利要求1所述的彩色光亮型固化剂，其特征在于：所述石膏为天然二水石膏或硬石膏，SO₃含量不小于35％。

5、根据权利要求1所述的彩色光亮型固化剂，其特征在于：所述着色颜料为无机颜料包括氧化铁类的铁红、铁黄、铁绿中的任一种，或氧化钛类的钛白，氧化铬类的铬绿。

6、根据权利要求1所述的彩色光亮型固化剂，其特征在于：所述光亮剂为液态或粉状有机物质。

7、根据权利要求1所述的彩色光亮型固化剂，其特征在于：所述分散剂包括奈磺酸盐甲醛缩合物系高效减水剂、木质素磺酸钠分散剂、葡萄酸及其盐类、亚硫酸酒精废液中的任意一种或其组合。

8、根据权利要求1所述的彩色光亮型固化剂，其特征在于：所述增强剂包括工业纯的硫酸钠、碳酸钠、钾明矾、水玻璃、硫酸铝中的任意一种或其组合，上述原料可为结晶体或粉状物。

9、根据权利要求1所述的彩色光亮型固化剂，其特征在于：所述防水剂包括有机硅防水剂聚硅氧硅甲基或乙氧基硅氧烷、甲基纤素、硬脂酸及硬脂酸钠中的任意一种或其组合。