CN103387364A

CN103387364A - 一种新型“水泥钢”材料

Info

Publication number: CN103387364A
Application number: CN2013103176129A
Authority: CN
Inventors: 宫振鑫
Original assignee: DALIAN MINGYUANQUAN BUILDING MATERIALS Co Ltd
Current assignee: DALIAN MINGYUANQUAN BUILDING MATERIALS Co Ltd
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2013-11-13

Abstract

本发明公开了一种新型“水泥钢”材料，主要是以铁铝含量在80%以上的水泥，加入亚纳米级的硅灰和铁质细集料混配而成。采用最佳颗粒级配、特别的真空挤压成型技术和增强、增韧外加剂的作用，实现了材料紧密堆积原理及颗粒界面效益，发挥了材料致密、高强、超韧的特点。获得的水泥钢型材可据、可钻、可切铣刨削加工，其性能与普通钢材基本相同。另外，本发明还提供了水泥钢材料的制法。

Description

一种新型“水泥钢”材料

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体是一种新型“水泥钢”材料，另外还包括其制法。

背景技术

传统的钢材、塑材、木材以优异的材性和加工性在建筑行业中已广泛应用，取得了较大的应用成果和社会贡献，但由于该类材料原材料紧缺、市场价格昂贵和存在钢材容易锈蚀、塑材易老化、木材容易腐朽等居多问题，使该类材料的应用范围得已限制。

在80年代，业内主要应用玻璃钢材料。玻璃钢主要以环氧树脂为胶凝材料，以玻璃纤维为增强材料，在固化剂的作用下，依靠模具，通过喷、刷、滚、涂等工艺制成玻璃钢制品，玻璃钢为有机材料，完全不用水泥但可装饰于水泥的表面，组成有、无机复合的玻璃钢制品等。而90年代是塑钢发展鼎盛时期，制备塑钢-塑钢龙骨-挤压密封塑钢等系列产品占据了建筑装饰装修主导地位，但由于防火、防盗、耐久性差。后来又发展了铝塑复合型材，该材料耐酸碱腐蚀、耐冲击、防火、防盗性好、免维护、不褪色，几乎不必保养但也存在塑料老化问题。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种新型水泥钢材料，该水泥钢材料主要原材料为水泥，采用最佳颗粒级配、特别的真空挤压成型技术和增强、增韧外加剂的作用，实现了材料紧密堆积原理及颗粒界面效益，发挥了材料致密、高强、超韧的特点。获得的水泥钢型材可据、可钻、可切铣刨削加工，其性能与普通钢材基本相同。

本发明的技术方案是这样实现的：一种新型“水泥钢”材料，主要是以铁铝含量在80%（通过化学分析测得的铁、铝含量）以上的水泥，加入亚纳米级的硅灰和铁质细集料混配而成。原料中的铁铝以矿物性质存在，与金属单质铝、铁相比，更具有水化活性和金属质感。

硅灰和铁、铝质细集料均采用亚纳米级粉料，由于直径较小，极易渗透和填充于多孔材料中，扫描电镜可观察到水化产物为球形状铝胶颗粒，且呈紧密堆积结构，水泥石微结构显示更加致密。

近一步地，原料组成以质量分数计为：

水泥 45～55%；

硅灰 15～20%；

铁质细集料 12～18%；

环氧乳液 7～10%；

外加剂 5～8%；

还可以加入少量的三氧化硫。

所述水泥为铁铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、高铝水泥或者高铁普通水泥中的一种或者多种组合，或者上述水泥的熟料，外惨5～15%的石膏和5～15%的活性混合材共同粉磨而成，其粉磨后的比表面积优选为4500～6500cm²/g。

所述铁质细集料为硅粉、石英粉、高钙石粉、精钢石粉或者铁尾矿粉中的一种或者多种组合。其铁质细集料的细度优选为80～120目的连续级配粉。

所述环氧乳液为EE-3环氧树脂经40～80℃乳化处理后得到的白色乳液。

所述外加剂为奈系、聚羧酸系高效减水剂和调凝、调色剂中的一种或者多种组合物。

本发明的有益效果为：本发明的“水泥钢”材料采用最佳颗粒级配、特别的真空挤压成型技术和增强、增韧外加剂的作用，实现了材料紧密堆积原理及颗粒界面效益，发挥了材料致密、高强、超韧的特点。获得的水泥钢型材可据、可钻、可切铣刨削加工，其性能与普通钢材基本相同。该材料填补了材料领域的空白，其意义是深远的。

说明书附图

图1外掺10%石膏扫描电镜图。

图2外掺15%石膏扫描电镜图。

具体实施方式

实施例1

首先制备铁铝酸盐水泥制备：将铁铝酸盐水泥熟料，外掺10%的石膏和10%的废弃铸造型砂共同粉磨，制成专用铁铝酸盐水泥。该水泥按国家现行标准检测：比表面积=5500cm²/g；初凝时间=35min;终凝时间=35min；抗压强度：12h=46.3MPa；1d=52.8MPa；3d=68.5MPa。

环氧乳液制备：将EE-3环氧树脂，分别外掺适量市售乳化剂和稳定剂，先在室温下充分混拌均匀，再经50℃±10℃连续乳化工艺处理后，得到环氧乳液。该乳液外观白色、无分层；pH值=7.2；固体含量35%；压剪胶结强度3.2MPa。

制备普通水泥钢：先将52.5铁铝酸盐水泥 50%；200目硅灰 20%；60～80目连续级配金钢石细集料 18%石墨着色剂3%的干粉料，按重量比准确计量，混拌均匀。再将环氧乳液7%和聚羧酸高效减水剂 2%加入后用强力搅拌机继续混拌均匀，然后在绝压不低于0.02mpa的真空条件下，分别连续完成干硬浆料铰刀输送、双轴圆筒滚压、螺旋挤压生产工艺制得半成品，再经60℃±10℃环境快速热养、切割制成成品。水泥钢容重=2500kg/m³；圆柱体抗压180MPa；抗折强度58MPa；断裂能1600J/m²；弹性模量58GPa。

实施例2

铁铝酸盐水泥和环氧乳液的制备方法同实施例1。

制备高强水泥钢：高强水泥钢配料如下：62.5铁铝酸盐水泥45%；200目硅灰 15%；80～120目级配铁尾矿细集料 18%；环氧乳液7%和聚羧酸高效减水剂 2%；石墨着色剂3%的干粉料，工艺同上。水泥钢容重=2580kg/m³；圆柱体抗压240MPa；抗折强度86 MPa；断裂能1500J/m²；弹性模量65GPa。

图1和图2分别是外掺10%石膏扫描电镜图和外掺15%石膏扫描电镜图，采用扫描电镜薄板法进行扫描测试：扫描电镜薄板法是将制备的样品制成20×20×0.2mm的薄片，再将薄片样品置于DMX-220A型电镜样品镀膜机内喷碳导电层，然后用kyky-1000B型扫描电镜和TN-SERIES Ⅱ型能谱仪观察水化产物形貌和样品化学成分。

由扫描电镜图1观察而知：水化产物大多为直径30A的球形铝胶，且呈紧密堆积结构。根据能谱仪分析球形铝胶含量在80%以上，因此，不但保留了钢材的微结构特征和质感，且大幅度提高了水泥钢的强度。

从图2可以看出，随着石膏参量的增加，球形铝胶的直径相对增加，当参量大于20%时，球形铝胶向针状或板柱状发展，紧密堆积结构破坏强度逐渐降低。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种新型“水泥钢”材料，其特征在于，主要是以铁铝含量在80%以上的水泥，加入亚纳米级的硅灰和铁质细集料混配而成。

2.根据权利要求1所述的新型“水泥钢”材料，其特征在于，原料组成以质量分数计为：

水泥 45～55%；

硅灰 15～20%；

铁质细集料 12～18%；

环氧乳液 7～10%；

外加剂 5～8%。

3.根据权利要求1或2所述的新型“水泥钢”材料，其特征在于，所述水泥为铁铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、高铝水泥或者高铁普通水泥中的一种或者多种组合，或者上述水泥的熟料，外惨5～15%的石膏和5～15%的活性混合材共同粉磨而成。

4.根据权利要求3所述的新型“水泥钢”材料，其特征在于，粉磨后的比表面积为4500～6500cm²/g。

5.根据权利要求1或2所述的新型“水泥钢”材料，其特征在于，所述铁质细集料为硅粉、石英粉、高钙石粉、精钢石粉或者铁尾矿粉中的一种或者多种组合。

6.根据权利要求5所述的新型“水泥钢”材料，其特征在于，所述铁质细集料的细度为80～120目的连续级配粉。

7.根据权利要求2所述的新型“水泥钢”材料，其特征在于，所述环氧乳液为EE-3环氧树脂经40～80℃乳化处理后得到的白色乳液。

8.根据权利要求2所述的新型“水泥钢”材料，其特征在于，所述外加剂为奈系、聚羧酸系高效减水剂和调凝、调色剂中的一种或者多种组合物。