CN104609748A - 一种超硫水泥 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超硫水泥，所述超硫水泥包括45～85wt％的矿粉、10～45wt％的硫酸盐及0.5～10wt％的碱性激发剂，所述超硫水泥还包括增强剂，所述增强剂的掺量为所述矿粉、硫酸盐及碱性激发剂三者组分之和的0.5～5wt％，所述增强剂为高分子金属盐，所述高分子金属盐的化学式为[M2(OH)nX(6-n)/t]m，所述M为铝或铁，其中n为小于6的正整数，m为聚合度，m≤10。本发明的增强剂用量占混凝土中胶凝材料即超硫水泥的0.5～5wt％，水泥混凝土抗压强度得到大幅度提高，即使用有聚合铝的超硫水泥配制的混凝土中，混凝土的抗压强度可提高20～50％。

Description

一种超硫水泥
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种超硫水泥。
背景技术
水泥增强剂是一种在水泥生产过程中，能够提高水泥强度，降低水泥生产成本，节省矿产资源和能源的一种外加剂。现有的水泥添加剂主要有以有机物为主体且在水泥使用过程中添加的能改变水泥性能的一些添加剂，和一些以无机物组合并在水泥生产过程中加入，能增强或改变水泥使用性能的添加剂，如申请号为200510017440的专利公开了一种复合型硅酸盐水泥外加剂，其组成为硫酸钠、硫酸铝、氯化钙、硫酸钙、熟石灰。
又如已公开的中国专利，申请号为98110360，其名称为“一种提高水泥混合材掺量和性能的复合添加剂”，该专利公开了一种用于水泥的复合添加剂。在该项技术中，添加剂由钙长石、明矾石、石灰石、石膏、食盐、亚甲基二茶磺酸钠组成。将钙长石、明矾石、石灰石、石膏破碎，在1150～1300℃下经过20～50分钟锻烧，使这些原料起化学反应，其次，在锻烧好的原料加食盐进行常规粉磨后，再加入亚甲基二茶磺酸钠混合均匀，即获得添加剂。
再如已公开的中国专利201110259460.2，其名称为“水泥增强剂”，该专利公开了一种水泥增强剂，由如下重量份的原料组成：硫酸铝35-55份、二氧化硅10-25份、氧化铝10-20份、石灰石粉5-10份、粉煤灰8-15份、萘磺酸盐5-15份、水泥抗渗防水剂15-3份，通过搅拌、混合、干燥后制得。
虽然以上专利在提高水泥的性能上起到了一定效果，但是其组成比较复杂，而且利用的都是化工原料，成本相应较贵，以及会存在制备的锻烧、粉磨等工艺。目前，我国产业政策己明确提出，要把水泥工业建设成“环境材料型”产业。要实现此目标，也就是要充分利用工业废渣来替代天然矿产资源和能源，尽可能减少天然矿产资源的用量。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种抗压强度增强的超硫水泥。
为了实现这一目的，采取的技术方案为：
一种超硫水泥，所述超硫水泥包括45～85wt％的矿粉、10～45wt％的硫酸盐及0.5～10wt％的碱性激发剂，所述超硫水泥还包括增强剂，所述增强剂的掺量为所述矿粉、硫酸盐及碱性激发剂三者组分之和的0.5～5wt％，所述增强剂为高分子金属盐，所述高分子金属盐的化学式为[M2(OH)nX(6-n)/t]m，所述M为铝或铁，其中n为小于6的正整数，m为聚合度，m≤10。
上述方案中，当所述X为Cl-时，t＝1；当所述X为SO4 2-时，t＝2；当X为PO4 3-时，t＝3。
上述方案中，所述高分子金属盐为聚合硫酸铝、聚合氯化铝、聚合磷酸铝、聚合磷酸铁、聚合硫酸铝铁、聚合磷酸铝铁、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁或者聚合氯化铁中的一种或任意两种以上的混合。
上述方案中，所述的碱性激发剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、水玻璃或硅酸盐水泥中的一种或者任意两种以上的混合。
上述方案中，所述硫酸盐为磷石膏、氟石膏、黄石膏、红石膏、脱硫石膏、天然二水石膏或硬石膏。
以聚合铝为例，XRD图谱分析中，聚合铝主要矿物组成为一种非晶态的物质，存在微量晶态CaCl2·4H2O。红外光谱分析，聚合铝是由-OH及Al-OH-Al吸收振动，铝元素也可以被铁元素部分或者全部取代。聚合铝加入硫酸盐、碱激发矿粉体系中，聚合铝可以迅速和碱、硫酸盐及矿粉发生反应，解决早期强度低的问题，水泥水化后期孔结构变的更加密实，使混凝土的耐久性得到提高。
本发明的有益效果在于：
1.本发明的增强剂价格便宜，掺量低，因此可以产生巨大的经济效益和社会效益。
2.本发明的增强剂用量占混凝土中胶凝材料即超硫水泥的0.5～5wt％，水泥混凝土抗压强度得到大幅度提高，即使用有聚合铝的超硫水泥配制的混凝土中，混凝土的抗压强度可提高20～50％。
3.本发明将化工石膏(磷石膏、氟石膏、黄石膏、红石膏、脱硫石膏)作为硫酸盐激发剂，这对于加快我国化工膏的资源化利用和和水泥生态化也具有十分重要的生态和经济效益。但化工石膏及少量碱激发矿粉活性制作水泥混凝土也存在一定的问题，如磷石膏激发矿粉活性时，由于磷石膏中含有少量缓凝物质及有机物，存在水泥混凝土的凝结时间长、早期强度低、耐久性差等问题，该发明的目的就是克服上述不足而提出的一种混凝土增强剂。
附图说明
图1为聚合氯化铝的红外光谱；
图2为聚合氯化铝的扫描电镜图片；
图3为聚合氯化铝的XRD分析。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步对本发明进行说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
本发明提供的超硫水泥包括45～85wt％的矿粉、10～45wt％的硫酸盐及0.5～10wt％的碱性激发剂。该超硫水泥还包括增强剂，增强剂的掺量为所述矿粉、硫酸盐及碱性激发剂三者组分之和的0.5～5wt％。
实施例1至实施例4的超硫水泥的配方如表1所示；将实施例1至实施例4的超硫水泥作为胶凝材料配成混凝土，混凝土配比为表2：
表1(以下单位为wt％)
编号 对比例1 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
矿粉 70～80 70～80 70～80 70～80 70～80
磷石膏 10～20 10～20 10～20 10～20 10～20
P.O 52.5水泥 5～10 5～10 5～10 5～10 5～10
聚合氯化铝 0 0.5 1 1.5 2
表2
配合比 超硫水泥 砂 石 水 减水剂
用量 380kg/m3 727kg/m3 1091kg/m3 152kg/m3 2.28kg/m3
配制成混凝土后测量实施例1至实施例4以及对比例1混凝土的28天抗压强度，聚合铝占超硫水泥的1wt％(即实施例2)的混凝土组相对于对比例1的28天抗压强度可以提高20～30％。
实施例1至实施例4中选用的聚合氯化铝为天津科密欧试剂，n＝3～5，聚合度m≤10。
实施例5至实施例9的超硫水泥的配方如表4所示；
表4
按照表2中的混凝土配方，将实施例5至实施例9及对比例2的超硫水泥配制成混凝土后测量3天及28天抗压强度。加入增强剂的混凝土组相对于对比例2的3天抗压强度可以提高20～30％，28天抗压强度提高60～80％。
实施例5至实施例9的聚合氯化铝为天津科密欧试剂，n＝3～5，聚合度m≤10。聚合氯化铝铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铝和聚合硫酸铁为天津市光复精细化工研究所试剂，n＝3～5，聚合度m≤10。
实施例10
超硫水泥的配方如表6所示：
表6
编号 对比例3 实施例10
矿粉 70～80 70～80
脱硫石膏 10～20 10～20
P.O 52.5水泥 5～10 5～10
氢氧化钠 1～2 1～2
聚合氯化铝 0 1～2
本实施例的聚合氯化铝为华明水处理材料有限公司工业试剂，n＝3～5，聚合度m≤10，加入聚合氯化铝的混凝土组相对于对比例3的3天抗压强度可以提高20～30％，28天抗压强度提高40～50％。

Claims (5)

1.一种超硫水泥，其特征在于，所述超硫水泥包括45～85wt％的矿粉、10～45wt％的硫酸盐及0.5～10wt％的碱性激发剂，所述超硫水泥还包括增强剂，所述增强剂的掺量为所述矿粉、硫酸盐及碱性激发剂三者组分之和的0.5～5wt％，所述增强剂为高分子金属盐，所述高分子金属盐的化学式为[M2(OH)nX(6-n)/t]m，所述M为铝或铁，其中n为小于6的正整数，m为聚合度，m≤10。
2.如权利要求1所述的超硫水泥，其特征在于，当所述X为Cl-时，t＝1；当所述X为SO4 2-时，t＝2；当X为PO4 3-时，t＝3。
3.如权利要求2所述的超硫水泥，其特征在于，所述高分子金属盐为聚合硫酸铝、聚合氯化铝、聚合磷酸铝、聚合磷酸铁、聚合硫酸铝铁、聚合磷酸铝铁、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁或者聚合氯化铁中的一种或任意两种以上的混合。
4.如权利要求1所述的超硫水泥，其特征在于，所述的碱性激发剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、水玻璃或硅酸盐水泥中的一种或者任意两种以上的混合。
5.如权利要求1所述的超硫水泥，其特征在于，所述硫酸盐为磷石膏、氟石膏、黄石膏、红石膏、脱硫石膏、天然二水石膏或硬石膏。
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