CN108383480A - 一种轻质镁钙碳硫硅水泥粉料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻质镁钙碳硫硅水泥粉料及其制备方法和应用,所述轻质镁钙碳硫硅水泥粉料包括以下组分:90~110质量份碳酸钙粉、10~200质量份碱补偿剂,10~200质量份含硅矿物、20~60质量份轻质骨料,50~100质量份硫酸镁、0.1~10质量份分散剂。本发明的水泥粉料不采用任何经过矿物煅烧得到的氧化镁、石灰等原料,属于一种低碳环保、低成本的水泥基材料。

Description

一种轻质镁钙碳硫硅水泥粉料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于建筑材料制备领域,尤其涉及一种轻质镁钙碳硫硅水泥粉料及其制备方法和应用。
背景技术
含镁水泥材料主要包括氯氧镁水泥、硫氧镁水泥和磷酸镁水泥等。而目前所报道的镁质水泥均需氧化镁为主要原料。其中氧化镁主要来自于菱镁矿煅烧所得,氧化镁的生产过程伴随着碳酸盐的分解而增加了镁质水泥生产过程中的CO2的排放。且随着我国对生态保护的加大,菱镁矿资源将限制性开采,因此寻找一种新型的、低碳水泥及其制备方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻质镁钙碳硫硅水泥粉料,该水泥粉料低碳、低成本,所涉及原料不需要任何氧化镁,因而降低了煅烧菱镁矿所需能耗以及CO2的排放量。
为达到上述目的,本发明采用了如下的技术方案:
一种轻质镁钙碳硫硅水泥粉料,所述轻质镁钙碳硫硅水泥粉料包括以下组分:90~110质量份碳酸钙粉、10~200质量份碱补偿剂,10~200质量份含硅矿物、20~60质量份轻质骨料,50~100质量份硫酸镁、0.1~10质量份分散剂。
优选地,所述的碳酸钙粉为白云石碳化法制备高纯氧化镁的副产品轻质碳酸钙。
优选地,所述的碱补偿剂为碱式碳酸镁、尿素、电石渣、碳酸氢铵和碳酸氢钠中的一种或几种的混合物。
优选地,所述的含硅矿物为粉煤灰、高炉矿渣、钢渣、硅灰中的一种或几种的混合物。
优选地,所述的硫酸镁为无水硫酸镁、一水硫酸镁、四水硫酸镁、七水硫酸镁中的一种或几种的混合物。
优选地,所述的轻质骨料为木屑、竹粉、秸秆粉中的一种或几种的混合物。
优选地,所述的分散剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、甘油磷酸酯、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或几种的混合物。
本发明还提供了上述的轻质镁钙碳硫硅水泥粉料的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
按配比将所有组分混合研磨即得到水泥粉料。
本发明还提供了上述的轻质镁钙碳硫硅水泥粉料在水泥基材料制备中的应用。
进一步地,上述应用中,将轻质镁钙碳硫硅水泥粉料加水拌和,在温度为80℃~200℃下养护得到轻质镁钙碳硫硅水泥基材料。
养护温度优选100~150℃。
本发明与现有技术相比有如下优势:
1)材料所涉及的原料来源丰富,且成本低。尤其是其中的碳酸钙、硫酸镁等无需经过专门的煅烧工艺即可得到,因此属于一种低碳水泥基材料。
2)整个制备工艺简单,可用于生产低成本的各种轻质水泥基预制构件。
本发明采用的原料易得,所制备的水泥与目前所报道的氯氧镁水泥、硫氧镁水泥相比具有更加优异的抗水性能。在使用过程中,本发明借助碳酸钙在硫酸镁溶液中,在高温蒸汽下发生如下(a)和(b)的水化反应,生成具有一定胶凝性质的碱式碳酸镁、碱式硫酸镁和硫酸钙。
MgSO4+CaCO3+H2O—xMgCO3·yMg(OH)2.H2O+CaSO4·2H2O (a)
xMgCO3·yMg(OH)2.H2O+MgSO4+H2O—MgSO4·zMg(OH)2.H2O+MgCO3·nH2O (b)
碳酸钙在高温水蒸气作用下可进行水解使水泥浆体成为碱性环境,即提供了OH-,与浆体中的硫酸盐(包括过量的硫酸镁以及反映形成的硫酸钙)共同作用可激发粉煤灰、矿渣等含硅矿物中的含硅相形成水化硅酸镁钙或水化硅酸镁的水化相。而这些水化相的形成,提供了这种新型的镁钙碳硫硅水泥的胶结性能。为了使该水泥基材料具有轻质性能,本发明通过加入木屑、竹粉、秸秆粉等作为骨料实现。此外,为了提升这种新型的镁钙碳硫硅水泥的工作性能,本发明采用添加合适的分散剂方法来实现。
具体实施方式
本说明书中公开得任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明,不应该视为对本发明的具体限制。
下面以具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1:
将100g碳酸钙粉、30g碳酸氢铵、60份粉煤灰、50g七水硫酸镁、60g木屑、5g聚乙二醇。将上述混合物研磨得到水泥粉料。取上述水泥粉料100g,加入水50g,成型,在100℃水蒸气下养护12h,得到水泥基材料。1天后抗压强度为11.6Mpa,抗折强度为6.5Mpa,28天后抗压强度为25.5MPa,抗折强度为11.8MPa。其表观密度为1.1g/cm3
实施例2:
将100g碳酸钙粉、50g碱式碳酸镁、150份高炉矿渣、100g一水硫酸镁、20g竹粉、10g聚乙烯醇。将上述混合物研磨得到水泥粉料。取上述水泥粉料100g,加入水50g,成型,在150℃水蒸气下养护6h,得到水泥基材料。1天后抗压强度为13.7Mpa,抗折强度为5.9Mpa,28天后抗压强度为23.8MPa,抗折强度为10.6MPa。其表观密度为1.2g/cm3
实施例3:
将110g碳酸钙粉、10g电石渣、200份硅灰、100g无水硫酸镁、20g木屑、6g十二烷基苯磺酸钠。将上述混合物研磨得到水泥粉料。取上述水泥粉料100g,加入水50g,成型,在150℃水蒸气下养护6h,得到水泥基材料。1天后抗压强度为13.9Mpa,抗折强度为6.9Mpa,28天后抗压强度为24.3MPa,抗折强度为11.6MPa。其表观密度为1.5g/cm3
实施例4:
将90g碳酸钙粉、30g尿素、100份钢渣、50g四水硫酸镁、40g秸秆粉、8g甘油磷酸酯。将上述混合物研磨得到水泥粉料。取上述水泥粉料100g,加入水50g,成型,在80℃水蒸气下养护10h,得到水泥基材料。1天后抗压强度为12.5Mpa,抗折强度为7.2Mpa,28天后抗压强度为26.2MPa,抗折强度为12.1MPa。其表观密度为1.3g/cm3
实施例5:
将100g碳酸钙粉、40g碳酸氢钠、50份粉煤灰、60g四水硫酸镁和一水硫酸镁混合物、35g秸秆粉和竹粉混合物、4g十二烷基硫酸钠。将上述混合物研磨得到水泥粉料。取上述水泥粉料100g,加入水50g,成型,在200℃水蒸气下养护4h,得到水泥基材料。1天后抗压强度为11.6Mpa,抗折强度为6.9Mpa,28天后抗压强度为25.8MPa,抗折强度为11.1MPa。其表观密度为1.4g/cm3
实施例6:
将100g碳酸钙粉、40g碳酸氢钠和尿素的混合物、10份粉煤灰、80g四水硫酸镁和一水硫酸镁混合物、30g秸秆粉和竹粉混合物、10g十二烷基硫酸钠。将上述混合物研磨得到水泥粉料。取上述水泥粉料100g,加入水50g,成型,在200℃水蒸气下养护4h,得到水泥基材料。1天后抗压强度为12.1Mpa,抗折强度为6.5Mpa,28天后抗压强度为26.6MPa,抗折强度为10.9MPa。其表观密度为1.3g/cm3
最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应该理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种轻质镁钙碳硫硅水泥粉料,其特征在于,所述轻质镁钙碳硫硅水泥粉料包括以下组分:90~110质量份碳酸钙粉、10~200质量份碱补偿剂,10~200质量份含硅矿物、20~60质量份轻质骨料,50~100质量份硫酸镁、0.1~10质量份分散剂。
2.根据权利要求1所述的轻质镁钙碳硫硅水泥粉料,其特征在于,所述的碳酸钙粉为白云石碳化法制备高纯氧化镁的副产品轻质碳酸钙。
3.根据权利要求1所述的轻质镁钙碳硫硅水泥粉料,其特征在于,所述的碱补偿剂为碱式碳酸镁、尿素、电石渣、碳酸氢铵和碳酸氢钠中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的轻质镁钙碳硫硅水泥粉料,其特征在于,所述的含硅矿物为粉煤灰、高炉矿渣、钢渣、硅灰中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的轻质镁钙碳硫硅水泥粉料,其特征在于,所述的硫酸镁为无水硫酸镁、一水硫酸镁、四水硫酸镁、七水硫酸镁中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的轻质镁钙碳硫硅水泥粉料,其特征在于,所述的轻质骨料为木屑、竹粉、秸秆粉中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的轻质镁钙碳硫硅水泥粉料,其特征在于,所述的分散剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、甘油磷酸酯、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或几种的混合物。
8.权利要求1-7任一项所述的轻质镁钙碳硫硅水泥粉料的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
按配比将所有组分混合研磨即得到水泥粉料。
9.权利要求1-7任一项所述的轻质镁钙碳硫硅水泥粉料在水泥基材料制备中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,将轻质镁钙碳硫硅水泥粉料加水拌和,在温度为80℃~200℃下养护得到轻质镁钙碳硫硅水泥基材料。
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