CN108395125A - 隔墙板、低碱度白色硫铝酸盐水泥及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种隔墙板、低碱度白色硫铝酸盐水泥及其制作方法，属于建筑材料领域。低碱度白色硫铝酸盐水泥包括熟料、石灰石、方解石、石膏、纤维状的改性添加物，所述改性添加物是由经过离子置换处理的玻璃纤维和碳纤维合股并用聚丙烯酸酯包裹粘合而成，且玻璃纤维中的氧化锆含量为18wt％以上。熟料的矿物组成主要为C4A3S和C2S，且生产熟料的生料主要包括按照碱度系数0.9～0.98、铝硫比3.5～6.5、硅铝比3.0～6.0进行配料的石灰石、铝矾土、无水石膏及烟煤。低碱度白色硫铝酸盐水泥具有白度高、硬化快的优点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体而言，涉及一种隔墙板、低碱度白色硫铝酸盐水泥及其制作方法。
背景技术
白水泥是主要用于建筑装饰的特种水泥，也常见于制备水磨石、斩假石等白色或彩色混凝土制品，是生产规模最大的装饰水泥，具有较高的经济价值。白色硅酸盐水泥是目前用量最大的白水泥，一般白度在80以上，28天抗压强度可达到硅酸盐水泥42.5强度等级标准，但其早期强度不高，3天抗压强度仅有20MPa左右。这一点使得白色硅酸盐水泥制品的脱模时间大大延长，极大地影响了制品生产的工作效率和产品质量。
硫铝酸盐水泥具有快硬、早强、高强等硅酸盐水泥不具有的特性，适当地调整其熟料的矿物组成，严格控制原燃材料的品质，可制备出白度80左右的低碱度白色硫铝酸盐水泥熟料。但是现有的硫酸铝盐水泥的硬化速度还是不太理想，难以满足现实的需求。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明提供了一种隔墙板、低碱度白色硫铝酸盐水泥及其制作方法，以部分或全部地改善、甚至解决以上问题。
本发明是这样实现的：
在第一方面，本发明实施例的提供了一种低碱度白色硫铝酸盐水泥。
低碱度白色硫铝酸盐水泥包括熟料、石灰石、方解石、石膏、纤维状的改性添加物，改性添加物是通过离子置换处理的由玻璃纤维和碳纤维合股并用聚丙烯酸酯包裹粘合而成，且玻璃纤维中的氧化锆含量为18wt％以上。熟料的矿物组成主要为C4A3S和C2S，且生产熟料的生料主要包括按照碱度系数0.9～0.98、铝硫比3.5～6.5、硅铝比3.0～6.0进行配料的石灰石、铝矾土、无水石膏及烟煤。水泥的碱度过高会导致其腐蚀性增加，尤其是对其内部添加的玻璃相(例如玻璃纤维)成分，而碱度过低则虽然侵蚀作用减弱，但原料不易分解体导致水化速度慢，养护时间增加。因此，控制碱度与水泥的综合性能之间的需要平衡是一个难点。
其中，石灰石按照质量百分比计的组成如下：烧失量42.01～43.32％、二氧化硅0.53～1.93％、三氧化二铝0.28～1.02％、三氧化二铁0.06～0.12％、氧化钙53.09～55％、氧化镁0.3～0.97％；
铝矾土按照质量百分比计的组成如下：烧失量14.53～14.83％、二氧化硅7.03～7.35、三氧化二铝72.53～73.75％、三氧化二铁0.48～0.83％、氧化钙0.77～0.85％、氧化镁0.62～0.88％、二氧化钛1.69～2.9％；
无水石膏按照质量百分比计的组成如下：烧失量5.89～7.44％、二氧化硅1.93～3.1、三氧化二铝0.21～0.39％、三氧化二铁0.05～0.08％、氧化钙38.56～38.95％、氧化镁1.54～1.79％、三氧化硫48.53～51.23％；
烟煤的按照质量百分比计的组成如下：水2.56～2.62％、灰分7.92～9.82％、挥发分26.03～28.56％、固定碳57.47～58.81％、三氧化二铁3.21～4.53％。
在第二方面，本发明实施例提供了一种低碱度白色硫铝酸盐水泥的制作方法的制作方法。
制作方法包括：按照碱度系数0.9～0.98、铝硫比3.5～6.5、硅铝比3.0～6.0进行配料制备生料；煅烧生料以制备熟料，将熟料与剩余的原料混合。
在第三方面，本发明实施例提供了一种隔板墙。
隔板墙由低碱度白色硫铝酸盐水泥制作方法。
有益效果：
本发明实施例提供的低碱度白色硫铝酸盐水泥是具有水硬性，达到了一定白度的快硬水泥，并且其碱度低、后期强度增进率高。低碱度白色硫铝酸盐水泥的凝结时间快，早期强度高，后期强度稳定，安定性好。
另外，由于水泥原料中存在富余的三氧化二铝和三氧化硫，从而可以消耗并使如氢氧化钙的保持在相对较低的程度(甚至被极大地消除)，从而使水泥的碱度更地，从而使得其中的玻璃纤维可免受腐蚀以持续地存在，进而使水泥的被提高的抗折性获得长久的保持。玻璃纤维的高氧化锆含量使其抗碱性作用被进一步提高。同时，由于玻璃纤维的存在也使水泥的体积变化(如膨胀)受到遏制。采用碳纤维和玻璃纤维合股并用聚丙烯酸酯包裹粘合的方式，可以使其强度更高，更耐腐蚀，耐热性能更佳(可以降低水泥在高寒、高热环境下的体积方便率)，同时相对于完全采用玻璃纤维也能在一定程度上起到减轻重量的作用。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下针对本发明实施例的隔墙板、低碱度白色硫铝酸盐水泥及其制作方法进行具体说明：
有鉴于现有白色水泥的硬化速度慢，早期强度不高的问题，发明人经过研究提出了一种新的低碱度白色硫铝酸盐水泥。
低碱度白色硫铝酸盐水泥包括熟料、石灰石、方解石、石膏、、纤维状的改性添加物，所述改性添加物是由玻璃纤维和碳纤维合股并用聚丙烯酸酯包裹粘合而成，且玻璃纤维中的氧化锆含量为18wt％以上。其中，熟料是作为低碱度白色硫铝酸盐水泥的主要组成部分，石灰石、方解石以及石膏可以作为粘结、增白作用的成分。通常地，熟料的含量占比可以达到50～95wt％，余量由石灰石、方解石、石膏、改性添加物提供。例如，在一些示例中，石灰石的含量通常在1wt％以下。
熟料的矿物组成主要为C4A3S和C2S，且生产熟料的生料主要包括按照CM碱度系数0.9～0.98、P铝硫比3.5～6.5、N硅铝比3.0～6.0进行配料的石灰石、铝矾土、无水石膏及烟煤。其中，Cm＝Cao/(1.87SiO2+0.55Al2O3+0.7Fe2O3+0.7TiO2+0.7SO3)；P＝Al2O3/SO3；N＝Al2O3/SiO2。
石灰石按照质量百分比计的组成如下：烧失量42.01～43.32％、二氧化硅0.53～1.93％、三氧化二铝0.28～1.02％、三氧化二铁0.06～0.12％、氧化钙53.09～55％、氧化镁0.3～0.97％；
铝矾土按照质量百分比计的组成如下：烧失量14.53～14.92％、二氧化硅7.03～7.35、三氧化二铝72.53～73.75％、三氧化二铁0.48～0.83％、氧化钙0.77～0.85％、氧化镁0.62～0.88％、二氧化钛1.69～2.9％；
无水石膏按照质量百分比计的组成如下：烧失量5.89～7.44％、二氧化硅1.93～3.1、三氧化二铝0.21～0.39％、三氧化二铁0.05～0.08％、氧化钙38.56～38.95％、氧化镁1.54～1.79％、三氧化硫48.53～51.23％；
烟煤的按照质量百分比计的组成如下：水2.56～2.62％、灰分7.92～9.82％、挥发分26.03～28.56％、固定碳57.47～58.81％、三氧化二铁3.21～4.53％。
为了使低碱度白色硫铝酸盐水泥获得好的白度以及早强(早期强度)性能，低碱度白色硫铝酸盐水泥的比表面积可以选择为430～500m2/Kg、碱度控制为小于10.5。另外，熟料中的SO3和Fe2O3的含量对最终水泥的性能也起到一定的影响。例如，SO3不足会影响C4A3S的形成。Fe2O3可以作为溶剂成分，从而在生料煅烧制作熟料时降低煅烧温度，增加液相量，降低粘度。适量的三氧化二铁可以减少游离氧化钙的存在，同时有利于C4A3S的形成，但是，三氧化二铁过量则会导致熟料中的游离氧化钙增加，会对水泥的安定性造成不利的影响。
低碱度白色硫铝酸盐水泥中添加玻璃纤维。这样的改进型水泥中，以低碱度白色硫铝酸盐水泥为基体，混合玻璃纤维和碳纤维而制成。通过玻璃纤维和碳纤维的使用可以改善其弯折性能，同时对其抗拉强度和抗冲击强度具有不同程度的改善作用。
更好的是，通过在水泥中加入火山灰质材料，可以使具有玻璃纤维的水泥的抗碱侵蚀性能获得改善。火山灰质材料可以是天然的火山灰、火山凝灰岩、硅藻土等，也可以是人工制作的粉煤灰、烧页岩、活性硅质渣。
值得指出的是，本发明实施例提出的低碱度白色硫铝酸盐水泥是一种低碱度水泥，在使用时其中的水化物(如Ca(OH)2)的含量少，也有利于减小玻璃纤维的腐蚀问题。
玻璃纤维是以氧化硅(约占50％～60％)为主体，同时含有许多其他大物质(如钙、硼、钠、钾、铝、铁、锂、皱、错、镁、铈等)的氧化物。SiO2是玻璃的主要组成和基本骨架。金属氧化物：Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、BeO、B2O3。其中，在玻璃纤维的微观结构中，二氧化硅形成四面体，并组装为三维的网络结构，而网络的间隙之间则填充以上的阳离子，如钠离子、钙离子等等。因此，进一步地，通过低温离子置换技术处理玻璃纤维，可以使其更好地抗腐蚀。即通过将玻璃浸没于具有碱金属离子的熔盐(如硝酸钾)中，熔盐中的碱金属离子进入玻璃表面，从而将钠离子置换，获得改性的玻璃纤维。
玻璃纤维的添加量可以根据需要进行选择，但是，发明人发现使用水泥基体重量的6～7％的玻璃纤维用量是较佳的。在水泥基体中加入6～7％的玻璃纤维即可大大改善其力学性能。例如，未添加玻璃纤维的水泥砂浆的抗拉强度为2～3MPa，抗弯(折)强度为5～7MPa，抗冲击强度约为2kJ/m2，当加入6-7％的玻璃纤维后，抗拉强度达到13～15MPa，抗弯(折)强度达到27～27MPa。
基于以上，在本发明实施例还提供了一种上述低碱度白色硫铝酸盐水泥的制作方法。
制作方法包括：按照碱度系数0.9～0.98、铝硫比3.5～6.5、硅铝比3.0～6.0进行配料制备生料；煅烧生料以制备熟料，将熟料与剩余的原料混合。如将熟料与方解石、石灰石、石膏、玻璃纤维和碳纤维构成的改性添加物混合。
较佳地，生料在煅烧之前，进行预热干燥脱水。优选地，预热的温度为300～500℃。发明人发现，在这样的温度下进行干燥可以使原料被充分干燥，同时也不会使原料中的组分在非受控条件下太早发生反应。
煅烧生料的温度优选为1300～1400℃，且在煅烧过程中去除了还原性气体，例如在中性的气氛下煅烧。在本发明实施例中煅烧过程采用回转窑进行。在实践中，发明人发现通过快速升温可以使碳酸盐分解、固相反应、固液反应等能够在相对较短的时间内同时地进行，从而使反应物质处于高活性状态，更有利于形成熟料。
随后，煅烧后的生料进行冷却，例如，与冷空气进行热交换淬冷。冷却可回收熟料带走的余热，预热空气，提高窑的热效率；迅速冷却熟料以改善熟料质量与易磨性；降低熟料温度，便于熟料的运输、贮存与粉磨。
通过淬冷(快冷)可以阻止或减少β-C2S向γ-C2S转变，防止熟料粉化。快冷还可使熟料中的晶体保持细小，易磨。由于，β-C2S向γ-C2S的转变过程，常常是不可逆的，而β-C2S具有相对较好的胶凝性，γ-C2S的胶凝性则相对较差(甚至接近于无)，因此，γ-C2S的大量存在将导致水泥强度，尤其是早期强度降低。为了保持β-C2S的含量，通过可以采用稳定剂，如氧化锰、氧化钒等，然而这导致水泥的成分发生非期望的改变，针对不同的稳定剂需要对应调整水泥配料，且改变工艺条件如煅烧温度等，这都导致工艺更加复杂、可控性显著降低。
进一步地，本发明实施例还提供了一种隔墙板，其采用低碱度白色硫铝酸盐水泥制作而成。通过将水泥中的各原料粉碎至粒度为80～150目，充分混合后用水(固液比可以是7:1)调匀，倾倒入预制模板中，待其自然硬化即可。
以下结合实施例对本发明的隔墙板、低碱度白色硫铝酸盐水泥及其制作方法作进一步的详细描述。
低碱度白色硫铝酸盐水泥的配比如下表1所示。
表1
各实施例中，制作熟料的生料参数如表2。
表2
熟料中的三氧化硫和三氧化二铁的含量如表3。
熟料的性能如下表4所示。表4
水泥的性能如表5。
表5
另外，在一些研究中，发明人还发现，当碳纤维和玻璃纤维以独立分散地使用在水泥中时，水泥的抗压强度和抗折强度都存在相当的削弱现象。另外，发明人还出人意料地发现，当合股并用聚丙烯酸酯包裹粘合的纤维长度在13～15cm范围时，其对水泥抗折性的提升——与一般的认识相反——反而优越于长度更大，例如长度30～35cm的纤维。
作为一种对比，以下列出了泰国象牌水泥以及美国石膏公司FGR95型石膏水泥的性能。
另一对比例中，一种现有的水泥，其原料组成含量如下(重量)。硫铝酸盐水泥熟料64％、白云石16％、石膏10％、硅酸盐水泥熟料5％、矿渣5％。其制作方法为将各原料按照比例混合，研磨至419m2/Kg的比表面积。其中，硫铝酸盐水泥熟料由石灰石、硬石膏和铝矾土制作而成。其中，按重量百分比计，石灰石成分中CaO为55％，SiO2为1％，Fe2O3为0.1％。按重量百分比计，铝矾土成分中Al2O3为70％，SiO2为7％，Fe2O3为0.1％。按重量百分比计，硬石膏成分中SO3为50％，SiO2为6％，Fe2O3为0.2％。
经检测，其白度为78，初凝时间为10min，终凝时间为22min。1天抗折强度为5.5MPa，3天抗折强度为6.3MPa，28天抗折强度为8.5MPa。1天抗压强度为49MPa，3天抗压强度为51MPa，28天抗压强度为70MPa。28d自由膨胀率达到了1％。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (10)
1.一种低碱度白色硫铝酸盐水泥，其特征在于，包括熟料、石灰石、方解石、石膏、纤维状的改性添加物，所述改性添加物是由通过离子置换处理的玻璃纤维和碳纤维合股并用聚丙烯酸酯包裹粘合而成，且玻璃纤维中的氧化锆含量为18wt％以上，所述熟料的矿物组成主要为C4A3S和C2S，且生产所述熟料的生料主要包括按照碱度系数0.9～0.98、铝硫比3.5～6.5、硅铝比3.0～6.0进行配料的石灰石、铝矾土、无水石膏及烟煤；
其中，石灰石按照质量百分比计的组成如下：烧失量42.01～43.32％、二氧化硅0.53～1.93％、三氧化二铝0.28～1.02％、三氧化二铁0.06～0.12％、氧化钙53.09～55％、氧化镁0.3～0.97％；
铝矾土按照质量百分比计的组成如下：烧失量14.53～14.92％、二氧化硅7.03～7.35、三氧化二铝72.53～73.75％、三氧化二铁0.48～0.83％、氧化钙0.77～0.85％、氧化镁0.62～0.88％、二氧化钛1.69～2.9％；
无水石膏按照质量百分比计的组成如下：烧失量5.89～7.44％、二氧化硅1.93～3.1、三氧化二铝0.21～0.39％、三氧化二铁0.05～0.08％、氧化钙38.56～38.95％、氧化镁1.54～1.79％、三氧化硫48.53～51.23％；
烟煤的按照质量百分比计的组成如下：水2.56～2.62％、灰分7.92～9.82％、挥发分26.03～28.56％、固定碳57.47～58.81％、三氧化二铁3.21～4.53％。
2.根据权利要求1所述的低碱度白色硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述低碱度白色硫铝酸盐水泥的比表面积大于400m2/Kg。
3.根据权利要求2所述的低碱度白色硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述低碱度白色硫铝酸盐水泥的比表面积为430～500m2/Kg。
4.根据权利要求1所述的低碱度白色硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述低碱度白色硫铝酸盐水泥的碱度小于10.5。
5.根据权利要求1所述的低碱度白色硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述改性添加物的长度为13～15cm。
6.如权利要求1～5中任意一项所述的低碱度白色硫铝酸盐水泥的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
按照碱度系数0.9～0.98、铝硫比3.5～6.5、硅铝比3.0～6.0进行配料制备所述生料；煅烧所述生料以制备所述熟料，将所述熟料与剩余的原料混合。
7.根据权利要求6所述的低碱度白色硫铝酸盐水泥的制作方法，其特征在于，煅烧所述生料的温度为1300～1400℃，且在煅烧过程中去除了还原性气体。
8.根据权利要求7所述的低碱度白色硫铝酸盐水泥的制作方法，其特征在于，所述生料在煅烧之前，进行预热干燥脱水，优选地，预热的温度为300～500℃。
9.根据权利要求1所述的低碱度白色硫铝酸盐水泥的制作方法，其特征在于，所述生料经过煅烧之后，通过与冷空气进行热交换淬冷。
10.一种隔墙板，其特征在于，采用如权利要求1～5中任意一项所述的低碱度白色硫铝酸盐水泥制作而成。
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