CN110316986A

CN110316986A - 一种镁基胶凝材料及其制备方法

Info

Publication number: CN110316986A
Application number: CN201910772430.8A
Authority: CN
Inventors: 孙健; 谷向民; 马金龙; 王敏; 崔博; 吕新锋; 殷学宇
Original assignee: Shandong Lu Building Materials Co Ltd
Current assignee: Shandong Lu Building Materials Co Ltd
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2019-10-11

Abstract

本发明提供一种装配式建筑部品用新型胶凝材料，所述新型镁基胶凝材料主要由70‑85份超细矿粉、3‑15份轻烧白云石、3‑15份脱硫石膏、5‑10份外加剂组成，具体制备方法是：先将普通矿粉分选至比表面积≥700m²/Kg实现超细活化，与轻烧白云石、烘干的电厂脱硫石膏、外加剂混合粉磨至比表面积≥400m²/Kg制备而成。本发明所涉及的新型镁基胶凝材料，与现有技术相比，本发明的优点在于：首次利用轻烧白云石作为钙质胶凝材料的镁基改性组份，利用超细活化提高胶凝材料的早期活性，提高了早期强度，减少了水泥用量，消纳了工业固废资源，降低了生产成本，节能减排和经济效益突出。

Description

一种镁基胶凝材料及其制备方法

技术领域

本发明属于水泥化工领域，具体涉及一种镁基胶凝材料及其制备方法。

背景技术

随着国内电力行业、化工、钢铁等行业的发展，工业固体废弃物也大量伴生，对环境造成巨大压力。近年来随着矿渣资源化技术的发展，矿渣利用率逐步提高，但是脱硫石膏资源化应用的任务仍然比较艰巨。据统计仅2015年火电厂脱硫石膏产量就超过了7000万吨，因此脱硫石膏的大规模资源化合理利用成为当下的研究重点。

近年来，国家大力推广装配式建筑产业的发展，目前全国已有30 多个省市出台了装配式建筑专门的指导意见和相关配套措施，越多越多的市场主体进入到装配式建筑行业领域中。但是装配式建筑部品在实际生产过程中普遍存在脱模时间长、后期强度增长乏力、材料成本高、生产效率低等问题，急需成本低、性能好、效率高的新型建筑胶凝材料。

建筑产业节能环保开发已成为资源循环利用的热点，其既可以消纳工业固体废弃物又能降低水泥熟料用量实现节能减排成为行业内的趋势。一方面是大量固废物的堆存污染环境造成矿产资源的浪费，一方面是建材行业急需大量的矿产资源，如何解决这些问题开发新型建材迫在眉睫。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的是利用超细矿粉、轻烧白云石、脱硫石膏各自的特点进行复合使用，制备一种以矿粉、轻烧白云石、脱硫石膏等为主体的装配式建筑部品用新型镁基改性胶凝材料，提高材料的早期强度，减少水泥用量，消纳工业固废资源，减少矿产资源开采，实现节能减排、降低成本、保护环境。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种镁基胶凝材料，所述镁基胶凝材料包括以下重量百分数的原料制成：超细矿粉70%-85%、轻烧白云石3%-15%、电厂脱硫石膏3%-15%、外加剂5%-10%。

进一步地，所述镁基胶凝材料包括以下重量百分数的原料制成：超细矿粉70%-80%、轻烧白云石5%-15%、脱硫石膏5%-15%、外加剂5%-10%。

进一步地，所述超细矿粉为S95级矿粉经超细分级机分选至比表面积≥700m²/Kg。

进一步地，所述轻烧白云石各成分质量含量分别为氧化钙60%-75%、氧化镁18%-35%、氧化硅2%-5%、氧化铁0.2%-0.4%、氧化铝0.3%-0.9%。

进一步地，所述电厂脱硫石膏为三氧化硫含量大于40%。

进一步地，所述外加剂选自以下重量百分数成分中的一种或两种：2-5份的水泥熟料，2-5份的硫酸钠，1-3份的硝酸钙/氯化钠/早强型聚羧酸粉剂。

本发明还提供一种上述镁基胶凝材料的制备方法，其特征在于先将普通矿粉分选至比表面积≥700m²/Kg，与轻烧白云石、烘干的电厂脱硫石膏、外加剂混合粉磨至比表面积≥400m2/Kg，得到一种灰白色细粉状材料。

本发明所述新型镁基胶凝材料，主要化学成分包括氧化钙、氧化镁、氧化硅、氧化铝、氧化铁、三氧化硫等，无毒、无害。

如上所述，本发明的镁基胶凝材料，具有以下有益效果：原料主要采用超细矿粉、轻烧白云石、电厂副产脱硫石膏等作为原料，实现了工业固废物的综合利用，变废为宝，性价比高；首次利用轻烧白云石作为胶凝材料的镁基改性组份，提高了早期强度，减少了水泥用量，消纳了工业固废资源，降低了生产成本；采用矿粉超细活化，增大了矿粉水化活性点，显著提高了早期强度；材料无毒无害，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，以下各实施例所述百分数均为重量百分数。

实施例1

将60%的超细矿粉、15%的轻烧白云石、15%的烘干脱硫石膏、10%的外加剂(5%的水泥熟料，4%的硫酸钠，1%的硝酸钙)混合粉磨至比表面积≥400m²/Kg，得到一种新型镁基胶凝材料。将上述新型胶凝材料按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》制成40mm×40mm×160mm的标准试件试样1。

实施例2

将65%的超细矿粉、15%的轻烧白云石、15%的烘干脱硫石膏、5%的外加剂(2%的水泥熟料，2%的硫酸钠，1%的硝酸钙)混合粉磨至比表面积≥400m²/Kg，得到一种新型镁基胶凝材料。将上述新型胶凝材料按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》制成40mm×40mm×160mm的标准试件试样2。

实施例3

将70%的超细矿粉、10%的轻烧白云石、14%的烘干脱硫石膏、6%的外加剂(2%的水泥熟料，3%的硫酸钠，1%的硝酸钙)混合粉磨至比表面积≥400m²/Kg，得到一种新型镁基胶凝材料。将上述新型胶凝材料按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》制成40mm×40mm×160mm的标准试件试样3。

实施例4

将75%的超细矿粉、10%的轻烧白云石、9%的烘干脱硫石膏、6%的外加剂(2%的水泥熟料，3%的硫酸钠，1%的硝酸钙)粉磨至比表面积≥400m²/Kg，得到一种新型镁基胶凝材料。将上述新型胶凝材料按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》制成40mm×40mm×160mm的标准试件试样4。

实施例5

将80%的超细矿粉、10%的轻烧白云石、4%的烘干脱硫石膏、6%的外加剂(2%的水泥熟料，3%的硫酸钠，1%的硝酸钙)粉磨至比表面积≥400m²/Kg，得到一种新型镁基胶凝材料。将上述新型胶凝材料按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》制成40mm×40mm×160mm的标准试件试样5。

实施例6

将85%的超细矿粉、5%的轻烧白云石、4%的烘干脱硫石膏、6%的外加剂(2%的水泥熟料，3%的硫酸钠，1%的硝酸钙)粉磨至比表面积≥400m²/Kg，得到一种新型镁基胶凝材料。将上述新型胶凝材料按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》制成40mm×40mm×160mm的标准试件试样6。

将上述试样1、2、3、4、5、6和32.5水泥对比样，按照装配式混凝土板材生产线胶凝材料模拟试验条件放入温度为50±1 ℃的沸煮箱内养护8小时，进行力学性能实验。测试结果见表1。

表1 新型镁基胶凝材料试样力学性能结果

实例	脱模时间/h	抗压强度/MPa	抗折强度/MPa
				32.5水泥	8	7.1	2.2
实施例1	8	8.1	2.6
				实施例2	8	8.6	2.8
实施例3	8	9.3	3.9
				实施例4	8	9.8	4.3
实施例5	8	9.7	4.5
				实施例6	8	8.1	2.5

表1结果显示，在8小时脱模条件下上述实施例1-6胶凝材料具有较好的物理性能。这是因为矿粉超细活化使得矿渣中玻璃体活性点充分暴露，且采用碱和硫酸盐复合激发，极大地促进其水化速度；同时利用轻烧白云石中的氧化镁与硫酸盐形成硫氧镁水泥结构协同超细矿粉水化，提高了早期强度。其中，实施例3-5的材料相对其他实施例和32.5水泥性能更为优越。

为进一步验证材料的性能，将上述试样3、4、5和32.5水泥对比样按照GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的规定：在标准养护条件下（20±1 ℃、相对湿度为90%以上）养护至规定的龄期，分别测定其3d和28d物理性能。测试结果见表2。

表2新型镁基胶凝材料试样力学性能结果

实例	3d抗压强度/MPa	28d抗压强度/MPa
			32.5水泥	17.1	39.8
实施例3	24.3	47.7
			实施例4	26.6	49.1
实施例5	26.2	48.3

表2结果显示，实施例3、4、5的胶凝材料完全超过32.5水泥的物理性能，特别是早期强度提高40%以上，在装配式混凝土板材生产线中可以完全替代水泥，具有显著的性能优势和成本优势，节能减排、降低成本、保护环境作用明显。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种镁基胶凝材料，其特征在于所述镁基胶凝材料包括以下重量百分数的原料制成：超细矿粉70%-85%、轻烧白云石3%-15%、电厂脱硫石膏3%-15%、外加剂5%-10%。

2.根据权利要求1所述的镁基胶凝材料，其特征在于所述镁基胶凝材料包括以下重量百分数的原料制成：超细矿粉70%-80%、轻烧白云石5%-15%、脱硫石膏5%-15%、外加剂5%-10%。

3.根据权利要求1所述的镁基胶凝材料，其特征在于所述超细矿粉为S95级矿粉经超细分级机分选至比表面积≥700m²/Kg。

4.根据权利要求1所述的镁基胶凝材料，其特征在于所述轻烧白云石各成分质量含量分别为氧化钙60%-75%、氧化镁18%-35%、氧化硅2%-5%、氧化铁0.2%-0.4%、氧化铝0.3%-0.9%。

5.根据权利要求1所述的镁基胶凝材料，其特征在于所述电厂脱硫石膏为三氧化硫含量大于40%。

6.根据权利要求1所述的镁基胶凝材料，其特征在于所述外加剂选自以下重量百分数成分中的一种或两种：2-5份的水泥熟料，2-5份的硫酸钠，1-3份的硝酸钙/氯化钠/早强型聚羧酸粉剂。

7.根据权利要求1所述的镁基胶凝材料的制备方法，其特征在于先将普通矿粉分选至比表面积≥700m²/Kg，与轻烧白云石、烘干的电厂脱硫石膏、外加剂混合粉磨至比表面积≥400m²/Kg，得到一种灰白色细粉状材料。