CN115448619A - 一种适用于白色硅酸盐水泥的混合材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于白色硅酸盐水泥的混合材及其制备方法，所述混合材包括以下质量份的各组分：锂渣20‑30份、生石灰5‑10份、钙盐外加剂3‑6份、速凝剂10‑20份、引泡剂5‑10份。本发明的混合材将多种原料有机组合，适用于制备白色硅酸盐水泥，可以在丰富产品外观的同时，提高其白度和使用性能，缩短凝结时间，提高抗压强度，因此具有很好的市场推广前景。

Description

一种适用于白色硅酸盐水泥的混合材及其制备方法
技术领域
本发明涉及水泥材料技术领域，具体而言，涉及一种适用于白色硅酸盐水泥的混合材及其制备方法。
背景技术
白色硅酸盐水泥是指由氧化铁含量少的白色硅酸盐水泥熟料、适量石膏及混合材料磨细制成的水硬性胶凝材料，简称白水泥。白色硅酸盐水泥拥有较高的白度、色泽明亮、强度高的特点，主要用于建筑物的装饰，如地面、楼梯、台阶、外墙饰面，彩色水刷石和水磨石制造，饰面砂浆、斩假石、水泥拉毛工艺，大理石及瓷砖镶贴，混凝土雕塑工艺制品等。
白色硅酸盐水泥作为装饰材料，白度是评价其质量好坏的重要指标，如何提高白度也是白色硅酸盐水泥研究的主要方向，但对于水泥的使用性能研究较少。另外白色硅酸盐水泥其实还具有很强的可塑性，如果能改变白色硅酸盐水泥凝固后的外观机理，就能提高水泥产品的设计品质。但这种改变往往会影响水泥的凝结时间、抗压强度等性能，因此提供一种能够丰富产品外观，同时提高白色硅酸盐水泥使用性能的混合材具有重要的现实意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是如何改变白色硅酸盐水泥凝固后的外观机理，丰富产品外观，以及如何提高白色硅酸盐水泥的使用性能。
本发明提供一种适用于白色硅酸盐水泥的混合材，包括以下质量份的各组分：锂渣20-30份、生石灰5-10份、钙盐外加剂3-6份、速凝剂10-20份、引泡剂5-10份。
本发明的混合材将多种原料有机组合，适用于制备白色硅酸盐水泥，可以在丰富产品外观的同时，提高其白度和使用性能，缩短凝结时间，提高抗压强度，因此具有很好的市场推广前景。
本发明的混合材中加入引泡剂，可以使白色硅酸盐水泥表面产生气孔效果，改变了水泥凝固后的外观机理，增加了产品的选择丰富度；锂渣具有很高的活性，有利于提高白色硅酸盐水泥力学性能和耐久性；生石灰用于调整锂渣的碱度，以提高水泥强度；钙盐外加剂可以改善磨粉效果；速凝剂用于缩短白色硅酸盐水泥的凝固时间。
进一步地，所述引泡剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠。上述引泡剂的加入可以使白色硅酸盐水泥表面布满气孔，且不会影响白度。
进一步地，所述速凝剂为偏铝酸钠。偏铝酸钠可以大幅提高白色硅酸盐水泥的凝固速度，且不会影响强度，因此是一种适宜的混合材料。
进一步地，所述钙盐外加剂为氯化钙。加入氯化钙除了可以改善锂渣的磨粉效果，还可以提高碱性。
进一步地，所述锂渣主要包括以下质量份的各组分：二氧化硅40-50份、氧化铝20-25份、氧化钙1-3份、氧化钾2-4份、氧化钠6-15份。锂渣含有大量的无定形SiO2，能够强烈吸附水泥熟料水化后产生的Ca(OH)2，进而发生二次反应，生成水化硅酸钙，加速水泥硬化。
进一步地，所述锂渣的比表面积为320-360m2/kg。锂渣的比表面积略大于水泥的比表面积，可以使水化反应更加充分。
进一步地，所述锂渣的80μm筛余率小于1％。控制锂渣的细度，使得水化反应由表面到颗粒中心的速度加快，缩短水泥凝固时间。
本发明还提供一种适用于白色硅酸盐水泥的混合材的制备方法，包括以下步骤：
按质量称取各原料组分；
将锂渣、生石灰和钙盐外加剂混合球磨，得到石灰改性锂渣；
将速凝剂、引泡剂和石灰改性锂渣混合，得到适用于白色硅酸盐水泥的混合材。
本发明的制备方法先将锂渣、生石灰和钙盐外加剂混合，由石灰激发锂渣活性，得到石灰改性锂渣，石灰遇水反应生成氢氧化钙，与锂渣溶出的活性二氧化硅和氧化铝发生火山灰反应，由此可以提高白色硅酸盐水泥的抗压强度。
进一步地，锂渣与其他原料混合前先预处理，将锂渣在0.5-1mol/L的氯化铝溶液中浸泡12-24h，再烘干磨粉。锂渣在氯化铝溶液中浸泡可以激发活性，机械磨粉后，氯离子激发效果增强，该步骤可以实现物理活化和化学活化双重效果，有利于提高白色硅酸盐水泥产品的强度。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中适用于白色硅酸盐水泥的混合材的制备方法的流程图；
图2是本发明实验例中实验样品的表面外观图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。需要说明的是，以下各实施例仅用于说明本发明的实施方法和典型参数，而不用于限定本发明所述的参数范围，由此引申出的合理变化，仍处于本发明权利要求的保护范围内。
需要说明的是，在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明的具体实施方式提供一种适用于白色硅酸盐水泥的混合材，其与水泥熟料和石膏混合后可以得到白色硅酸盐水泥。该混合材包括以下质量份的各组分：锂渣20-30份、生石灰5-10份、钙盐外加剂3-6份、速凝剂10-20份、引泡剂5-10份。其中锂渣具有很高的活性，有利于提高白色硅酸盐水泥力学性能和耐久性；生石灰用于调整锂渣的碱度，以提高水泥强度；钙盐外加剂可以改善磨粉效果；速凝剂用于缩短白色硅酸盐水泥的凝固时间；引泡剂可以使白色硅酸盐水泥表面产生气孔效果，改变了水泥凝固后的外观机理，增加了产品的选择丰富度。
在本发明的具体实施方式中，锂渣主要包括以下质量份的各组分：二氧化硅40-50份、氧化铝20-25份、氧化钙1-3份、氧化钾2-4份、氧化钠6-15份。锂渣的比表面积为320-360m2/kg，方孔筛筛余小于1％。锂渣含有大量的无定形SiO2，能够强烈吸附水泥熟料水化后产生的Ca(OH)2，进而发生二次反应，生成水化硅酸钙，加速水泥硬化；且锂渣的比表面积略大于水泥的比表面积，可以使水化反应更加充分；锂渣的细度小，使得水化反应由表面到颗粒中心的速度加快，缩短水泥凝固时间。
在本发明的具体实施方式中，引泡剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠，引泡剂的加入可以使白色硅酸盐水泥表面布满气孔，且不会影响白度；速凝剂为偏铝酸钠，其可以大幅提高白色硅酸盐水泥的凝固速度，且不会影响强度；钙盐外加剂为氯化钙，可以同时提高锂渣的磨粉效果和活性。
结合图1所示，上述适用于白色硅酸盐水泥的混合材的制备方法包括以下步骤：
S1、按质量称取各原料组分；
S2、将锂渣在0.5-1mol/L的氯化铝溶液中浸泡12-24h，再烘干磨粉，得到活化锂渣；
S3、将活化锂渣、生石灰和钙盐外加剂混合球磨，得到石灰改性锂渣；
S4、将速凝剂、引泡剂和石灰改性锂渣混合，得到适用于白色硅酸盐水泥的混合材。
上述方法操作简单，实现了锂渣物理活化和化学活化双重效果，有利于提高白色硅酸盐水泥产品的强度。制备得到的混合材将多种原料有机组合，适用于制备白色硅酸盐水泥，可以在丰富产品外观的同时，提高其白度和使用性能，缩短凝结时间，提高抗压强度，因此具有很好的市场推广前景。
下面结合具体实施例对本发明提供的低碳混凝土管片进行详细的说明。
以下实施例所用锂渣来自于江西赣锋锂业有限公司，比表面面积为335m2/kg，80μm筛余率为0.5％，化学成分主要含有二氧化硅48w％、氧化铝21w％、氧化钙2w％、氧化钾3w％、氧化钠11w％；所用矿粉为武汉武新公司S95级矿粉，化学成分主要含有二氧化硅34w％、氧化铝17w％、氧化钙40w％、氧化镁7w％。
实施例1
称取锂渣20g、生石灰5g、氯化钙5g、偏铝酸钠10g、十二烷基硫酸钠8g。
将锂渣、生石灰和氯化钙混合球磨20min，得到石灰改性2锂渣。将偏铝酸钠、十二烷基硫酸钠和石灰改性锂渣均匀混合，得到混合材。
实施例2
称取锂渣30g、生石灰10g、氯化钙3g、偏铝酸钠15g、十二烷基硫酸钠10g。
将锂渣、生石灰和氯化钙混合球磨20min，得到石灰改性锂渣。将偏铝酸钠、十二烷基硫酸钠和石灰改性锂渣均匀混合，得到混合材。
实施例3
称取锂渣26g、生石灰6g、氯化钙6g、偏铝酸钠12g、十二烷基磺酸钠8g。
将锂渣、生石灰和氯化钙混合球磨30min，得到石灰改性锂渣。将偏铝酸钠、十二烷基磺酸钠和石灰改性锂渣均匀混合，得到混合材。
实施例4
称取锂渣25g、生石灰7g、氯化钙5g、偏铝酸钠15g、十二烷基磺酸钠6g。
将锂渣在0.5mol/L的氯化铝溶液中浸泡12h，再烘干磨粉，得到活化锂渣。将活化锂渣、生石灰和氯化钙混合球磨30min，得到石灰改性锂渣。将偏铝酸钠、十二烷基磺酸钠和石灰改性锂渣均匀混合，得到混合材。
实施例5
称取锂渣28g、生石灰9g、氯化钙6g、偏铝酸钠20g、十二烷基磺酸钠7g。
将锂渣在1mol/L的氯化铝溶液中浸泡24h，再烘干磨粉，得到活化锂渣。将活化锂渣、生石灰和氯化钙混合球磨30min，得到石灰改性锂渣。将偏铝酸钠、十二烷基磺酸钠和石灰改性锂渣均匀混合，得到混合材。
对比例1
称取矿粉30g、偏铝酸钠10g、十二烷基硫酸钠8g。
将矿粉、偏铝酸钠、十二烷基磺酸钠均匀混合，得到混合材。
对比例2
称取锂渣30g、偏铝酸钠10g、十二烷基磺酸钠10g。
将锂渣、偏铝酸钠、十二烷基磺酸钠均匀混合，得到混合材。
对比例3
称取锂渣20g、矿粉20g。
将锂渣、矿粉均匀混合，得到混合材。
实验例
将实施例1-5和对比例1-3制得混合材与白色硅酸盐水泥熟料按质量比1:4进行混合，得到8种白色硅酸盐水泥成品，将水泥成品进行密封干燥处理，得到8组实验样品。
观察实验样品的外观，样品1的表面外观如图2所示；并对实验样品进行凝结时间检测(CB/T1346-2001)、强度检测(GB/T17671-1999)和白度检测(GB/T2015-2005)，结果如下表1所示。
表1实验样品测试结果
Figure BDA0003808462740000061
Figure BDA0003808462740000071
根据实验结果可知，混合材中具有引泡剂则白色硅酸盐水泥样品的表面会生产气孔，形成新的表面肌理，但抗折强度和抗压强度略有下降；锂渣经过石灰改性可以提高活性，具有比矿粉更优的改善白色硅酸盐水泥力学性能和凝结性能的效果；锂渣浸泡处理后活性更高，能进一步提升水泥力学性能，缩短凝结时间；偏铝酸钠的加入可以显著缩短水泥初凝时间和终凝时间，且不影响力学性能和白度。
虽然本发明的公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员应该知道，在不脱离本发明公开范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种适用于白色硅酸盐水泥的混合材，其特征在于，包括以下质量份的各组分：锂渣20-30份、生石灰5-10份、钙盐外加剂3-6份、速凝剂10-20份、引泡剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的适用于白色硅酸盐水泥的混合材，其特征在于，所述引泡剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠。
3.根据权利要求1所述的适用于白色硅酸盐水泥的混合材，其特征在于，所述速凝剂为偏铝酸钠。
4.根据权利要求3所述的适用于白色硅酸盐水泥的混合材，其特征在于，所述钙盐外加剂为氯化钙。
5.根据权利要求1所述的适用于白色硅酸盐水泥的混合材，其特征在于，所述锂渣主要包括以下质量份的各组分：二氧化硅40-50份、氧化铝20-25份、氧化钙1-3份、氧化钾2-4份、氧化钠6-15份。
6.根据权利要求5所述的适用于白色硅酸盐水泥的混合材，其特征在于，所述锂渣的比表面积为320-360m2/kg。
7.根据权利要求6所述的适用于白色硅酸盐水泥的混合材，其特征在于，所述锂渣的80μm筛余率小于1％。
8.一种如权利要求1-7任一所述的适用于白色硅酸盐水泥的混合材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按质量称取各原料组分；
将锂渣、生石灰和钙盐外加剂混合球磨，得到石灰改性锂渣；
将速凝剂、引泡剂和石灰改性锂渣混合，得到适用于白色硅酸盐水泥的混合材。
9.根据权利要求8所述的适用于白色硅酸盐水泥的混合材的制备方法，其特征在于，锂渣与其他原料混合前先预处理，将锂渣在0.5-1mol/L的氯化铝溶液中浸泡12-24h，再烘干磨粉。
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