CN116924734A - 水泥与土或粘土改性制备石材的方法 - Google Patents
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Abstract
水泥与土或粘土改性制备石材的方法，属于土木工程技术领域，通过水泥土变以实现去腐蚀、土改性、土变石、石耐久，提高现有水泥的质量，扩大水泥的应用范围，不仅最大限度地利用矿渣、粉煤灰等活性混合材料，而且最大限度地利用以粘土资源为主要原料制备有用的低强度水泥土石。本发明包括以下步骤：1）、原料的选择和制备；2）、原料的配制；3）、向配制的原料中加入水，水泥（符合国标的以硅酸盐水泥为代表的各种常用水泥和各种无熟制水泥）、活性混合材料除自身水化、水解反应外，还使粘土改性变石和土变石，制得石性材料。可广泛用于基础、水利、生态环境、免烧结土变石、修补、注塑、模塑，提高现有水泥质量，扩大了应用范围。
Description
技术领域
本发明属于土木工程及材料技术领域，具体涉及的是一种水泥与土或粘土改性制备石材的方法。
背景技术
现有技术中，石灰土、三合土中仅有少量活性成分，其中SiO2、Al2O3和Ca(OH)2反应生成少量水硬性生成物，可广泛用于建筑物的基础或者道路的基层。
现有技术中指出：水泥、水泥混凝土及其制品中需要严格限制泥土的含量，而且一系列的国家标准中均规定：泥土含量需尽量少，如不含则更优。如：水泥混凝土中，泥和泥块的含量应分别小于2.0％～5.0％、1.0％～3.0％。
现有技术中还指出，“粘土”有物理吸附、化学吸附和离子交换的能力，可以作为廉价的吸附剂使用。
现有技术存在的技术问题是：
①、石灰土、三合土等仅能少量硬化，生成少量的水硬性生成物；
②、水泥及其制品和水泥混凝土中严格限制泥、泥土的含量；
③、土是世界上最多、最廉价、用途最广泛的资源，现有技术仅把粘土、天然土壤作为吸附剂使用，忽视了粘土在吸附的基础上和水泥活性混合材料所进行的离子吸附和交换作用，而且交换后的离子还会继续进行多种反应。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，通过水泥土变以实现去腐蚀、土改性、土变石、石耐久，制造水泥土石新材料，并提高现有水泥的质量，扩大水泥的应用范围，不仅最大限度地利用矿渣、粉煤灰等活性混合材料，而且最大限度地利用以粘土资源为主要原料制备有用的低强度水泥土石，本发明提供一种水泥与土或粘土改性制备石材的方法，即粘土改性变石和不改性的土变石。
本发明依据的原理是：粘土、土是极其复杂的、多种矿物的混合体，在本发明中，利用粘土能吸附、交换离子的特性，交换后的离子是“活”离子，不是无活性的“死”离子，“活”离子进一步继续连环反应，直至成为石性的材料，利用多因素、多成分组成的混合体的多种反应，而不是现有技术的单一反应。选制去腐蚀、加足量活性混合材料的硅酸盐水泥(代表常用12种硅酸盐水泥、水泥厂生产的硅酸盐水泥或者无熟料水泥)，与粘土，或者含粘土为主的天然土壤、黄土、黑土、红土、泥及泥块，或者酸性、碱性、中性或者经无机酸改性的粘土，特点是活性Al2O3产生的路易斯酸改性粘土同时进行多种反应，依需制成不同用途的水泥土石。本发明制得的产品也不同于水泥混凝土，它无砂、无石、无集料，也就无界面，无粘接力下降，也就不会产生因为膨胀系数不同而产生变化和碱—集料反应。
根据具有相同、相似晶格离子的粒子间界面离子相溶、相吸附、相交换的特点，水泥选择和利用加足量活性混合材料与去腐蚀的硅酸盐水泥(代表12中常用水泥和无熟制水泥)，活性混合材料被水泥激活，均含大量的活性Al2O3和活性SiO2。粘土、土也是利用了含水铝硅酸盐矿物和含水硅酸盐矿物的特性，依需选择和组配，以适宜的水泥和粘土、土适宜的比例、适宜的工艺混匀、加水、压实，粒子的界面之间必然因相同、相似、相溶、相吸附和相互交换离子，产生多种反应，混凝成有用的耐水石材。此处需要特别指出的是：利用被激活的活性Al2O3产生的表面酸(路易斯酸)使粘土改性(或其他无机酸使粘土改性)，改性后的粘土不是仅有的单一反应，而且有很大的吸附和交换量，从而和水泥进行多种反应，变成耐水的石材。
本发明制得的产品也不同于现有水泥石和水泥及其制品，它的土含量最高可占全部质量的70％～80％，制成低强度的水泥土石，从而实现本发明的目的。本发明通过以下技术方案予以实现：
水泥与土或粘土改性制备石材的方法，其中：
采用足量添加活性混合材料(土木工程材料学，P60,5.1硅酸盐水泥，表5-2，GB175-2007)、去腐蚀的硅酸盐水泥、无熟料水泥和粘土改性制备石材，或者采用未改性的土和水泥反应制备石材；
1)、组方特征：均含具有相同、相似晶格离子的粒子成分组成，均含硅酸盐、硅铝酸盐或铝硅酸盐物质，也都含有不同程度的杂质成分和腐蚀物；
2)、化学特征：由于多种物质、多种成分组成，必然有多种反应，主要是活性混合材料受水泥等激发产生的活性Al2O3产生的表面酸——Lewis酸(即路易斯酸)，使粘土改性，由此产生的系列多种反应；水泥、活性混合材料和粘土间产生的多种吸附、多种反应；
3)、工艺特征：
单组分：水泥厂生产的水泥土；
双组份：水泥厂生产、加足量活性混合材料与去腐蚀或者不去腐蚀的硅酸盐水泥，组成A组、B组，现场加入适量粘土，经混均加水，压制养护成石；
4)、产品特征：全部或大部生成不同强度的、耐久性强的水硬性水泥土石，制成有用石材。
进一步的，所述未改性的土具体包括：
1)、不用改性的天然活性混合材料：烧结粘土或者硅藻土；
2)、具有刚性晶格的、不能改性的陶土或者高岭土；
3)、不适合改性的砂土或者高杂质含量的土。
水泥与土或粘土改性制备石材的方法，包括以下步骤：
S1、原料的选择：
(一)、选择或制备去腐蚀的纯净硅酸盐水泥：
选择常用硅酸盐水泥记载在教科书《土木工程材料学》第66页表5-2所列的12种：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、彩色硅酸盐水泥、道路硅酸盐水泥、路面混凝土面硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、砌筑硅酸盐水泥。表中所列各种腐蚀因素：MgO、氧化硫、Cl—、游离CaO、Na2O……有关指标要严格控制，并尽量降低，因为水泥和活性混合材料除自身水化反应外，还要与粘土反应，而粘土有许多未知成分和未知的有害成分，所以需要尽量降低水泥中的有害成分，活性混合材料要尽量复合利用和加大用量，用足够的活性混合材料吸收利用土中的有害成分，并利用活性混合材料与粘土及各种无熟制水泥反应；活性混合材料被多种激发剂激发的无熟料水泥，例如：活性混合材料和石灰、石膏混合激发，活性混合材料和石灰、硅酸盐水泥熟料混合激发，活性混合材料被硫酸盐水泥二水石膏、半水石膏混合激发，活性混合材料被硅酸盐水泥混合激发；
1)、硅酸盐水泥生料、熟料(如石灰质、粘土质、铁粉、石膏、活性混合材料)和添加料均要选有害成分含量符合国家标准的材料，并且有害成分MgO、SO2、Cl—、游离CaO及Na2O的含量符合国标要求；
2)、选择水化产物中Ca(OH)2含量较低的水泥以及CaSO4含量低于4％的抗硫酸盐水泥；
3)、不选择海水、污水或者废水侵蚀的原料，并且不选择软水长期侵蚀的原料；
4)、环境因素及贮藏、运输环节防止粉尘、污物等有机、无机有害物的混入；
5)、防止各种酸、碱、盐和含N、S、O、Cl的有害气体、化合物的混入；
(二)、粘土、土的选择：
粘土是含长石、云母的岩石经风化而成的多种矿物的混合体，其中包括粘土、粘土矿物和杂质矿物，粘土矿物是具有层状结构的含水铝酸盐矿物、含水硅酸盐矿物的总称，包括高岭土、蒙脱石等，杂质矿物含石英、长石、云母、碳酸盐、铁、钒的氧化物及有机物等杂质；
粘土(粒径小于0.075mm)、淤泥、石屑等粉状物统称为泥，块状的粘土、淤泥统称为粘土块。粘土是含有一定晶体结构的天然矿物，粘土按结构特点可分为三类：
①有膨胀晶格的层状矿物，以蒙脱土为代表；蒙脱土有钠质和钙质两种，经酸改性或活性Al2O3产生的表面酸改性的蒙脱土的离子交换容量可达：74～140mmol·(100g)—1；
②纤维状结构的矿物，以海泡石、凹凸棒土为代表，经无机酸改性或者路易斯酸改性后，海泡石的离子交换容量可达：20～45mmol·(100g)—1；
③刚性晶格的层状矿物，以陶土、高岭土为代表，虽不能改性，但因其具有吸附性，可选用、试用；
选择以下粘土中的一种或多种：
1)、具有膨胀晶格的层状矿物；
2)、具有纤维状结构的粘土；
3)、天然粘土或者天然土壤：
a、天然的活性混合材料：烧粘土、硅藻土；
b、以含粘土为主的、呈酸性、中性或者碱性的天然土壤、黄土、黑土或者红土；
c、以含粘土为主未经污染的泥、泥块；
d、非耕作层、非苗木作物生长层的原始粘土；
少数土不用、慎用：
a、不用作物生长表层土；
b、不用江、河、湖、海水长期浸蚀的土，不用污水、废水浸蚀的土；
c、不用高活性矿物SiO2的分化土，不用高碳酸盐的分化土；
d、少用砂土、砂壤土；
S2、原料的配制：向步骤S1选择的加足量活性混合材料的去腐蚀硅酸盐水泥和粘土、土的重量比为：1:(1～3)；
S3、向步骤S2配制的原料中加入水，掺足量活性混合材料去腐蚀的硅酸盐水泥和粘土改性变石，反应使粘土改性并相互反应变石，纯净硅酸盐水泥、活性混合材料除自身水化、水解反应外，还有和粘土相互吸附反应、变化，原料反应如下：
①、基本反应：
a、混凝反应(依据教科书《土木工程材料学》)：硅酸盐水泥水化及熟料矿物的水化反应：
2(3CaO·SiO2)+6H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2；
2(2CaO·SiO2)+4H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2；
3CaO·Al2O3+mH2O→3CaO·Al2O3·6H2O；
4CaO·Al2O3·Fe2O3+mH2O→3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O；
并且，利用粘土以及少量活性SiO2、Al2O3代换Na+质土、Ca2+质土中的Na+、Ca2+；
以上水泥水化反应后主要的产物为：水化硅酸钙Ca(C-S-H)约占70％，Ca(OH)2约占20％，水化硫铝酸钙Ca(AFt与AFm)约占7％。
因为有以上反应，激发活性混合材料的水化硬化反应，即活性SiO2、Al2O3和水泥混合激发反应，依据教科书《土木工程材料学》：
xCa(OH)2+SiO2+(m-x)H2O＝xCaO·SiO2·mH2O；
yCa(OH)2+nAl2O3+(n-y)H2O＝yCaO·Al2O3·nH2O；
b、粘土改性变石反应：
以上两组反应过程的各种活性成分、反应完成后的生成物和粘土以及以粘土为主的各种泥土中的活性成分的多种因素、多种吸附、多种反应组成的混凝反应：
1)、经无机酸或者活性Al2O3在水溶液中产生的路易斯酸处理粘土改性反应，除去部分或者全部Ca、Mg、Fe、Al等氧化物；
2)、交换后含有H+和Al3+的蒙脱土吸附性最好，通过化学反应除去含N、S、O化合物；
3)、粘土结构吸附和交换，通过路易斯酸作用使粘土表面酸度和比表面积增大；
其间可交换的离子被H+取代并使晶格膨胀，提高吸附和交换离子的能力，使蒙脱土可达74～140mmol(100g)-1，海泡石可达20～45mmol(100g)-1，因而引起多种反应；
c、活性混合材料利用被水泥激活的活性Al2O3吸附水生成路易斯酸和羟基，进而酸改性粘土，本发明利用生成的表面酸——路易斯酸使粘土改性，羟基也利于粘土改性、石化；
Al2O3产生表面酸改性粘土，或者粘土先经含适量无机酸水溶液改性，且不含残留余酸，否则和水泥产生剧烈反应。
主要利用酸改性后蒙脱土、海泡石，尤其是粘土吸附和交换离子特性，通过水泥、活性混合物料和改性粘土，它们之间相互进行离子吸附交换、转移和共有，使改性粘土中离子晶体数量增加，表面羟基浓度和表面电荷增加；
②、硅酸盐水泥和活性混合物料的水化水解反应，生成硅酸盐凝胶；
③、硅酸盐水泥：活性混合材料水化反应生成的Ca(OH)2和粘土中少量活性成分SiO2、Al2O3生成少量水硬性生成物。
综上所述，本发明中粘土改性的原理如下：
1、硅藻土、烧粘土属于活性混合材料，不用改性即可使用；
2、具有刚性晶格的、不能改性的陶土或者高岭土；
3、不适合改性的砂土或者高杂质含量的土；
4、以蒙脱土、海泡石为代表的、能吸附和交换离子的，用无机酸改性。本发明中酸改性粘土可使用适宜种类、浓度和方法改性的无机酸。本发明中利用了活性混合材料中被激活的活性Al2O3和H2O反应产生的表面酸——Lewis酸(路易斯酸)，使能改性的蒙脱土、海泡石改性；与此同时，利用产生的活性Al2O3吸附水使表面产生羟基，羟基浓度可达10个/mol2(比硅胶还高)，活性SiO2产生的羟基浓度达4.8个/mol2，表面酸和表面羟基浓度对粘土改性和吸附反应有影响；利用活性Al2O3有大的比表面和孔性结构引起的吸附和反应。
本发明制得的水泥土石可以在以下方面得到广泛的应用：1)基层、基础设施，水利设施，生态环保领域；2)免烧结粘土坯变石坯；3)修补；4)装饰；5)变泥塑、模塑、雕塑为石塑；6)提高了现有水泥质量，有利于更加广泛的用途。
本发明具有如下特点：
1)、组方特征：均含具有相同、相似晶格离子的粒子成分组成，均含硅酸盐、硅铝酸盐或铝硅酸盐物质，也都含有不同程度的杂质成分和腐蚀物；
2)、化学特征：由于多种物质、多种成分组成，必然有多种反应，主要是活性混合材料受水泥等激发产生的活性Al2O3产生的表面酸——Lewis酸(即路易斯酸)，使粘土改性，由此产生的系列多种反应；水泥、活性混合材料和粘土间产生的多种吸附、多种反应；
3)、工艺特征：
单组分：水泥厂生产的水泥土；
双组份：水泥厂生产、加足量活性混合材料与去腐蚀或者不去腐蚀的硅酸盐水泥，组成A组、B组，现场加入适量粘土，经混均加水，压制养护成石；
4)、产品特征：全部或大部生成不同强度的、耐久性强的水硬性水泥土石，制成有用石材。
进一步地，在所述步骤S3中，在组成的混合体中，有多种物质、多种因素、多种成分参与反应，从而去腐蚀、土改性、土变石、石耐久，呈现难以区分的种种变化：
A、去腐蚀：
除前述步骤S1中的通过选择去除有害成分外，活性混合材料中活性SiO2、活性Al2O3和有害成分(MgO、Na2O、S、O、N、Cl—)反应，以进一步吸收、去除有害成分；
例如：Na2O(NaOH)和活性SiO2、活性Al2O3在H2O中反应生成AlNaSiO6·nH2O(类似翡翠石成分相似的翡翠石凝胶)，以化害为利；
B、利用具有相同、相似晶格离子的粒子相互吸附、相互交换、相互反应：
硅酸盐水泥、硅酸盐、铝硅酸盐类活性混合材料和硅质粘土，相互之间进行的离子反应；
例如：Al2O3特殊的同晶置换反应：Al3+代Si4+，反应不可逆；
C、Al2O3的特性反应：混合体中含有大量Al2O3，而其具有特性反应：Al2O3在水或者空气中反应生成羟基，并进一步反应生成较硬的类似铝锈的物质；
D、H+与Al3+活性离子进入粘土层间结构，更利于小离子以及有机烃分子进入粘土的层间结构，所以可能有多种吸附、多种反应，概括为：组成特征、化学反应特征、制造工艺特征、现场施工工艺特征及材料和产品特征等。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
本发明制得的水泥土石和现有水泥、混凝土、灰土、三合土养护方法相同，生成的水泥土石经养护凝结石化后检测结果是：
1、强度为5MPa～20MPa，土占比例越大，检测强度越低；依据国标GB107-1987规定：强度为7.5MPa～15MPa的混凝土主要用于建筑物的基础、地坪及受力不大的结构。10MPa～20MPa的水泥土石可按规定用于砖、瓦等陶瓷制品，避免烧结；或代替陶土做陶瓷坯体、陶器以供选用；
2、抗拆性、抗裂性、耐久性提高：去腐蚀的水泥有利于提高水泥质量，提高抗拆、抗裂性，利于水泥的广泛用途，水泥土石符合硅酸盐水泥石特性，还可以利于用聚合物增强以制成有机、无机网络石性材料；
3、成本降低：加大了活性混合材料的用量，利用大量土作原料，所以成本降低；
4、利用粘土优势，开发土质资源，最主要、最基本的是：利用粘土能吸附和交换离子，交换后的活性离子还会继续反应，这一化学特性制石性材料，此外粘土、土资源广、原料多，用途多，成本低，土微细粉保水效果好，利于水化水解反应进行，以实现水泥土变石；
5、免烧结，充分利用了看不见摸不着的粒子间的吸附能、化学能制石性材料，节约能源；
6、去除腐蚀因子的水泥，降低有害物的含量，提高水泥的质量，利于水泥和水泥混凝土的各种用途；
7、去腐蚀的硅酸盐水泥和现有的硅酸盐类粘土强弱互补，即加足量活性混合材料的水泥，活性成分多，作用时间长，反应力强，粘土可吸附和交换离子，但反应力弱，组成强弱互补体，生成石性材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1单组份
水泥与土或粘土改性制备石料的方法，包括以下步骤：
S1、原料的选择：白水泥(含亚白色的活性混合材料：矿渣或者粉煤灰)3～4kg、白土粉10～20kg；白水泥依需制成去腐蚀白水泥或直接采用现有白水泥，加白土粉制成单组份材料；
S2、原料的配制：向步骤S1选择的纯净白水泥和白土粉中加入活性混合材料：6～7kg亚白矿粉(或粉煤灰)以及用于调色的TiO2或其他颜料(由于微量，故不计重量)，水泥厂磨细加工成水泥土粉，供现场使用；
如需纯白色，可加漂白土漂白，再辅以TiO2增白，或其他颜料，水泥厂制成单组份以供装饰使用、现场使用。文物的修复与维修及各种泥塑、雕塑、模塑的制品，也用此法；
S3、向步骤S2配制的原料中加入水进行水化反应，现场可加入水玻璃和纤维素以增强增固，土的比例可依需而定，也可比照白水泥比例实行。
因白土稀缺，白水泥稀少，所以本实施例1制成的单组份白水泥土，供装饰使用。
实施例2双组份(A+B组合式)
水泥与土或粘土改性制备石材的方法，包括以下步骤：
S1、原料的选择和制备：
组分A：加足量活性混合材料的去腐蚀的硅酸盐水泥(水泥厂制)；
组分B：粘土或者含粘土为主的天然土壤；
S2、原料的配制：将步骤S1选择的组分A和组分B按照重量配比为1:(1～3)混合均匀本实施例2中：
组分A：含矿渣40％的水泥5kg+粉煤灰3kg+矿渣2kg；
组分B：10～30kg；
S3、向步骤S2配制的原料中加入水进行反应，现场施工工艺和养护方法同水泥混凝土、三合土、石灰土方法相同。
本实施例2制成的双组份产品中：
当组分A与组分B的质量比为1:1时，产品强度为15MPa，石坚硬；
当组分A与组分B的质量比为1:3时，产品强度为5MPa，石较硬。
适用于基础设施，水利设施，生态环保等的土变石，因需求量大而广泛适用于现场取土用土制作。
实施例3双组份(A+B组合式)
本实施例3中组分A为无熟料水泥，组分B为现场选土，组分A和组分B按照重量配比为1:(1～3)，在本实施例3中，选用无熟料水泥2kg+干土粉2～6kg，其余步骤与实施例2相同。本实施例3制成的双组份产品中：
当组分A与组分B的质量比为1:1时，养护28天，产品强度为18MPa，石坚硬；
当组分A与组分B的质量比为1:3时，养护28天，产品强度为5MPa，石较硬。
实施例4双组份(A+B组合式)
本实施例4中组分A为现有水泥，组分B为现场选土，其余与实施例3相同。本实施例4制得的产品可以用于烧结制品，即替代陶瓷坯体烧结。
由以上实施例可以看出，本发明的设计要点在于：
(一)、粘土改性变石：掺足量活性混合材料去腐蚀的硅酸盐水泥，活性Al2O3产生的表面酸使粘土改性的同时变石，即一步法完成粘土改性变石；
粘土改性变石与各种常用硅酸盐水泥采用两步法进行，即先用无机酸使土改性，彻底完成不留残酸后，再用硅酸盐水泥相互反应变石。
(二)、不改性的土变石：即除上述(一)粘土改性变石之外的其他所有土与各种硅酸盐水泥反应变石，具体包括：
1、不用改性的活性混合材料的烧结粘土、硅藻土……和水泥反应变石；
2、不能改性的陶土、高岭土被水泥凝结变石；
3、不能改性的土变石：其他所有不能改性的土被水泥凝结变石。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何加足量活性混合材料的水泥或现有水泥与粘土或土反应制备石材。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.水泥与土或粘土改性制备石材的方法，其特征在于：
采用足量添加活性混合材料、去腐蚀的硅酸盐水泥、无熟料水泥和粘土改性制备石材，或者采用未改性的土和水泥反应制备石材。
2.根据权利要求1所述的水泥与土或粘土改性制备石材的方法，其特征在于：所述未改性的土具体包括：
1)、不用改性的天然活性混合材料：烧结粘土或者硅藻土；
2)、具有刚性晶格的、不能改性的陶土或者高岭土；
3)、不适合改性的砂土或者高杂质含量的土。
3.根据权利要求1所述的水泥与土或粘土改性制备石材的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料的选择：
(一)、选择或者制备去腐蚀的硅酸盐水泥：
1)、硅酸盐水泥生料、熟料和添加料均要选有害成分含量符合国家标准的材料，并且有害成分MgO、SO2、Cl-、游离CaO及Na2O的含量符合国标要求；
2)、选择水化产物中Ca(OH)2含量较低的水泥以及CaSO4含量低于4％的抗硫酸盐水泥；
3)、不选择海水、污水或者废水侵蚀的原料，并且不选择软水长期侵蚀的原料；
4)、环境因素及贮藏、运输环节防止粉尘、污物等有机、无机有害物的混入；
5)、防止各种酸、碱、盐和含N、S、O、Cl的有害气体、化合物的混入；
6)、活性混合材料重复使用；
(二)、土和粘土的选择：
1)、具有膨胀晶格的层状矿物粘土；
2)、具有纤维状结构的粘土；
3)天然粘土或者天然土壤：
a、天然的活性烧粘土、硅藻土；
b、以含粘土为主的、呈酸性、中性或者碱性的天然土壤、黄土、黑土或者红土；
c、以含粘土为主未经污染的泥、泥块；
d、非耕作层、非苗木作物生长层的深层原始粘土；
S2、原料的配制：向步骤S1选择的去腐蚀的硅酸盐水泥中加入足量的活性混合材料，其中水泥和粘土的重量比为：1:(1～3)；
S3、向步骤S2配制的原料中加入水，原料反应如下：
①、基本反应：
a、活性混合材料在硅酸盐水泥和Ca(OH)2中水化反应生成：SiO2、Al2O3、Ca(OH)2活性成分：
xCaO·SiO2·yH2O→Ca2+，Si4+；
3CaO·Al2O3·6H2O→Ca2+，Al3+；
CaO·Fe2O3·H2O→Ca2+，Fe3+；
并且，利用粘土以及少量活性SiO2、Al2O3代换Na+质土、Ca2+质土中的Na+、Ca2+；
b、活性混合材料利用被水泥激活的活性Al2O3吸附水生成路易斯酸和羟基，进而酸改性粘土；
②、硅酸盐水泥和活性混合物料的水化水解反应，生成硅酸盐凝胶；
③、硅酸盐水泥、活性混合材料水化反应生成的Ca(OH)2和粘土中少量活性成分SiO2、Al2O3生成少量水硬性生成物。
4.根据权利要求1所述的水泥与土或粘土改性制备石材的方法，其特征在于：所述具有膨胀晶格的层状矿物为蒙脱土，蒙脱土有钠质和钙质两种，经路易斯酸改性后蒙脱土的离子交换容量可达：74～140mmol·(100g)—1；所述具有纤维状结构的的粘土为海泡石，海泡石的离子交换容量可达：20～45mmol·(100g)—1。
5.根据权利要求1所述的水泥与土或粘土改性制备石材的方法，其特征在于：所述步骤S3中还包括以下反应：
A、去腐蚀反应：活性混合材料中活性SiO2、活性Al2O3和有害成分反应，以进一步吸收、去除有害成分；
B、利用具有相同、相似晶格离子的粒子相互吸附、相互交换、相互反应：硅酸盐水泥、硅酸盐、铝硅酸盐类活性混合材料和硅质粘土相互之间进行离子反应；
C、Al2O3的特性反应：Al2O3在水或者空气中反应生成羟基，并进一步反应生成较硬的铝锈类生成物；
D、活性离子进入粘土层间结构，成为小离子以及有机烃分子进入粘土的层间结构的通道。
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Legal Events
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