一种利用石灰石和石英粉制备天然水硬性石灰的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料领域，具体为一种利用石灰石和石英粉制备天然水硬性石灰 的方法。
【背景技术】
[0002] 天然水硬性石灰（化化ral Hy化aulic Limes，NHL)是通过烧制和消化粘±含量不 等的粘±质石灰岩或是二氧化娃含量不等的娃质石灰岩获取的消石灰，或是通过混和含有 娃酸巧、侣酸巧和氨氧化巧的物质获取的石灰。它们的特征是和水接触后硬化，然后逐渐在 空气中碳酸化达到最后的硬度。它们主要做为胶凝材料，用来制作建筑上用的粘结、抹面或 勾缝砂浆
[0003] 天然水硬性石灰具有石灰与水泥的优点、低收缩、耐盐、适中的抗压与抗折强度，， 天然水硬性石灰硬化分为两个过程，即与水接触后的水硬性过程和与空气接触后的气硬性 过程。水硬性过程主要是因为水硬性矿物的存在，CsS是天然水硬性石灰中主要水硬性矿 物，另外还存在一些含量较少的水硬性矿物，如CsAS，C3S，CsA和C4AF等；气硬性过程主要是 因为Ca (OH) 2的存化它能与空气中的CO 2反应，生成化CO 3,提高材料强度。
[0004] 水硬性石灰在锻烧时，可溶性二氧化娃和碳酸巧脱碳后的氧化巧结合，而使最终 的石灰产品具有水硬的特性。石灰锻烧中合成的娃酸巧c,s的含量越高，最终产品的水硬程 度也就越高，反之，娃酸巧CsS的含量越低，最终产品的水硬程度也就越低。石灰在消化过 程中产生氨氧化巧化(OH)2的含量越低，最终产品的水硬程度越高，反之，氨氧化巧化(OH) 2 的含量越高，最终产品的水硬程度越低。
[0005] 根据欧洲BS EN-459和BS EN-196标准，天然水硬性石灰分为NHL2、NHL3. 5和 NHL5。数字是指天然水硬性石灰的水硬指标，指是抗压强度，例如3. 5对应3. 5MI^a的抗压 强度。该个强度一般是按照欧洲标准，按一定的石灰和砂的比例，调配成混合砂浆，经过28 天的干燥期后测得的最小的抗压强度。NHL2的水硬程度比较低，NHL3. 5的水硬程度为中 等，而NHL5有较高的水硬程度。
[0006] 国内引进天然水硬性石灰主要应用于历史建筑的修缕加固等方面，可W消除硫酸 盐对历史建筑的侵蚀；在国外，天然水硬性石灰主要用于替代水泥制备彩色装饰干粉砂浆、 清水混凝±等，并大量应用在保护文物及古建筑方面。目前国内对天然水硬性石灰的研究 属于空白。
【发明内容】
[0007] 本发明目的在于，提供一种利用石灰石和石英粉制备天然水硬性石灰的方法，其 特征在于步骤如下：
[000引 W石灰石为主要原料，加入纯度为98% W上的石英粉来调节氧化巧和氧化娃的摩 尔比为2. 14-4. 48,控制氧化侣的含量不超过原料质量的4. 5%，（原料指的就是石灰石 和石英粉，氧化侣是其中组分）经过球磨机混料和粉磨，180目筛余量不大于所筛物料总 质量的3%，在粉磨好的物料加入是粉磨好的物料质量的8%的水经过充分揽拌放入密封 袋中放置6到7个小时，然后用模具压制成圆柱，然后经过烘箱进行烘干，放到马弗炉中在 1100°C- 1200°C温度下锻烧3个小时，锻烧后的物料在空气中风冷至室温，将锻烧产物进 行粉磨加工直至满足BS EN-459中对于水硬性石灰的细度要求，即0. 2mm筛余量不超过所 筛物料总质量的5%，0. 09mm筛余量不超过所筛物料总质量的15%，测定锻烧产物中游离 氧化巧的含量，根据游离氧化巧的量来计算消化所需的理论耗水量，乘W修正系数1. 5即 为消化所需要的水量；消化时，将所需要消化的石灰一层一层进行铺堆，并且一层一层地均 匀地撒上水，直至铺堆完毕，水量消耗完毕，冷却至室温后进行称重，根据增重量来计算游 离氧化巧的消化率，所谓消化率是指已经被消化的游离氧化巧占总的游离氧化巧总质量的 百分比，当消化率达到98% W上时，消化工序结束，即制得所需要的水硬性石灰。
[0009] 按照本发明的方法，制得的天然水硬性石灰是的一种新型建筑材料，其中气硬性 氧化巧含量为43 %~50%，含有27 %~35 %的高活性水硬性产物。
[0010] 产品经性能测试抗压强度均达到国外产品水平。
【具体实施方式】
[0011] W石灰石为主要原料，加入纯度为98% W上高纯度的石英粉来调节氧化巧和氧化 娃的摩尔比值，即化〇/Si〇2= 2. 14-4. 48,氧化侣含量不超过原料总质量的4. 5%，W控制 产品中水硬性产物的含量；石灰石与调节成分的石英粉经球磨机混料共磨6小时~10小 时；180目筛余量不大于所筛物料总质量的3% ;将混合后的原料加入是混合原料质量的 8 %的水，然后经过充分的混合揽拌，密封储存约6-7个小时然后压制成圆柱，然后将其烘 干；将烘干后的圆柱置于炉中进行锻烧，锻烧温度为ll〇〇°C-120(TC，时间为3个小时；锻 烧后的物料在空气中风吹急冷至室温；测定锻烧后产物中游离氧化巧含量，根据游离氧化 巧的量来计算消化所需的理论耗水量，乘W修正系数1. 5即为消化所需要的水量。消化时， 将所需要消化的石灰一层一层进行铺堆，并且一层一层地均匀地撒上水，直至铺堆完毕，水 量消耗完毕，冷却至室温后进行称重，根据增重量来计算游离氧化巧的消化率，所谓消化率 是指已经被消化的游离氧化巧占总的游离氧化巧总质量的百分比，当消化率达到98% W上 时，消化工序结束，即制得所需要的水硬性石灰。
[0012] W下是发明人给出的实施例，需要说明的是，W下的实施例用于进一步理解本发 明，本发明不限于该些实施例。
[0013] (1)高纯石灰石；其中的碳酸巧的含量大于95%。高纯石英粉；其中Si化含量大 于 98%。
[0014] 似配料；调整配料中摩尔比化0/Si化=2. 14-4. 48,控制配料中氧化侣含量不 超过原料总质量的4. 5%。
[0015] (3)原料经球磨机混料共磨10小时，并且实验在6-10小时范围内变化数据得到的 数据和表3都非常接近，所W都用表3表征即可。
[0016] (4)将混合后的原料加入适量的蒸馈水（是混合后原料重量的8%，在温度达到 800°C之前全部烧失）经过充分揽拌均匀后压制成4130圆柱，然后将其烘干；
[0017] 烘干后的圆柱置于炉中，在1100°C下锻烧化，并且实验在1100-1200°C范围内变 化数据得到的数据和表3都非常接近，所W都用表3表征即可。锻烧后的物料在空气中风 吹急冷至室温。
[0018] (5)将锻烧冷却后的产物采用如下方式进行性能测试：用XRD分析制备的天然水 硬性石灰的矿物组成；测定锻烧后产物中游离氧化巧含量；对锻烧后产物进行消化，根据 游离氧化巧的量来计算消化所需的理论耗水量，乘W修正系数1. 5即为消化所需要的水 量。消化时，将所需要消化的石灰一层一层进行铺堆，并且一层一层均匀地撒上水，直至铺 堆完毕，水量消耗完毕，冷却至室温后进行称重，根据增重量来计算游离氧化巧的消化率， 所谓消化率是指已经被消化的游离氧化巧占总的游离氧化巧总质量的百分比，当消化率达 到98%W上时，消化工序结束，即制得所需要的水硬性石灰。根据欧洲标准对制备的天然水 硬性石灰的性能指标进行测试；产品密封包装。
[0019] (6)根据欧洲标准BS-EN-459和BS-EN-196中规定的实验方法对天然水硬性石灰 的抗压强度进行测试。称取天然水硬性石灰450±2g，标准砂1350g±5g，水270g±Ig，水灰 比为0. 6,制成40mmX40mmX160mm标准试样，将制备好的试块在恒温恒湿标准养护箱中养 护。分别测定天然水硬性石灰的各项指标。
[0020] (7)W下是发明人采用石灰石为主要原料，采用高纯度的石英粉调节氧化巧与氧 化娃的比值。原材料化学组成见表1，配料化学组成见表2。
[0021] 表 1
[0022]
【主权项】
1. 一种利用石灰石和石英粉制备天然水硬性石灰的方法，其特征在于步骤如下： 以石灰石为主要原料，加入纯度为98%以上的石英粉来调节氧化钙和氧化硅的摩尔比 为2. 14 - 4. 48,控制氧化错的含量不超过原料质量的4. 5%，经过球磨机混料和粉磨，180 目筛余量不大于所筛物料总质量的3%，在粉磨好的物料加入是粉磨好的物料质量的8% 的水经过充分搅拌放入密封袋中放置6到7个小时，然后用模具压制成圆柱，然后经过烘 箱进行烘干，放到马弗炉中在ll〇〇°C- 1200°C温度下煅烧3个小时，煅烧后的物料在空气 中风冷至室温，将煅烧产物进行粉磨加工直至满足BSEN-459中对于水硬性石灰的细度要 求，即0. 2mm筛余量不超过所筛物料总质量的5%，0. 09mm筛余量不超过所筛物料总质量的 15%，测定煅烧产物中游离氧化钙的含量，根据游离氧化钙的量来计算消化所需的理论耗 水量，乘以修正系数1. 5即为消化所需要的水量；消化时，将所需要消化的石灰一层一层进 行铺堆，并且一层一层地均匀地撒上水，直至铺堆完毕，水量消耗完毕，冷却至室温后进行 称重，根据增重量来计算游离氧化钙的消化率，所谓消化率是指已经被消化的游离氧化钙 占总的游离氧化钙总质量的百分比，当消化率达到98%以上时，消化工序结束，即制得所需 要的水硬性石灰。
【专利摘要】本发明涉及一种利用石灰石和石英粉制备天然水硬性石灰的方法，属于建筑材料。本发明是以石灰石作为主要原料，加入高纯度的石英粉调节氧化钙和氧化硅的比值，控制氧化铝的含量，经过球磨机混料共磨6-10个小时，然后加入是混合原料质量的8％的水经过充分搅拌放入密封袋中放置6到7个小时，然后压制成圆柱，经过烘箱烘干，置于马弗炉中在1100℃—1200℃温度下煅烧3个小时，煅烧后的物料在空气中风冷至室温，测定煅烧产物中游离氧化钙的含量，对煅烧后的产物加入一定量的水进行消化，消化工序结束后即制得合乎要求的天然水硬性石灰。
【IPC分类】C04B2-02
【公开号】CN104724953
【申请号】CN201510108752
【发明人】兰明章, 马海锋, 崔素萍, 王子明, 毛倩瑾, 王亚丽
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月12日