专利名称：用作建筑材料的非煅烧粘土复合物的制作方法
技术领域：
一般而言，本发明涉及一种非煅烧粘土复合物。具体而言，本发明涉及一种主要由粘土、石灰、高炉矿渣和碱性化学物质组成的非煅烧粘土复合物，该复合物具有理想的强度，即使粘土不进行煅烧也不易软化。
背景技术：
本领域的技术人员都了解，由水泥与水捏合而成的灰浆，“水泥灰浆”，经常用作墙、地面和天花板的终饰材料。而且灰浆是一种较为廉价的材料，具有理想的强度、耐火性、耐水性和耐久性，并且易于处理。因此，灰浆广泛应用于各种建筑领域。此外，灰浆还用于获得砌体结构，并用作灰泥接缝或涂装材料。因此，与混凝土不同，在表面终饰处理中必须控制其用量。
但是，这种具有优异物理性质并常常用作建筑材料的灰浆，特别是当其用作内部材料时，会释放出能够损害居住者健康的有害物质。因此，随着近年来人们对健康的关注增加，一直在研究开发能够代替这种灰浆的复合物，例如，用粘土代替灰浆成为重要研究方向。
粘土是由直径为0.004mm或更小的细土微粒组成，是一种包含天然颗粒的聚集体，在吸收水分时具有可塑性，在干燥时具有强度。另外粘土在预定温度下进行煅烧时易于烧结，形成具有大表面积的多层蜂窝结构。进而，吸收远红外射线并贮存于具有类似海绵形状的蜂窝结构的孔中，当受热时，粘土会释放出远红外射线以刺激主体材料的分子运动。而且，一茶匙的粘土颗粒包含大约两亿个微生物，会引起各种酶反应。
如上所述，粘土会发射出远红外射线，远红外射线有助于激活细胞的生理功能并具有光电效应，这种光电效应利用热能从细胞中除去有害的物质。
粘土通常用作建筑物墙壁或地面的建筑材料，建筑物内外部的终饰材料，以及瓦屋顶材料。但是，粘土的强度、耐水性、水密性和耐久性均相对较差，因此，仅限于用作耐火材料或煅烧后的煅烧粘土。也就是说，将粘土煅烧以生产具有理想强度的陶瓷产品，所述陶瓷产品用作建筑材料和陶瓷材料。
在煅烧粘土的过程中，通过加热而使粘土的结构熔化(通常1000℃或更高)，并将粘土转化成硬的玻璃状材料，从而防止粘土软化，并使粘土具有预定强度。但是，煅烧粘土的方法存在缺陷，因为粘土的煅烧过程要求高温，这需要消耗大量的能量。因此，由于燃料的燃烧而释放出有害的污染物会造成严重的环境污染问题。
进而，当对粘土进行煅烧以获得具有理想强度的粘土复合物时，生产粘土复合物的方法非常复杂，粘土复合物的生产时间和成本均会增加。
发明内容
因此，基于现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种用作建筑材料的非煅烧粘土复合物，其能够促进人类的健康，使用理想，无需考虑使用的位置，不用对粘土进行煅烧即可改善强度。由于非煅烧粘土复合物的生产过程不用对粘土进行煅烧，因此，生产过程简化，生产能力提高。
为实现上述目的，本发明提供了一种非煅烧粘土复合物，其包含50-90重量％粘土，2-30重量％石灰，4-48重量％高炉矿渣，0.04-0.9重量％碱性化学物质，以及平衡量的水，由于离子凝聚反应、火山灰反应和潜在的水硬反应(latent hydraulic reaction)，所述的复合物具有很高的压缩强度。
具体实施例方式
按照本发明，当使粘土、石灰和高炉矿渣按照适宜的比例相互混合时，可以生产出一种粘土复合物，并且由于粘土与石灰之间的离子凝聚反应和火山灰反应，以及高炉矿渣潜在的水压反应，即使粘土不进行煅烧，该粘土复合物仍具有理想的强度而不易被软化。
所述粘土包括活化的土壤和通过在高温下干燥普通土壤而得到的煅烧的土壤，所述普通土壤如原生粘土(残留粘土)、冲积粘土(流动粘土)、软泥、黄土和高岭土；所述粘土与作为反应添加剂的石灰(Ca(OH)2)反应，从而进行离子交换反应和火山灰反应。此时，所述粘土复合物包含50-90重量％的粘土。
石灰(Ca(OH)2)有助于粘土颗粒相互结合以改善粘土复合物的强度。优选在粘土复合物中加入2-30重量％的石灰，从而理想地进行离子交换反应和火山灰反应。
高炉矿渣是铁矿石在相对高温1350-1550℃下在高炉中生产生铁时产生的，具有潜在的水硬性。基于这一点，粘土复合物包含4-48重量％的高炉矿渣。
碱性化学物质加入粘土复合物中以促进高炉矿渣潜在的水硬反应，所述碱性化学物质选自由NaOH、KOH、消石灰(Ca(OH)2)、CaSO4、CaCl2、NaCl、明矾(明矾石)、水玻璃(硅酸钠)、以及它们的混合物所组成的组中。优选的是，所述碱性化学物质选自由NaOH、消石灰(Ca(OH)2)、CaCl2、以及它们的混合物所组成的组中。粘土复合物包含约1-6重量％碱性化学物质，以100重量％高炉矿渣计。也就是说，在粘土复合物中的碱性化学物质含量为0.04-0.9重量％。
当粘土、石灰、高炉矿渣和碱性化学物质以适宜的比例混合时，粘土颗粒表面上吸附的Na+、K+和Mg2+被石灰的钙离子(Ca2+)代替，离子凝聚反应进行，其中，与离子交换过程中的消耗量相比，通过向粘土复合物中加入的更大量石灰使粘土颗粒相互结合。也就是说，粘土颗粒通过离子凝聚反应而相互结合。
进而，当粘土复合物在离子凝聚反应之后进行陈化时，由粘土释放出的胶态二氧化硅和胶态氧化铝的量会增加，硅胶和胶体氧化铝与石灰的钙离子(Ca2+)反应，产生作为结合剂的化合物。所产生的化合物使粘土复合物固化，从而改善粘土复合物的强度和耐久性。
进而，高炉矿渣具有潜在的水硬性，碱性环境中的水可使其硬化。因此，通过向粘土复合物中加入碱性化学物质而使其在水中硬化，从而改善了粘土复合物的强度。
也就是说，由于粘土和石灰的离子凝聚和火山灰反应，以及在碱性环境下高炉矿渣的潜在水硬特性，无需对粘土进行煅烧，本发明中的主要由粘土、石灰和高炉矿渣组成的粘土复合物是非常坚固的，且不易软化。
通过下述实施例可更好地理解本发明，这些实施例仅用于说明，而不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1将90重量％粘土，2-6重量％石灰，4-8重量％高炉矿渣，0.08-0.16重量％碱性化学物质，以及平衡量的水混合在一起，并陈化14天。采用建筑材料压缩强度实验方法(KS F4002)对形成的混合物进行压缩强度实验，。在此情形下，形成混合物具有相对较高的压缩强度，为62-80kgf/cm2。
实施例2将80重量％粘土，6-12重量％石灰，8-14重量％高炉矿渣，0.16-0.28重量％碱性化学物质，以及平衡量的水混合在一起。将形成的混合物按照实施例1相同的实验方法进行压缩强度实验。在此情形下，形成混合物具有相对较高的压缩强度，为98-112kgf/cm2。
实施例3将70重量％粘土，6-14重量％石灰，16-24重量％高炉矿渣，0.32-0.48重量％碱性化学物质，以及平衡量的水混合在一起。将形成的混合物按照实施例1相同的实验方法进行压缩强度实验。在此情形下，形成混合物具有相对较高的压缩强度，为188-234kgf/cm2。
实施例4将60重量％粘土，6-18重量％石灰，22-34重量％高炉矿渣，0.44-0.68重量％碱性化学物质，以及平衡量的水混合在一起。将形成的混合物按照实施例1相同的实验方法进行压缩强度实验。在此情形下，形成混合物具有相对较高的压缩强度，为255-312kgf/cm2。
实施例5将50重量％粘土，6-24重量％石灰，26-42重量％高炉矿渣，0.52-0.84重量％碱性化学物质，以及平衡量的水混合在一起。将形成的混合物按照实施例1相同的实验方法进行压缩强度实验。在此情形下，形成混合物具有相对较高的压缩强度，为189-412kgf/cm2。
表1描述了实施例1-5的结果。
表1
1标记样品标记2炉渣高炉矿渣3碱碱性化学物质4强度压缩强度5时间陈化时间比较例1将90重量％粘土，6重量％石灰，以及平衡量的水混合在一起，并陈化14天。将形成的混合物按照实施例1相同的实验方法进行压缩强度实验。在此情形下，形成混合物的压缩强度为45kgf/cm2。
比较例2将90重量％粘土，4重量％高炉矿渣，0.16重量％碱性化学物质，以及平衡量的水混合在一起，并陈化14天。将形成的混合物按照实施例1相同的实验方法进行压缩强度实验。在此情形下，形成混合物的压缩强度为32kgf/cm2。
比较例1和2与实施例1(A)进行比较，结果如表2所述。
表2
1炉渣高炉矿渣2碱碱性化学物质3强度压缩强度比较例3将80重量％粘土，12重量％石灰，以及平衡量的水混合在一起，并陈化14天。将形成的混合物按照实施例1相同的实验方法进行压缩强度实验。在此情形下，形成混合物的压缩强度为82kgf/cm2。
比较例4将80重量％粘土，8重量％高炉矿渣，0.28重量％碱性化学物质，以及平衡量的水混合在一起，并陈化14天。将形成的混合物按照实施例1相同的实验方法进行压缩强度实验。在此情形下，形成混合物的压缩强度为71kgf/cm2。
将比较例3和4与实施例2(D)进行比较，结果如表3所示。
表3
1炉渣高炉矿渣2碱碱性化学物质3强度压缩强度比较例5将70重量％粘土，6重量％石灰，以及平衡量的水混合在一起，并陈化14天。将形成的混合物按照实施例1相同的实验方法进行压缩强度实验。在此情形下，形成混合物的压缩强度为58kgf/cm2。
比较例6将70重量％粘土，24重量％高炉矿渣和0.48重量％碱性化学物质混合在一起，并陈化14天。将形成的混合物按照实施例1相同的实验方法进行压缩强度实验。在此情形下，形成混合物的压缩强度为162kgf/cm2。
将比较例5和6与实施例3(I)进行比较，结果如表4所示。
表4
1炉渣高炉矿渣2碱碱性化学物质3强度压缩强度比较例7将60重量％粘土，6重量％石灰，以及平衡量的水混合在一起，并陈化14天。将形成的混合物按照实施例1相同的实验方法进行压缩强度实验。在此情形下，形成混合物的压缩强度为73kgf/cm2。
比较例8将60重量％粘土，34重量％高炉矿渣和0.68重量％碱性化学物质混合在一起，并陈化14天。将形成的混合物按照实施例1相同的实验方法进行压缩强度实验。在此情形下，形成混合物的压缩强度为198kgf/cm2。
将比较例7和8与实施例4(L)进行比较，结果如表5所示。
表5
1炉渣高炉矿渣
2碱碱性化学物质3强度压缩强度比较例9将50重量％粘土，8重量％石灰，以及平衡量的水混合在一起，并陈化14天。将形成的混合物按照实施例1相同的实验方法进行压缩强度实验。在此情形下，形成混合物的压缩强度为113kgf/cm2。
比较例10将50重量％粘土，42重量％高炉矿渣和0.84重量％碱性化学物质混合在一起，并陈化14天。将形成的混合物按照实施例1相同的实验方法进行压缩强度实验。在此情形下，形成混合物的压缩强度为256kgf/cm2。
将比较例9和10与实施例5(O)进行比较，结果如表6所示。
表6
1炉渣高炉矿渣2碱碱性化学物质3强度压缩强度从表1-6看出，本发明的粘土复合物主要由三种成份构成。也就是说，与主要由粘土和石灰组成的双组分复合物，或者与主要由粘土和高炉矿渣组成的双组分复合物相比，粘土、石灰和高炉矿渣的压缩强度提高了150-200％。
工业实用性如上所述，本发明提供了一种粘土复合物，由于离子凝聚反应、火山灰反应和潜在的水硬反应，即使构成粘土复合物的粘土不进行煅烧，所述复合物也具有很高的压缩强度。由于粘土不进行煅烧，可简化粘土复合物的生产过程，降低粘土复合物的生产成本，也不会导致能源浪费以及由有害物质造成的空气污染。
此外，粘土复合物的优点还在于，用作建筑材料的粘土复合物可使居住者免受有害波如电磁波的影响，并且向居住者提供了舒适的感觉，这是因为使用了会发出有用元素和远红外射线的粘土，而不是有害人类的水泥，而且粘土具有良好的绝热性质使建筑物的能量效率得到保证。
进而，除了作为建筑材料外，粘土复合物可应用于生态板、砖石材料、辅助建筑材料如木板、裙板、纸板和砖以及装饰材料。
以例证方式对本发明进行了描述，应当理解，所采用的术语仅用于说明而非进行限制。根据上述教导，可以对本发明进行许多的改进和修改。因此，可以这样理解，在权利要求的范围内，除具体说明的以外还可实施本发明。
权利要求
1.一种非煅烧粘土复合物，包含50-90重量％粘土，2-30重量％石灰，4-48重量％高炉矿渣，0.04-0.9重量％碱性化学物质，以及平衡量的水。
2.根据权利要求1所述的非煅烧粘土复合物，其中碱性化学物质选自由NaOH、KOH、消石灰(Ca(OH)2)、CaSO4、CaCl2、NaCl、明矾(明矾石)、水玻璃(硅酸钠)、以及它们的混合物所组成的组中。
全文摘要
本发明的目的是提供一种用作建筑材料的非煅烧粘土复合物，其能够促进人类的健康，使用理想，无需考虑使用的位置，不用对粘土进行煅烧即可改善强度。由于非煅烧粘土复合物的生产过程不用对粘土进行煅烧，因此，生产过程简化，生产能力提高。所述非煅烧粘土复合物包含50－90重量％粘土，2－30重量％石灰，4－48重量％高炉矿渣，0.04－0.9重量％碱性化学物质，以及平衡量的水，由于离子凝聚反应、火山灰反应和潜在的水硬反应，该复合物具有很高的压缩强度。
文档编号C07D403/04GK1646446SQ03808198
公开日2005年7月27日 申请日期2003年4月14日 优先权日2002年4月16日
发明者催熙容, 黄惠柱, 赵玟哲, 朴泰星, 秋有宣 申请人:株式会社地友