专利名称：一种改性石膏复合胶凝材料及其生产方法
技术领域：
本发明涉及建筑材料，尤指一种无机胶凝类建筑材料，具体指一种高性能改性石膏类建筑材料及其生产方法。
背景技术：
石膏与石灰、水泥一起被称为三大无机胶凝材料。这三种无机胶凝材料的生产均需须加温锻烧，其中，以建筑石膏的煅烧温度最低，能耗与污染最小。同时，采用石膏基胶凝材料制成的建材制品具有许多优异的性能，如质量轻、尺寸稳定、隔热隔音、保温防火、能自动调节室内空气湿度等。因此推广使用石膏基建材制品，有助于推行我国的建筑节能设计标准和节能建筑的发展。但石膏基胶凝材料的建材制品也有其局限性，如耐水性能较差，强度较低，成本较高。
研究表明，在石膏中复掺矿渣、粉煤灰等工业废渣，不但能充分利用工业废渣、节约石膏资源、降低成本，还可改善石膏基胶凝材料的耐水性能，提高制品的机械强度。但由于建筑石膏凝结时间快，直接与矿渣复合，复合反应过程难以控制，因而以往的石膏-矿渣复合胶凝材料，一般用二水石膏(CaSO4·2H2O)与矿渣复合，再通过激发剂激发其活性，但二水石膏不会自动水化，因而激发不充分，反应过程缓慢，凝结时间过长，失去了建筑石膏早强的特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性石膏复合胶凝材料及其制造方法，用以替代普通的建筑石膏，从而改善石膏基胶凝材料的建材制品的性能，降低石膏基胶凝材料的建材制品的成本。
所述改性石膏复合胶凝材料是一种以普通建筑石膏(Gypsum)和高炉矿渣微粉(Slag)为主要原材料的复合胶凝材料。改性石膏复合胶凝材料直接用普通建筑石膏(主要成分为β半水石膏)与高炉矿渣经磨细而得的矿渣微粉进行复合，并应用碱性激发剂对石膏矿粉反应过程进行控制，使得生成的改性石膏复合胶凝材料既能保持建筑石膏的早强特性，又能通过附加反应发挥高炉矿渣微粉后期的增强作用。
本发明基于以下机理首先，通过半水石膏水化生成二水石膏，产生胶凝体初期强度；与之同时，在碱性激发剂的作用下，激发矿渣活性，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，补充强度发展；当水化铝酸钙形成后，又与二水石膏反应，生成水化硫铝酸钙，密实孔隙，进一步起增强作用。
半水石膏遇水生成二水石膏，形成胶凝体，为改性石膏石膏复合胶凝材料提供早期强度。半水石膏的凝结硬化，可简单的用式1表示 (式1)矿渣的化学成份与硅酸盐水泥接近，其氧化钙含量比硅酸盐水泥熟料低，氧化硅含量则较高，具有潜在的活性。矿渣单独与水拌合时，反应慢，强度发展不够。碱性溶液能够破坏矿渣玻璃体的表面结构，使水份易于渗入并进行水化，造成矿渣颗粒的分散、解体，生成有胶凝性的水化硅酸钙和水化铝酸钙，从而对胶凝体的强度起到补充作用，见式2、式3(式2)(式3)
在碱的作用下，二水石膏与水化铝酸钙或矿渣中的活性Al2O3化合，生成水化硫铝酸钙，使强度进一步得到提高，如式4、式5所示(式4)(式5)以上方程式中，aq是指参与反应的水分子。
本发明的一种改性石膏复合胶凝材料，由普通建筑石膏、高炉矿渣微粉和碱性激发剂组成，按重量比，其组成为普通建筑石膏65-68％；高炉矿渣微粉28-30％；碱性激发剂2.9-6.6％组成。
所述普通建筑石膏是以天然石膏为原料，经过200℃左右高温焙烧脱水，然后粉磨到200μm方孔筛筛余小于10％，其主要成分为β半水石膏(CaSO4.1/2H2O)。
所述高炉矿渣微粉为钢铁厂高炉水淬矿渣，经干燥粉磨工艺制得的细微粉末，比表面积大于430m2/kg，白度大于80％。高炉矿渣微粉具有良好的化学活性、和易性、耐磨性和后期强度，可应用于高性能混凝土。
所述碱性激发剂是以氧化钙为主要成分的激发剂，要求其白度大于75％，80微米方孔筛筛余小于10％，其作用是激发活性和调节反应速度。
本发明的改性石膏复合胶凝材料制作方法(1)对原材料普通建筑石膏、高炉矿渣微粉和激发剂按工艺要求分别进行检验；(2)材料普通建筑石膏、高炉矿渣微粉和激发剂按工艺配方进行配料；(3)将上述配合料均匀混合；
(4)分装。
本发明的有益的效果是改性石膏复合胶凝材料直接用普通建筑石膏与经磨细的高炉矿渣微粉进行复合，使得该材料既能保持建筑石膏的早强特性，又能发挥高炉矿渣微粉后期的增强作用。不但可充分利用工业废弃物，减少环境污染，减少石膏用量，节约石膏资源，降低成本，还可改善石膏基胶凝材料的耐水性能和强度。与原有的建筑石膏相比，改性石膏复合胶凝材料在性能和成本上均具有优势。
具体实施例方式
兹结合以下实施例对本发明作进一步的阐述。
实施例1以普通建筑石膏65％；高炉矿渣微粉30％；激发剂5％的比例制备改性石膏复合胶凝材料。所得产品与基准石膏相比，机械性能如表1表1
实例2以普通建筑石膏68％；高炉矿渣微粉29.1％；激发剂2.9％的比例制备改性石膏复合胶凝材料。所得产品与基准石膏相比，机械性能如表2表2
实例3
以普通建筑石膏65.4％；高炉矿渣微粉28％；激发剂6.6％的比例制备改性石膏复合胶凝材料。所得产品与基准石膏相比，机械性能如表3。
表3
实施例4改性石膏复合胶凝材料的制作方法1.对进厂原材料普通建筑石膏、高炉矿渣微粉和激发剂分别按工艺要求进行检验；普通建筑石膏是以天然石膏为原料，经过200℃左右高温焙烧脱水，要求200微米方孔筛筛余小于10％，其主要成分为CaSO4.1/2H2O。
高炉矿渣微粉是由钢铁厂的高炉水淬矿渣，经干燥粉磨工艺制得的细微粉末，要求比表面积大于430m2/kg，白度大于80％。
激发剂是以氧化钙为主要成分的碱性激发剂，其作用是激发活性和调节反应速度，要求80微米方孔筛筛余小于10％，白度大于75％。
2.将普通建筑石膏、高炉矿渣微粉和激发剂按工艺配方进行配料；3.在高速混合机中将上述普通建筑石膏、高炉矿渣微粉和激发剂按比例混合均匀；4.分装。
权利要求
1.一种改性石膏复合胶凝材料，其特征在于按重量比，其组成为普通建筑石膏65-68％；高炉矿渣微粉28-30％；碱性激发剂2.9-6.6％。
2.根据权利要求1所述的改性石膏复合胶凝材料，其特征在于所述普通建筑石膏系由天然石膏制得的建筑石膏，其主要成分为β半水石膏。
3.根据权利要求1所述的改性石膏复合胶凝材料，其特征在于所述高炉矿渣微粉为经干燥粉磨工艺制得的高炉水淬矿渣的细微粉末，其比表面积大于430m2/kg，白度大于80％。
4.根据权利要求1所述的改性石膏复合胶凝材料，其特征在于所述激发剂是以氧化钙为主要成分的碱性复合材料，其作用是激发制品的活性和调节反应速度。
5.根据权利要求1所述的改性石膏复合胶凝材料的生产方法，其特征在于其生产工艺为(1)对原材料普通建筑石膏、高炉矿渣微粉和激发剂按工艺要求分别进行检验；(2)原材料普通建筑石膏、高炉矿渣微粉和激发剂按工艺配方进行配料；(3)将上述配合料均匀混合；(4)分装。
全文摘要
一种改性石膏复合胶凝材料，是一种高性能改性石膏类建筑材料，由普通建筑石膏、高炉矿渣微粉和碱性激发剂组成，其组成按重量比为普通建筑石膏65－68％；高炉矿渣微粉28－30％；碱性激发剂2.9－6.6％组成。所述的改性石膏复合胶凝材料的生产工艺为(1)对原材料普通建筑石膏、高炉矿渣微粉和激发剂按工艺要求分别进行检验；(2)将原材料普通建筑石膏、高炉矿渣微粉和激发剂按工艺配方进行配料；(3)将上述配合料均匀混合；(4)分装。本发明的改性石膏复合胶凝材料，不但可充分利用工业废弃物，减少环境污染，减少石膏用量，节约石膏资源，降低成本，还可改善石膏基胶凝材料的耐水性能和强度。与建筑石膏相比，本发明在性能和成本上均具有优势。
文档编号C04B22/06GK1616373SQ200410017510
公开日2005年5月18日 申请日期2004年4月7日 优先权日2004年4月7日
发明者单卫良, 叶蓓红, 蔡机敏, 康明, 杨波, 陈克峻 申请人:上海宝田新型建材有限公司, 上海市建筑科学研究院有限公司