[發明專利]低溫稻殼灰菱鎂膠凝材料的制備工藝

無效

• 申請號: 200910256581.4
• 申請日: 2009-12-30
• 公開（公告）號: CN101786814A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 李智廣;許珂敬
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C04B9/02
• 分類號: C04B9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明提供一種低溫稻殼灰菱鎂膠凝材料的制備工藝，屬于建筑材料制備技術領域。

背景技術

菱鎂膠凝材料(菱鎂水泥)是活性MgO以MgCl₂水溶液(鹵水)為拌和劑，經常溫(15～35℃)固化而成的氣硬性無機膠凝材料，MgO-MgCl₂-H₂O三元體在室溫到100℃溫度范圍內，生成穩定的結晶相5·1·8相[5Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O]和3·1·8相[3Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O]，這是菱鎂水泥具有很高抗折、抗壓強度根源。大量研究與實踐證明5·1·8相與3·1·8相在水中不穩定，從而導致鎂水泥強度下降，并出現返鹵泛霜等弊端。實驗證明5·1·8相在雨水的沖刷下以一定速度溶解，八小時內固體溶解部分重達樣品總重量的百分之幾，得出5·1·8相的溶解度為200克/升左右。5·1·8相3·1·8相不僅在水中的溶解度高，更重要的是它們在空氣中易碳化。最后分解成Mg(OH)₂和MgCl₂。從而使菱鎂水泥失去應有的強度。

針對菱鎂水泥上述缺點，目前國內實際應用中主要加入化學制劑、硅灰(主要是粘土磚粉、礦渣、粉煤灰)等來提高其抗水性能，但綜合效果并不理想。

發明內容

本發明的目的是提供一種高強度、高軟化系數、利環保、成本低、產品耐水性能優良的低溫稻殼灰菱鎂膠凝材料的制備工藝。其技術方案為：

一種低溫稻殼灰菱鎂膠凝材料的制備工藝，其特征在于采用以下步驟：1)制備納米級活性二氧化硅；2)在普通菱鎂材料中加入納米級活性二氧化硅混合均勻，生成5·1·8結晶相及2MgO·SiO₂·aq凝膠；3)加入由鐵礬、磷酸、磷酸鹽、高分子抗水劑組成的復合改性劑，混合均勻，即得低溫稻殼灰菱鎂膠凝材料。

所述的低溫稻殼灰菱鎂膠凝材料的制備工藝，步驟1)中，納米級活性二氧化硅是由稻殼低溫燃燒成灰、磨細、過180目以上的篩制得，其中稻殼的燃燒溫度控制在400～600℃之間。

所述的低溫稻殼灰菱鎂膠凝材料的制備工藝，步驟2)中，普通菱鎂材料是指由氧化鎂與氯化鎂水溶液組成膠凝材料漿體，普通菱鎂材料與低溫稻殼灰質量比是普通菱鎂材料中氧化鎂∶低溫稻殼灰為100∶5～25。

所述的低溫稻殼灰菱鎂膠凝材料的制備工藝，步驟3)中，復合改性劑為鐵礬、磷酸、磷酸鹽、高分子抗水劑組成的混合物，上述四者的質量比為1～3；0.5～2；1～2；0.2～1.2，復合改性劑的添加量與步驟1)普通菱鎂材料中氧化鎂的質量比是2.7～8.2∶100。

所述的低溫稻殼灰菱鎂膠凝材料的制備工藝，步驟3)中，高分子抗水劑是指丙烯酸乳液、苯丙乳液、三聚氰胺樹脂、脲醛樹脂中的任一種或幾種的混合物。

其反應歷程為：低溫稻殼灰的主要組成為非晶態的SiO₂(含量在90％左右)，其原子排列的基本結構是很清楚的，即Si原子處于四個O原子組成的正四面體中心，構成結構單元SiO₄^4-四面體。低溫稻殼灰由大量納米尺度的SiO₂凝膠粒子(～50nm)疏松地粘聚而成。低溫稻殼灰結構中除了微米尺度的蜂窩孔(～10μm)外，還含有大量由SiO₂凝膠粒子非緊密粘聚而形成的納米尺度孔隙(＜50nm)。納米尺度的SiO₂粒子和納米尺度的大量孔隙是低溫稻殼灰具有巨大的比表面積(50～100m²/g)和超高火山灰活性的根本原因。低溫稻殼灰中納米尺度的活性SiO₂粒子(～50nm)，與氧化鎂、氯化鎂水溶液形成SiO₂-MgO-MgCl₂-H₂O四元反應體系，最終除生成Mg₂SiO₄、2MgO·SiO₂·aq凝膠外，Si還固溶于5·1·8結晶相空穴中，同時也改變了5·1·8結晶相與Mg(OH)₂的相匹配，使步驟2)反應產物的匹配更趨于合理，顯微結構也更加致密，而且時間越長這種效應越明顯。這就是低溫稻殼灰菱鎂膠凝材料后期強度更高、抗水性更強的重要原因。

本發明與現有技術相比，其優點是：因改性物質采用低溫稻殼灰，選材來源廣泛，價格低廉，且制作工藝簡單，節能環保，其產品的抗水性能大大提高。