一种氟铝酸盐水泥及其制备方法.pdf

一种氟铝酸盐水泥及其制备方法，涉及建筑材料领域，包括以下质量百分比的各个组分：（1）氟铝酸盐水泥熟料60.0%-75.0%；（2）氟铁矿渣5.0%-20.0%；（3）金刚砂5.0%-10.0%；（4）抛光砖废渣5.0%-20.0%；（5）缓凝剂2.0%-5.0%；（6）石膏2.5%-5.0%。该氟铝酸盐水泥的制备方法，包括：（1）备料；（2）粉碎；（3）粉磨。本发明提供的氟铝酸盐水泥具有凝结速率快、早强高强的特点，而且性能稳定，质量均一，同时有效利用了多种矿渣和废弃物，提供了一种资源再利用的新方式，是一种较为理想的水泥材料。

1.  一种氟铝酸盐水泥，其特征在于，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）氟铝酸盐水泥熟料60.0%-75.0%；
（2）氟铁矿渣5.0%-20.0%；
（3）金刚砂5.0%-10.0%；
（4）抛光砖废渣5.0%-20.0%；
（5）缓凝剂2.0%-5.0%；
（6）石膏2.5%-5.0%。

2.  根据权利要求1所述的氟铝酸盐水泥，其特征在于：缓凝剂为酒石酸、柠檬酸或硼酸的一种。

3.  根据权利要求2所述的氟铝酸盐水泥，其特征在于：缓凝剂为酒石酸。

4.  根据权利要求1所述的氟铝酸盐水泥，其特征在于：所述石膏为脱硫石膏。

5.  一种根据权利要求1所述的氟铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将氟铁矿渣和抛光砖废渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为80-150um；
（3）粉磨：将各个组分按照质量百分比混合在一起进行粉磨，至平均粒径为10-50um，即得到氟铝酸盐水泥。

6.  根据权利要求5所述的氟铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于：步骤（2）中粉体的平均粒径为80-100um。

一种氟铝酸盐水泥及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种氟铝酸盐水泥及该水泥的制备方法。
背景技术
氟铝酸盐水泥，是以矾土、石灰石、萤石（或再加石膏）经配料煅烧得以氟铝酸钙为主要矿物的熟料，在与石膏一起磨细而成的水泥称为快硬氟铝酸盐水泥。这种水泥的主要矿物为阿利特、贝利特、氟铝酸钙和铁铝酸四钙。其特点是凝结速度很快，一般初凝仅仅几分钟，终凝约为半个小时，在快速的硬化速率下，其硬度在2-3h后，即可达到20MPa，1d可达到30MPa，因此一般用于抢修或在特种环境下使用。
目前，虽然氟铝酸盐水泥具有快硬和早强的特点，但是其后期强度却不甚理想，在强调快的同时，无法保证氟铝酸盐水泥长期强度，也造成其使用上的限制。
申请号为201210315400.2  的专利文献“一种将含氟污泥制备氟铝酸盐水泥的方法”，公开了一种氟铝酸盐水泥的制备方法，通过以下步骤实现的：含氟污泥固化和干化、氟铝酸盐水泥的生产；氟铝酸盐水泥的生产包括生料制备、熟料烧成、水泥制备；其中生料制备是氟铝酸盐水泥采用的原料是石灰石、矾土和含氟污泥，其重量比为：石灰石：CaO＞40％，矾土：Al₂O₃＞25％；含氟污泥10％-15％；熟料烧成是将生料一般在回转窑内煅烧，温度在1300～1400℃下进行煅烧。由此可知，该制备方法中，在生料制备阶段即使用了含氟污泥，取代传统的萤石，是一种利用含氟污泥的新方式，但是含氟污泥的性质不稳定，造成制备的氟铝酸盐水泥的性能亦不稳定，而且该水泥的后期强度依然没有得到提高，造成其使用上的限制。
申请号为200510060813.0 的专利文献“水泥基防水堵漏材料”，公开了一种含氟铝酸盐的水泥基材料，它是由以火山灰或硫铝酸盐加上铝酸盐加上氟铝酸盐加上辉绿岩粉加上石膏加上极配硅砂加上以无水硫酸钙、硅酸二钙为主的其它矿物质组成的混合物89.5-95.5份为基料，再加入胶粘剂1.0-1.5份、促凝剂2.0-3.5份、硬化剂1.5-3.5份以及渗透剂0.5-1.5份所组成的。其用中基料中含硫铝酸盐20-27份、铝酸盐9-12份、氟铝酸盐14-17份、辉绿岩粉5-12份、石膏3-7份、极配硅砂5-12份、无水硫酸钙、硅酸二钙为主的其它矿物质30-37份。由此可知，该技术方案是利用多种复合水泥制备的铝酸盐快硬水硬性凝胶材料，其硬化速率较高，但是前期硬度和长期硬度较差，不利于长期作为防水堵漏材料。
发明内容    
本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种氟铝酸盐水泥及其制备方法。
本发明的技术方案：一种氟铝酸盐水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）氟铝酸盐水泥熟料60.0%-75.0%；
（2）氟铁矿渣5.0%-20.0%；
（3）金刚砂5.0%-10.0%；
（4）抛光砖废渣5.0%-20.0%；
（5）缓凝剂2.0%-5.0%；
（6）石膏2.5%-5.0%。
作为优选，缓凝剂为酒石酸、柠檬酸或硼酸的一种。
作为优选，缓凝剂为酒石酸。
作为优选，所述石膏为脱硫石膏。
一种氟铝酸盐水泥的制备方法，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将氟铁矿渣和抛光砖废渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为80-150um；
（3）粉磨：将各个组分按照质量百分比混合在一起进行粉磨，至平均粒径为10-50um，即得到氟铝酸盐水泥。
作为优选，步骤（2）中粉体的平均粒径为80-100um。
有益效果：本发明提供的氟铝酸盐水泥，是根据氟铝酸盐水泥的特点，对氟铝酸盐水泥做出改进。一方面，是从硬化速率上改变，氟铝酸盐水泥具有快硬的特点，可作为抢修材料使用，但是过高的硬化速率，也造成其可塑性较差，根据需求调节硬化速率，可以有效扩大其使用范围，为此，本发明通过加入缓凝剂和矿渣，来延长凝结时间；第二方面，是改善氟铝酸盐水泥的早期强度和长期强度，在硬化初期，其强度可快速达到一定水平，但仍不能满足需求，1d达到30MPa，目前也只是中等水平，在一些特种场合，依然不能满足需求，而且长期强度有下降的趋势，这会影响氟铝酸盐水泥的使用，因此，不仅需求提高你早期强度，也要改善其长期强度。金刚砂和抛光砖废渣具有强度高、性质稳定的特点，可有效改善氟铝酸盐水泥早期强度和长期强度。
因此，本发明提供的氟铝酸盐水泥具有凝结速率快、早强高强的特点，而且性能稳定，质量均一，同时有效利用了多种矿渣和废弃物，提供了一种资源再利用的新方式，是一种较为理想的水泥材料。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解， 这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例 1：
一种氟铝酸盐水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）氟铝酸盐水泥熟料60.0%；
（2）氟铁矿渣10.0%；
（3）金刚砂10.0%；
（4）抛光砖废渣12.0%；
（5）硼酸3.0%；
（6）石膏5.0%。
根据本发明提供的氟铝酸盐水泥的制备方法制备氟铝酸盐水泥，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将氟铁矿渣和抛光砖废渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为120um；
（3）粉磨：将各个组分按照质量百分比混合在一起进行粉磨，至平均粒径为50um，即得到氟铝酸盐水泥。
实施例 2：
一种氟铝酸盐水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）氟铝酸盐水泥熟料75.0%；
（2）氟铁矿渣5.0%；
（3）金刚砂5.0%；
（4）抛光砖废渣7.0%；
（5）柠檬酸4.0%；
（6）石膏4.0%。
根据本发明提供的氟铝酸盐水泥的制备方法制备氟铝酸盐水泥，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将氟铁矿渣和抛光砖废渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为120um；
（3）粉磨：将各个组分按照质量百分比混合在一起进行粉磨，至平均粒径为50um，即得到氟铝酸盐水泥。
实施例 3：
一种氟铝酸盐水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）氟铝酸盐水泥熟料70.0%；
（2）氟铁矿渣10.0%；
（3）金刚砂5.0%%；
（4）抛光砖废渣5.0%%；
（5）酒石酸5.0%；
（6）石膏5.0%。
根据本发明提供的氟铝酸盐水泥的制备方法制备氟铝酸盐水泥，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将氟铁矿渣和抛光砖废渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为100um；
（3）粉磨：将各个组分按照质量百分比混合在一起进行粉磨，至平均粒径为25um，即得到氟铝酸盐水泥。
实施例4：
一种氟铝酸盐水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）氟铝酸盐水泥熟料65.0%；
（2）氟铁矿渣10.0%；
（3）金刚砂6.0%；
（4）抛光砖废渣10.0%；
（5）酒石酸4.5%；
（6）石膏4.5%。
根据本发明提供的氟铝酸盐水泥的制备方法制备氟铝酸盐水泥，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将氟铁矿渣和抛光砖废渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为100um；
（3）粉磨：将各个组分按照质量百分比混合在一起进行粉磨，至平均粒径为25um，即得到氟铝酸盐水泥。
实施例5：
一种氟铝酸盐水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）氟铝酸盐水泥熟料65.0%；
（2）氟铁矿渣10.0%；
（3）金刚砂8.0%；
（4）抛光砖废渣8.0%；
（5）酒石酸4.0%；
（6）石膏5.0%。
根据本发明提供的氟铝酸盐水泥的制备方法制备氟铝酸盐水泥，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将氟铁矿渣和抛光砖废渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为80um；
（3）粉磨：将各个组分按照质量百分比混合在一起进行粉磨，至平均粒径为10um，即得到氟铝酸盐水泥。
将上述具体实施方式提供的氟铝酸盐水泥作为实验组；根据申请号为201210315400.2  的专利文献“一种将含氟污泥制备氟铝酸盐水泥的方法”公开的技术方案制备氟铝酸盐水泥，为对照组；将实验组和对照组分别进行性能测试。
（1）凝结时间                                                                                                             
对实施例1-5和对照组的氟铝酸盐水泥进行水泥凝结时间测试，结果如下表1所示：
表1 氟铝酸盐水泥的凝结时间测定（单位：min）

由表可知，在初凝时间上，实施例1-5和对照组都较短，无明显差异，其中实施例2的初凝时间最短；在初凝时间和终凝时间间隔中，实施例1-5和对照组的差距也不明显，其中实施例3的间隔最短。
（2）抗压性能
测定实施例1-5和对照组的抗压性能，结果如表2所示：
表2 氟铝酸盐水泥抗压性能测试（单位：MPa）

由上表可知，实施例1-5和对照组1d的强度均达到较高水平，实施例1-5均高于对照组，其中实施例2的强度最高；在3d强度上，实施例1-5和对照组均较高，其具有一定差距，其中实施例2的强度最高；在28d强度上，随着时间的增强，从3d到28d，各组的强度变化均不明显，但实施例1-5均高于对照组，且较为显著，其中实施例5的强度最高。
综上所述，本发明提供的氟铝酸盐水泥，硬化速率高，且具有良好的早期强度和长期强度。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。