石膏基复合水硬性固化剂及石膏基复合水硬性固化砌块 【技术领域】
本发明涉及一种石膏固化剂，尤其涉及一种石膏基复合水硬性固化剂及石膏基复合水硬性固化砌块。
背景技术
二十一世纪随着一大批高新技术产业的崛起，可持续发展战略已经成为社会发展的一个主题，需要从省能源、省资源、再生利用的角度出发发展新材料，大力发展循环经济。大量的固体废弃物如粉煤灰、脱硫石膏、氟石膏、磷石膏、高镁石灰等被弃置、堆存，占据大量的土地，污染空气和水源，给人类赖以生存的生态环境构成了威胁，造成资金和土地资源的严重浪费，同时也浪费了大量的优质资源。石膏基复合水硬性固化剂以石膏作为粉煤灰的活化材料和固化剂，能够实现粉煤灰在常温下快速固化，符合国家发展循环经济，促进节能减排的产业政策。
现有技术的石膏基复合水硬性固化剂是以石膏为主，掺有水泥、无机盐材料与粉煤灰制成的水硬性胶凝材料。其中，无机盐材料作为固化活化剂在水泥-石灰-石膏复合固化粉煤灰的基础上对粉煤灰进行进一步地固化。然而，采用现有技术固化活化剂的石膏基复合水硬性固化剂的固化速度，以及使用现有技术的石膏基复合水硬性固化剂制成的石膏基复合水硬性固化砌块的致密性和强度都不够理想。
【发明内容】
本发明的技术问题在于提供一种石膏基复合水硬性固化剂、用于提高石膏的溶解度并增加石膏基复合水硬性固化砌块的致密性和强度。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种石膏基复合水硬性固化剂，其组分及含量为：
水泥 17％
氟石膏 25-33％
粉煤灰 50-57％
高镁石灰 3-5％
硫代硫酸钠或无机铵盐 2-4％
上述百分数为重量百分数。
一种石膏基复合水硬性固化剂，其组分及含量为：
水泥 17％
脱硫石膏 20-25％
粉煤灰 50％
高镁石灰 3-5％
硫代硫酸钠或无机铵盐 2-5％
硫酸钠 3-8％
氟化钙 2-4％
硫酸铝 2-4％
上述百分数为重量百分数。
一种石膏基复合水硬性固化剂，其组分及含量为：
水泥 17％
磷石膏 20-25％
粉煤灰 50％
高镁石灰 3-5％
硫代硫酸钠或无机铵盐 3-5％
硫酸钠 5-8％
氟化钙 2-4％
硫酸铝 2-4％
上述百分数为重量百分数。
其中，所述水泥为硅酸盐水泥。
其中，所述石灰为高镁石灰，所述高镁石灰的组分及含量为：
氧化钙 65-67％
氧化镁 4-10％。
本发明提供的石膏基复合水硬性固化剂，根据粉煤灰固化原理及活性激发方法，采用复合激发方法辅以活化剂实现粉煤灰的固化，水化反应快，整体强度高。
本发明的另一技术问题在于提供一种石膏基复合水硬性固化砌块，能够提高石膏的溶解度并增加石膏基复合水硬性固化砌块的致密性和强度。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种石膏基复合水硬性固化砌块，其组分及含量为：
水泥 8-10％
氟石膏 12-15％
粉煤灰 30％
高镁石灰 3-5％
硫代硫酸钠或无机铵盐 2-5％
细砂 40％
上述百分数为重量百分数。
所述砌块的形成条件为：PH≥14，水量控制为过饱和。
其中，所述细砂的砂粒粒径≤2mm。
本发明提供的石膏基复合水硬性固化砌块不需要焙烧或蒸压，免除了窑炉和蒸压设备，大大减少了固定资产的投资。采用阳光通风隧道加温养护，温度控制在40℃-60℃，通风风速为0.05米/秒，相对湿度为40-60％，双真空挤出成型并按尺寸切坯，凝结硬化快，便于砖坯的搬运和码垛，且后期强度可持续增长，不会因自然风化而降低强度，使用寿命大大延长。
【具体实施方式】
本发明旨在提供一种石膏基复合水硬性固化剂及石膏基复合水硬性固化砌块，通过加入固化活化剂组分，提高石膏的溶解度的同时增加石膏基复合水硬性固化砌块的致密性和强度。
下面对本发明进行详细描述。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在石膏基复合水硬性固化剂的组分中，石膏可以采用天然石膏、磷石膏、脱硫石膏或氟石膏。石膏优选为氟石膏，对粉煤灰起到硫酸盐激发和固化作用。
实施例一
本发明实施例提供一种石膏基复合水硬性固化剂，其组分及含量为：
水泥 17％
氟石膏 25-33％
粉煤灰 50-57％
高镁石灰 3-5％
硫代硫酸钠或无机铵盐 2-4％
上述百分数为重量百分数。
其中，硫代硫酸钠或无机铵盐为活化剂A，优选为硫代硫酸钠。
在石膏基复合水硬性固化剂与建筑用砂混合制备石膏基复合水硬性固化砌块的过程中，活化剂A能提高石膏的溶解度生成高度分散的硫酸钙，与体系中的氢氧化钙反应，更容易与粉煤灰生成钙矾石等水化物产物；同时，水解后可提高溶液中的OH-浓度，促使粉煤灰玻璃网状结构的破解，加速水化反应。
采用上述石膏基复合水硬性固化剂，根据粉煤灰固化原理及活性激发方法，采用复合激发方法辅以活化剂实现粉煤灰的固化，针对氟石膏系组分的石膏基复合水硬性固化剂，活化剂A的加入能够促进粉煤灰活性，加快水化反应，提高整体强度。
实施例二
本发明实施例提供一种石膏基复合水硬性固化剂，其组分及含量为：
水泥 17％
脱硫石膏 20-25％
粉煤灰 50％
高镁石灰 3-5％
硫代硫酸钠或无机铵盐 2-5％
硫酸钠 3-8％
氟化钙 2-4％
硫酸铝 2-4％
上述百分数为重量百分数。
其中，硫代硫酸钠或无机铵盐为活化剂A，优选为硫代硫酸钠；硫酸钠及其它无机盐(氟化钙、硫酸铝)构成活化剂B，其中活化剂B也可以为三乙醇铵，含量则为0.05-0.06％。
在石膏基复合水硬性固化剂与建筑用砂混合制备石膏基复合水硬性固化砌块的过程中，活化剂A能提高石膏的溶解度生成高度分散的硫酸钙，与体系中的氢氧化钙反应，更容易与粉煤灰生成钙矾石等水化物产物；同时，水解后可提高溶液中的OH-浓度，促使粉煤灰玻璃网状结构的破解，加速水化反应。活化剂B能与水化体系中的阳离子形成易溶于水的螯合物，且在粉煤灰微粒颗粒表面形成许多可溶点；更能促使水泥矿物水化，析出氢氧化钙，使溶解速率提高，致使与石膏的反应速度加快，水化硫铝酸钙量增多，有利于凝结和密实，从而提高早期强度，其中，水化硫铝酸钙中的铝大部分来自粉煤灰，小部分来自水泥矿物；同时形成不稳定络合物，使氢氧化钙过饱和程度提高，有效阻止水化初期形成疏松结晶产品的趋势，从而提高石膏基复合水硬性固化砌块的致密性和强度。
采用上述石膏基复合水硬性固化剂，根据粉煤灰固化原理及活性激发方法，采用复合激发方法辅以活化剂实现粉煤灰的固化，针对脱硫石膏系组分的石膏基复合水硬性固化剂，活化剂A和活化剂B的加入能够促进粉煤灰活性，加快水化反应，提高整体强度。
实施例三
本发明实施例提供一种石膏基复合水硬性固化剂，其组分及含量为：
水泥 17％
磷石膏 20-25％
粉煤灰 50％
高镁石灰 3-5％
硫代硫酸钠或无机铵盐 3-5％
硫酸钠 5-8％
氟化钙 2-4％
硫酸铝 2-4％
上述百分数为重量百分数。
其中，硫代硫酸钠或无机铵盐为活化剂A，优选为硫代硫酸钠；硫酸钠及其它无机盐(氟化钙、硫酸铝)构成活化剂B，其中活化剂B也可以为三乙醇铵，含量则为0.05-0.06％。
在石膏基复合水硬性固化剂与建筑用砂混合制备石膏基复合水硬性固化砌块的过程中，活化剂A能提高石膏的溶解度生成高度分散的硫酸钙，与体系中地氢氧化钙反应，更容易与粉煤灰生成钙矾石等水化物产物；同时，水解后可提高溶液中的OH-浓度，促使粉煤灰玻璃网状结构的破解，加速水化反应。活化剂B能与水化体系中的阳离子形成易溶于水的螯合物，且在粉煤灰微粒颗粒表面形成许多可溶点；更能促使水泥矿物水化，析出氢氧化钙，使溶解速率提高，致使与石膏的反应速度加快，水化硫铝酸钙量增多，有利于凝结和密实，从而提高早期强度，其中，水化硫铝酸钙中的铝大部分来自粉煤灰，小部分来自水泥矿物；同时形成不稳定络合物，使氢氧化钙过饱和程度提高，有效阻止水化初期形成疏松结晶产品的趋势，从而提高石膏基复合水硬性固化砌块的致密性和强度。
采用上述石膏基复合水硬性固化剂，根据粉煤灰固化原理及活性激发方法，采用复合激发方法辅以活化剂实现粉煤灰的固化，针对磷石膏系组分的石膏基复合水硬性固化剂，活化剂A和活化剂B的加入能够促进粉煤灰活性，加快水化反应，提高整体强度。
进一步地，所述的粉煤灰为电厂排出的低钙粉煤灰或高钙粉煤灰(高钙粉煤灰的活性高于低钙粉煤灰)，粉煤灰中含有的SiO2、AL2O3、Fe2O3、CaO，生成钙矾石和其他水化产物，同时降低材料成本。
进一步地，水泥为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥与粉煤灰进行火山灰反应，生成水化硅酸钙、水化硅酸钙凝胶，使粉煤灰固化砖具有早期强度，从而实现免蒸免压，减少投资，降低成本。
进一步地，高镁石灰的组分及含量为：
氧化钙 65-67％
氧化镁 4-10％
高镁石灰可调节溶液的PH值，为生成钙矾石创造条件，同时对粉煤灰和脱硫石膏起碱性活化剂的作用，促使粉煤灰中的活性物质与其反应，生成有利于钙矾石的前期材料和其它水泥石材料。
下面通过粉煤灰的固化原理进一步说明本发明的技术方案。
1、水泥固化粉煤灰原理
粉煤灰同水泥进行水化，在形成硬化体的过程中，水泥熟料矿物的水化反应在先，火山灰二次水化反应在后，两类水化反应交替进行相辅相成按照“粉末效应原理”，为水泥熟料矿物水化反应提供较多的水化产物沉淀场合，从而促进水泥熟料矿物的水化等作用。
2、石灰固化粉煤灰原理
石灰固化粉煤灰原理是当粉煤灰在常温下处于氢氧化钙的液相环境中时，由于氢氧化钙通过扩散到达粉煤灰球体表面，发生化学吸附和浸蚀使玻璃体溶解，激发活性SiO2和AL2O3与氢氧化钙相互作用生成水化硅酸盐和水化铝酸盐。
3、石膏固化粉煤灰原理
石膏对粉煤灰起到硫酸盐激发作用，粉煤灰在石膏和碱性复合激发剂作用下生成水化铝酸钙、硅酸钙和钙矾石。
4、固化活化剂
在水泥-石灰-石膏复合固化粉煤灰的基础上，添加了活化剂A和活化剂B。活化剂A能提高石膏的溶解度生成高度分散的硫酸钙，与体系中的氢氧化钙反应，更容易与粉煤灰生成钙矾石等水化物产物；同时，水解后可提高溶液中的OH-浓度，促使粉煤灰玻璃网状结构的破解，加速水化反应。活化剂B能与水化体系中的阳离子形成易溶于水的螯合物，且在粉煤灰微粒颗粒表面形成许多可溶点；更能促使水泥矿物水化，析出氢氧化钙，使溶解速率提高，致使与石膏的反应速度加快，水化硫铝酸钙量增多，有利于凝结和密实，从而提高早期强度，其中，水化硫铝酸钙中的铝大部分来自粉煤灰，小部分来自水泥矿物；同时形成不稳定络合物，使氢氧化钙过饱和程度提高，有效阻止水化初期形成疏松结晶产品的趋势，从而提高石膏基复合水硬性固化砌块的致密性和强度。
实施例四
本发明实施例提供一种石膏基复合水硬性固化砌块，其组分及含量为：
水泥 8-10％
氟石膏 12-15％
粉煤灰 30％
高镁石灰 3-5％
硫代硫酸钠或无机铵盐 2-5％
细砂 40％
上述百分数为重量百分数。
所述砌块的形成条件为：PH≥14，水量控制为过饱和。
进一步地，所述细砂的砂粒粒径≤2mm。
石膏基复合水硬性固化砌块属于石膏基复合水硬性固化剂制品，充分水化后的主要水化产物有：水化硅酸钙、水化铝酸钙、钙矾石、水化硫铝酸钙和水石榴石等，同时存在着过量的氢氧化钙，需要说明的是，水化硫铝酸钙为单琉型水化硫铝酸钙，其抗碳化和抗冻融的性能较强。对于石膏基复合水硬性固化剂制品来说，氢氧化钙的存在是水泥结构稳定、混凝土耐久的物质基础和标志。由水泥最初水化生成的氢氧化钙矿物，随着与粉煤灰中硅、铝质等材料的水化反应不断进行，最终使水泥结石稳定。
采用上述配比的石膏基复合水硬性固化砌块不需要焙烧或蒸压，免除了窑炉和蒸压设备，大大减少了固定资产的投资。采用阳光通风隧道加温养护，温度控制在40℃-60℃，通风风速为0.05米/秒，相对湿度为40-60％，双真空挤出成型并按尺寸切坯，凝结硬化快，便于砖坯的搬运和码垛，且后期强度可持续增长，不会因自然风化而降低强度，使用寿命大大延长。
基于我国国情原因，磷石膏的杂质较多，不易分离，因此，优选氟石膏作为石膏基复合水硬性固化砌块的石膏原料。
另外，需要说明的是，采用的粉煤灰也可采用粉煤灰、磨细矿粉和尾矿微粉的混合物，均为绿色环保材料；采用的细砂可以来自天然砂、人造砂和改造土壤取砂，基于绿色环保考虑，优选改造土壤获得细砂，具体为将低碱砂土风化取得细砂和亚砂土，其中，亚砂土可以回收利用作为植物种植的土壤。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。