一種降低鎂質(zhì)膠凝材料水化放熱量的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降低鎂質(zhì)膠凝材料水化放熱量的方法，包括步驟：將質(zhì)量比為1.2～2.8∶1∶2～3.2的礦摻氧化鎂、氯化鎂，及水混合均勻，形成鎂質(zhì)膠凝材料；其中，礦摻氧化鎂包括氧化鎂和礦物摻合料，礦物摻合料的質(zhì)量與礦摻氧化鎂的質(zhì)量的比例為1～6∶20。該方法通過在鎂質(zhì)膠凝材料的制備過程中，向氧化鎂-氯化鎂-水的三元原料體系中摻雜礦物摻合料，達(dá)到了降低鎂質(zhì)膠凝材料水化放熱量、延長誘導(dǎo)期結(jié)束時間及加速期結(jié)束時間的目的；同時，礦物摻合料的加入代替了原料氧化鎂的用量，也在一定程度上可降低該鎂質(zhì)膠凝材料的成本。
【專利說明】_種降低鎂質(zhì)膠凝材料水化放熱量的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地講，涉及一種降低鎂質(zhì)膠凝材料水化放熱 量的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鎂質(zhì)膠凝材料是法國科學(xué)家Sorrel發(fā)明的一種氣硬性凝膠材料，又名"Sorrel水 泥"或"鎂水泥"，其具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、快凝、粘結(jié)力強(qiáng)、堿度低、耐磨、防火、裝飾效果好、抗鹽 鹵腐蝕等特點(diǎn)，因而受到世界各國的廣泛關(guān)注。以鎂水泥為凝膠材料的菱鎂制品已廣泛應(yīng) 用于建筑建材和木材節(jié)約等領(lǐng)域，為國家節(jié)能、節(jié)資、減排工作做出了重要貢獻(xiàn)。
[0003] 鎂質(zhì)膠凝材料是由氧化鎂、氯化鎂和水按照一定比例混合而成的一種氣硬性凝膠 材料，其基本水化體系是MgO-MgCl 2-H2O三元體系；但其作為一種水泥材料，即符合水泥的 一般性能，而水泥水化是一種復(fù)雜的、非均質(zhì)的多相化學(xué)反應(yīng)過程。無論哪種水泥，它在水 化過程中都具有"即時性"，正是由于這種"即時性"，使水泥的水化機(jī)理和動力學(xué)參數(shù)在不 同的水化階段有所不同，其主要體現(xiàn)在水化放熱量、水化速率、電學(xué)性能及體積變化等諸多 方面。在鎂質(zhì)膠凝材料的制備過程中，通常具有放熱量大的缺點(diǎn)，這一缺點(diǎn)限制了其進(jìn)一步 地大規(guī)模應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種降低鎂質(zhì)膠凝材料水化放熱 量的方法，該方法通過在制備鎂質(zhì)膠凝材料的過程中，在原料MgO-MgCl 2-H2O三元體系中摻 雜礦物摻合料，從而達(dá)到降低制備得到的鎂質(zhì)膠凝材料水化放熱量的目的。
[0005] 為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：
[0006] -種降低鎂質(zhì)膠凝材料水化放熱量的方法，包括如下步驟：將礦摻氧化鎂、氯化 鎂，及水混合均勻，形成鎂質(zhì)膠凝材料；其中，所述礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質(zhì)量比為 1. 2 ?2. 8:1:2 ?3. 2〇
[0007] 進(jìn)一步地，所述礦摻氧化鎂包括氧化鎂和礦物摻和料；其中，所述礦物摻合料與所 述礦摻氧化鎂的質(zhì)量的比例為1?6:20。
[0008] 進(jìn)一步地，所述礦物摻合料包括粉煤灰、硅灰、礦渣中的至少一種。
[0009] 進(jìn)一步地，所述氧化鎂來自菱鎂礦輕燒粉、白云石輕燒粉、鹽湖提鋰副產(chǎn)鎂渣的煅 燒產(chǎn)物中的任意一種；其中，所述菱鎂礦輕燒粉、鹽湖提鋰副產(chǎn)鎂渣的煅燒產(chǎn)物中氧化鎂的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)均不低于60%，所述白云石輕燒粉中氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%?28%。
[0010] 進(jìn)一步地，所述氯化鎂來自六水氯化鎂。
[0011] 進(jìn)一步地，所述水包括外加水與所述六水氯化鎂中的結(jié)晶水。
[0012] 進(jìn)一步地，包括如下步驟：將90份氧化鎂、168份六水氯化鎂、10份礦渣溶于179 份自來水中，使得所述礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質(zhì)量比為1. 2:1:3. 2,混合均勻形成鎂質(zhì) 膠凝材料；其中，所述氧化鎂來自所述鹽湖提鋰副產(chǎn)鎂渣的煅燒產(chǎn)物，所述份數(shù)均為質(zhì)量份 數(shù)。
[0013] 進(jìn)一步地，包括如下步驟：將95份氧化鎂、101份六水氯化鎂、5份硅灰溶于80份 自來水中，使得所述礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質(zhì)量比為2. 1:1:2. 8,混合均勻形成鎂質(zhì)膠 凝材料；其中，所述氧化鎂來自所述白云石輕燒粉，所述份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。
[0014] 進(jìn)一步地，包括如下步驟：將70份氧化鎂、72份六水氯化鎂、30份粉煤灰溶于32 份自來水中，使得所述礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質(zhì)量比為2. 8:1:2,混合均勻形成鎂質(zhì)膠 凝材料；其中，所述氧化鎂來自所述菱鎂礦輕燒粉，所述份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。
[0015] 本發(fā)明通過在鎂質(zhì)膠凝材料的制備過程中，向MgO-MgCl2-H2O三元體系中摻雜礦 物摻合料，可達(dá)到降低鎂質(zhì)膠凝材料水化放熱量、延緩水化時間的目的。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下，將參照具體的實(shí)施例來詳細(xì)描述本發(fā)明。然而，可以以許多不同的形式來實(shí) 施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為限制于這里闡述的具體實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施 例是為了解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明 的各種實(shí)施例和適合于特定預(yù)期應(yīng)用的各種修改。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一種降低鎂質(zhì)膠凝材料水化放熱量的方法，即將質(zhì)量比為1. 2? 2. 8:1:2?3. 2的礦摻氧化鎂、氯化鎂、水混合，其中，上述礦摻氧化鎂包括氧化鎂和礦物摻 合料；其中礦物摻合料的質(zhì)量為礦摻氧化鎂的質(zhì)量的5%?30%，混合均勻形成鎂質(zhì)膠凝 材料；也就是說，礦物摻合料的添加方式為內(nèi)摻。
[0018] 在制備鎂質(zhì)膠凝材料的過程中，一般有內(nèi)摻和外摻兩種不同的添加方式，選擇何 種添加方式取決于不同的添加物質(zhì)，而不同的添加方式也造成制備得到的鎂質(zhì)膠凝材料具 有不同的性能。一般情況下，礦物摻合料選擇內(nèi)摻的方式；內(nèi)摻指添加的物質(zhì)（本發(fā)明中指 礦物摻合料）代替初始某原料（本發(fā)明中指氧化鎂）的用量，如本發(fā)明中，若內(nèi)摻10%礦物 摻合料，則表示礦物摻合料與氧化鎂的質(zhì)量比為1:9,形成10%礦物摻合料的礦摻氧化鎂。
[0019] 優(yōu)選地，礦物摻合料可選自粉煤灰、硅灰、礦渣中的至少一種；氯化鎂可來自六水 氯化鎂，而此處的水可包括外加入體系的外加水和六水氯化鎂中的結(jié)晶水，即此處的水指 該體系中的水的總量。
[0020] 下面將結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地描述，顯然，所描述的 實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)范 圍。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 原料氧化鎂來自于鹽湖提鋰副產(chǎn)鎂渣的煅燒產(chǎn)物，用量129份，本實(shí)施例包含水 泥制備原料氧化鎂約為70%，S卩氧化鎂為90份左右。
[0023] 將168份水氯鎂石（即六水氯化鎂）溶于179份自來水中，形成氯化鎂水溶液，此 處自來水即為外加水，即向體系中另外加入的水，下述如無特別說明，均指此含義；再將上 述煅燒產(chǎn)物129份、10份礦渣溶于該氯化鎂水溶液中，攪拌均勻形成鎂質(zhì)膠凝材料，上述份 數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)；也就是說，在該鎂質(zhì)膠凝材料中，礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質(zhì)量比例為 1. 2:1:3. 2,此處水指體系中的總水量，包括添加的179份自來水及168份六水氯化鎂溶解 后得到的89份水；且礦物摻合料礦渣的添加量與氧化鎂的用量的比為1:9 (此處指質(zhì)量比， 內(nèi)摻，即總量為100份；下述如無特別說明，均指質(zhì)量比及內(nèi)摻）。
[0024] 為說明礦物摻合料礦渣對鎂質(zhì)膠凝材料制備中的水化過程的影響，在經(jīng)由上述方 法制備得到的鎂質(zhì)膠凝材料的水化階段，對其水化放熱規(guī)律進(jìn)行了監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)該鎂質(zhì)膠凝 材料的3d水化放熱量為620. 51J 誘導(dǎo)期結(jié)束時間為2. 91h，加速期結(jié)束時間為9. 12h。
[0025] 誘導(dǎo)期和加速期是水泥水化反應(yīng)的主要階段，誘導(dǎo)期為水泥放熱速率低、放熱量 小的階段，此階段一般持續(xù)幾個小時，其長短受眾多因素的影響，包括MgO的活性、反應(yīng)溫 度、外加劑的種類和數(shù)量等；加速期為水泥放熱速率快、放熱量大的階段，此階段主要形成 了水泥的水化產(chǎn)物，使?jié){體產(chǎn)生強(qiáng)度。因此誘導(dǎo)期和加速期的時間長短間接上反應(yīng)了水泥 的凝結(jié)時間、漿體的強(qiáng)度和水化產(chǎn)物的種類和數(shù)量，從而進(jìn)一步體現(xiàn)水泥的各種性能，如抗 壓強(qiáng)度和抗水性等。
[0026] 實(shí)施例2
[0027] 原料氧化鎂來源于白云石輕燒粉（氧化鎂的含量約為20%?28% )，即白云石的 煅燒產(chǎn)物，用量388份左右，其中，本實(shí)施例的氧化鎂的含量為23%?26%，即保持原料氧 化鎂的用量約為95份左右。
[0028] 將101份左右六水氯化鎂溶于80份左右的自來水中，形成氯化鎂水溶液；再向其 中加入上述388份左右含氧化鎂為23%?26%的白云石輕燒粉與5份硅灰，混合均勻后形 成鎂質(zhì)膠凝材料，上述份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)；也就是說，在該鎂質(zhì)膠凝材料中，氧化鎂、氯化鎂 和水的質(zhì)量比例為2. 1:1:2. 8,此處水的來源同實(shí)施例1中所述；且礦物摻合料礦渣的添加 量與氧化鎂的用量的比為1:19(即5:95,總量為100份）。
[0029] 對該鎂質(zhì)膠凝材料的水化過程進(jìn)行測定，可知：所述鎂質(zhì)膠凝材料的3d水化熱為 811. 6J · g-1，誘導(dǎo)期結(jié)束時間為2. 39h，加速期結(jié)束時間為7. 8h。
[0030] 實(shí)施例3
[0031] 原料氧化鎂來源于菱鎂礦輕燒粉，即菱鎂礦的煅燒產(chǎn)物，用量115份，其中含氧化 鎂為60 %?62%，也就是說，本實(shí)施例的菱鎂礦輕燒粉中氧化鎂含量約為70份。
[0032] 將72份左右六水氯化鎂溶于32份左右的水中，形成氯化鎂水溶液，再將上述菱鎂 礦輕燒粉115份、30份粉煤灰溶于該氯化鎂水溶液中，攪拌均勻形成鎂質(zhì)膠凝材料，上述份 數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)；也就是說，在該鎂質(zhì)膠凝材料中，礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質(zhì)量比例為 2. 8:1:2,此處水的來源同實(shí)施例1中所述；且礦物摻合料粉煤灰的添加量與氧化鎂用量的 比為3:7 (總量為100份）。
[0033] 對該鎂質(zhì)膠凝材料的水化過程進(jìn)行測定，可知：所述鎂質(zhì)膠凝材料的3d水化熱為 608. 72J · g'誘導(dǎo)期結(jié)束時間為2. 79h，加速期結(jié)束時間為9. lh。
[0034] 上述實(shí)施例1-3中礦物摻合料分別為礦渣、硅灰和粉煤灰，但本發(fā)明并不限制與 此，礦物摻合料還可為上述三種物質(zhì)的任意組合形成的混合物。
[0035] 對比實(shí)驗(yàn)
[0036] 本對比實(shí)驗(yàn)旨在通過與實(shí)施例的對比，得到礦物摻合料對鎂質(zhì)膠凝材料水化放熱 量的影響。
[0037] 分別對實(shí)施例1-3進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)1-3的對照實(shí)驗(yàn)，即對比實(shí)驗(yàn)1、2、3的實(shí)驗(yàn)條 件分別與實(shí)施例1、2、3相對應(yīng)，只是在實(shí)施過程中，對比實(shí)驗(yàn)中沒有加入礦物摻合料，而此 時氧化鎂的用量為實(shí)施例中氧化鎂用量與礦物摻合料用量的總量，即均為100份。對比實(shí) 驗(yàn)組獲得的鎂質(zhì)膠凝材料在水化過程中的3d水化放熱量、誘導(dǎo)期結(jié)束時間及加速期結(jié)束 時間見表1。
[0038]表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種降低鎂質(zhì)膠凝材料水化放熱量的方法，其特征在于，包括如下步驟：將礦摻氧 化鎂、氯化鎂，及水混合均勻，形成鎂質(zhì)膠凝材料； 其中，所述礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質(zhì)量比為1. 2?2. 8:1:2?3. 2。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述礦摻氧化鎂包括氧化鎂和礦物摻和 料；其中，所述礦物摻和料的質(zhì)量與所述礦摻氧化鎂的質(zhì)量的比例為1?6:20。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述礦物摻合料包括粉煤灰、硅灰、礦渣 中的至少一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化鎂來自菱鎂礦輕燒粉、白云石輕 燒粉、鹽湖提鋰副產(chǎn)鎂渣的煅燒產(chǎn)物中的任意一種；其中，所述菱鎂礦輕燒粉、鹽湖提鋰副 產(chǎn)鎂渣的煅燒產(chǎn)物中氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均不低于60%，所述白云石輕燒粉中氧化鎂的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為20%?28%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯化鎂來自六水氯化鎂。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述水包括外加水與所述六水氯化鎂中 的結(jié)晶水。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，包括如下步驟：將90份氧化鎂、151份六 水氯化鎂、10份礦渣溶于161份自來水中，使得所述礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質(zhì)量比為 1.2:1:3. 2,混合均勻形成鎂質(zhì)膠凝材料；其中，所述氧化鎂來自所述鹽湖提鋰副產(chǎn)鎂渣的 煅燒產(chǎn)物，所述份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，包括如下步驟：將95份氧化鎂、101份 六水氯化鎂、5份硅灰溶于80份自來水中，使得所述礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質(zhì)量比為 2. 1:1:2. 8,混合均勻形成鎂質(zhì)膠凝材料；其中，所述氧化鎂來自所述白云石輕燒粉，所述份 數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，包括如下步驟：將70份氧化鎂、72份六 水氯化鎂、30份粉煤灰溶于32份自來水中，使得所述礦摻氧化鎂、氯化鎂和水的質(zhì)量比為 2. 8:1:2,混合均勻形成鎂質(zhì)膠凝材料；其中，所述氧化鎂來自所述菱鎂礦輕燒粉，所述份數(shù) 均為質(zhì)量份數(shù)。
【文檔編號】C04B9/02GK104446062SQ201410786929
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】文靜, 肖學(xué)英, 余紅發(fā), 李穎, 董金美, 鄭衛(wèi)新, 常成功 申請人:中國科學(xué)院青海鹽湖研究所