[发明专利]硫磺水泥产品

说明书

发明领域

本发明提供包括硫磺砂浆和硫磺混凝土的硫磺水泥产品。本发明还提供制备硫磺水泥产品的方法。 

发明背景

元素硫或改性硫可以用于结合骨料和填料，从而提供硫磺水泥产品，例如硫磺砂浆和硫磺混凝土。硫磺混凝土可用于多种预制混凝土的应用，如海洋防御，铺路板，路障及挡土墙。 

砂是硫磺砂浆和硫磺混凝土中很常用的细骨料。由于成本及便利的原因，期望使用当地可得的砂。 

US4,376,830讨论了使用骨料的问题，所述骨料被水膨胀性粘土所污染。这些粘土可以使硫磺砂浆或硫磺混凝土在接触到水时离析。通过清洗程序移除粘土是可能的，但这不经济。所述‘830专利教导了可以将有机硅烷掺入到硫磺砂浆或硫磺混凝土中以减少水膨胀性粘土的水膨胀性，该有机硅烷具有例如氨基、环氧基和巯基的官能团。 

本发明人已经发现，由具有高表面积的多孔砂制备的硫磺砂浆和硫磺混凝土在接触到水时也易于被离析。这不是因为存在可膨胀性粘土(洗涤程序不影响由砂制备的硫磺砂浆和硫磺混凝土的水稳定性)。本发明人试图改善由这种高表面积的砂制备的硫磺砂浆和硫磺混凝土的水稳定性。 

发明简述

本发明人已经惊奇地发现，具有氨基官能团的有机硅烷可以提高由具有高表面积的砂制备的硫砂浆和硫磺混凝土的水稳定性。具有巯基和硫化物官能团的有机硅烷在相同浓度范围内使用时，不具有相同的效果。 

因此，本发明提供了硫磺水泥产品，其含有硫磺、填料、表面积大于0.5平方米/克的砂，以及具有至少一个氨基官能团的有机硅烷。 

另一个方面，本发明提供了制备硫磺水泥产品的方法，包括以下步骤： 

(a)混合硫磺、填料、表面积大于0.5平方米/克的砂和具有至少一个氨基官能团的有机硅烷；和 

(b)凝固所述熔融硫磺水泥产品。 

发明详述

术语“硫磺水泥产品”指含有硫磺、填料和骨料的组合物。填料和骨料是颗粒状的无机材料。填料具有0.1微米至0.1毫米的平均粒径。细骨料具有0.1至5毫米的平均粒径。砂是一种类型的细骨料。粗骨料具有5至40毫米的平均粒径。硫磺砂浆包含硫磺、填料、砂和任选的额外的细骨料，但不包含粗骨料。硫磺混凝土包含硫磺、填料、粗骨料、砂和任选的额外的细骨料。 

根据一个优选的实施方式，本发明的硫磺水泥产品是硫磺砂浆。根据另一个优选的实施方式，本发明的硫磺水泥产品是硫磺混凝土。 

技术人员根据硫磺水泥产品的建议应用可以选择本发明的硫磺水泥产品中的硫磺、填料、砂和其他骨料的量。技术人员将努力确保掺入足够量的硫磺以结合填料和骨料，确保掺入足够量的填料和骨料以提供机械强度，以及确保组份的平衡以提供对于建议的应用具有合适的操作 性的混合物。硫磺砂浆优选包含5至40重量％的硫磺，45至90重量％的细骨料和1至10重量％的填料；更优选5至30重量％的硫磺，55至75重量％的细骨料和3至8重量％的填料，其中重量百分数是基于硫磺砂浆的重量。硫磺混凝土优选包含5至40重量％的硫磺，25至50重量％的粗骨料，20至40重量％的细骨料和1至10重量％的填料；更优选5至30重量％的硫磺，30至40重量％的粗骨料，25至35重量％的细骨料和3至8重量％的填料，其中重量百分数是基于硫磺混凝土的重量。 

本发明的硫磺水泥产品中的砂的表面积大于0.5平方米/克、优选大于1平方米/克、更优选大于1.5平方米/克和最优选大于2平方米/克。砂的表面积按照实施例1中所述的程序，根据BET技术使用氮来测定。 

石英的表面积通常为约0.25平方米/克，标准砂的表面积(欧洲标准中作为用于混凝土的典型砂使用)为约0.02平方米/克。砂可由于坡缕石的表面层而具有高的表面积。可使用能量色散X-射线光谱仪检测砂中坡缕石表面层的存在。