[发明专利]耐酸混凝土制品特别是硫磺混凝土管及其制造方法

说明书

本发明涉及耐酸混凝土制品、特别是硫磺混凝土管及其制造方法。

美国专利4311826、4348313和4391969公开了含有元素硫和一种增塑剂的硫磺水泥组合物。增塑剂的量通常占大约5%，由二聚环戊二烯和环戊二烯低聚物的1∶1混合物组成。美国专利4293463公开了一种硫磺水泥组合物，它含有硫、一种增粘的表面活性的细粒稳定剂（例如粉煤灰），以及一种源于石油的烯烃聚合物。该聚合物的不挥发物含量大于约50%（重量），其最小威杰斯碘值约为100厘克/克，它能与硫反应形成含硫聚合物（见第2栏第29-37行）。美国专利4058500介绍了相似的硫磺水泥组合物。

硫磺水泥被用来代替普通水泥制造混凝土。与普通的硅酸盐水泥混凝土不同，硫磺混凝土的显著特点是耐盐和酸的侵蚀。在制造硫磺混凝土时只用硫磺水泥作粘合料。硫磺水泥在加热到约135℃时变成液态，从而使硫磺混凝土可以像普通混凝土一样加工。冷却过程一般只要几小时，在这期间硫磺混凝土产生了独特的性质，例如大约40至60兆帕的抗压强度、大约8至12兆帕的抗弯强度、高冲击强度、高度耐磨性能、绝对不透水性、耐盐和酸侵蚀、以及耐冻结-熔化性。美国专利4025352、4496659、4332911和4332912介绍了硫磺混凝土及其制造的实例。

由于有这些优良的性能，在很多涉及侵蚀性环境的工业领域已经使用硫磺混凝土，而普通的硅酸盐水泥在这种环境下将会剥蚀。硫磺混凝土的这些特殊性能特别有用的应用领域包括地板、涂层、地基、墙壁、酸库、贮槽、下水道系统等的建造。

虽然有很充分的理由使用硫磺混凝土，但是还没有找到由硫磺混凝土制造硫磺混凝土管的令人满意的方法。确实曾经提出过许多制造这种管子的方法，但是从技术和经济观点来看，没有一种是令人满意的。在下列的专利说明书中叙述了制造硫磺混凝土制品的已知方法。

美国专利3954480公开了一些混凝土组合物、混凝土制品和生产这些制品的方法，它是用硫磺、最好是增塑的硫磺代替一部分水泥。因此，该专利公开的是硫磺混凝土与普通混凝土的结合物。在制造混凝土制品期间，将材料加工成所要的形状并压实，随后放置以使其中的水泥部分地或完全地水化。将水化了的产品加热至硫的熔点以上以使硫塑化，随后将制品冷却以备使用。此法很费时间，因为水泥的部分或完全水化需要较长时间，而且热处理常常需要在121至177℃的温度下加热1至5小时。另外，由于含有普通水泥，它不可能具备硫磺水泥的所有上述优点。

美国专利4134775公开了用以作为结构元件的制品，例如砖、砌块、模制件、檐板等，它们基本上由固化的元素硫作为三维基质，其中均匀地分布着一种固体颗粒状的无机材料，粒状无机材料占制品重量的20%至80%。至少一部分粒状无机材料是未破碎的粉煤灰，其数量占制品重量的20%至60%。粒状无机材料的粒度在0.0005至10.0毫米之间，最大粒度也小于制成品的最小尺寸。制造这些制品时是将硫磺混凝土在室温下混合并浇注入模具中。然后将混合物加热，直到硫磺熔化。在随后的冷却期间制品达到必要的强度。这样的制品其硬度比固化的硫磺要大得多，而其抗压强度要高于陈化过的混凝土浇制件。生产的制品也可以挤压成小球形，以便在现场使用时重新熔化。美国专利4134775公开的这一方法很费时间，而且只能用于制造小物件，不能用来按工业规模制造管道。

美国专利4256499号公开了成型的硫磺混凝土制品和由一种可模塑成形的组合物制备它们的方法，该组合物由矿物集料、矿物粘合料、硫组分（例如元素硫）和液体载体（例如水）构成。将混合物在高的压制压力下压实，形成一个成形的坯体，干燥之以挥发掉液体载体并加热使硫熔化。随后将制品冷却使硫固化，从而使矿物材料与硫粘合形成基体。采用液态载体使得此法不方便且费时间，因为在压实和浇制之后必须将材料干燥，直到所有的液态载体基本上挥发掉。

美国专利4426458公开了纤维增强的硫磺混凝土组合物，该说明书提出用它制造混凝土制品，例如铺路板、结构元件、井框支架、排水边沟和管道等。硫磺混凝土组合物由硫磺水泥、集料、以及由长度至少为3厘米的纤丝形成的束状纤维元件构成。集料可以有以下的粒度分布：

15-80%（重量）的颗粒的直径大于4.75毫米，最好是从1.5至4厘米;

5-85%（重量）的颗粒的直径在150微米与4.75毫米之间;

5-15%（重量）的颗粒的直径小于约150微米。