[发明专利]含石膏的胶凝性胶结剂和由其制备的组合物和材料

说明书

                     发明背景

发明领域

本发明涉及胶凝性胶结剂和由其制备的组合物。特别地，本发明涉及含石膏(半水硫酸钙)、波特兰水泥和硅灰的胶结剂，其在胶凝性组合物中使用以制备结构材料例如内墙和外墙建筑材料、背衬板、纤维板、地板衬底、壁板、装饰板、结构构架、地板和路面修补材料、耐火涂料和阻燃材料。

相关技术的描述

通常不采用半水硫酸钙(即部分脱水的石膏)组分来制备结构材料例如外墙墙板和屋面板，因为含石膏的材料一般具有低的防水性。然而，由于其快速硬化和早强的特性，石膏是结构材料中的必要组分。试图通过使波特兰水泥和半水硫酸钙混合来改善石膏板的抗水性所取得的成功是有限的，因为这样的混合物导致形成钙矾石，而钙矾石引起石膏/波特兰水泥制品膨胀并因此导致其损坏。一般认为，在水的存在下，波特兰水泥中存在的铝酸三钙(3CaO·Al₂O₃)中的氧化铝与主要来自同样在波特兰水泥中存在的硅酸二钙(2CaO·SiO₂)中的石灰和来自石膏(CaSO₄·1/2H₂O)的硫酸盐反应时，形成钙矾石(3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O)。

在Harris的美国专利4,494,990中公开了用作路面修补混合物的含波特兰水泥和α-石膏的胶凝性组合物。该组合物还包括火山灰质材料，例如硅灰、粉煤灰或高炉矿渣。Harris的专利公开了火山灰可以阻止铝酸三钙和来自石膏的硫酸盐之间的相互作用。Harris专利公开了使I型波特兰水泥、α-石膏和火山灰质材料硅灰的三组分混合物与细集料混合来制备砂浆，该砂浆用于浇注测定所获得的组合物强度的砂浆立方块。概括地讲，Harris的专利推荐使用具有高细度、高氧化硅含量和氧化硅无定形度的火山灰质材料。

Ortega等的美国专利4,661,159公开了一种地板衬底组合物，其包括α-石膏、β-石膏、粉煤灰和波特兰水泥。该专利还公开了，该地板衬底材料可以与水和砂或其它集料一起使用来制备可以涂覆在基体上的液体混合物。

Sattler等的美国专利5,030,289公开由废纸或纤维素纤维和胶结剂制成的第一组模制结构件，其中所述的胶结剂由(1)波特兰水泥、氧化铝水泥、贝利特水泥或它们的混合物和(2)火山灰质材料例如无定形硅酸、粉状凝灰岩、粉煤灰或它们的混合物制成。Sattler等还公开了由纤维和胶结剂制成的第二组模制结构件，其中胶结剂由(1)潜在胶凝性组分例如喷砂机用砂(blast sand)或高炉矿渣(blast slag)；(2)半水石膏；和(3)波特兰水泥制成。然而，Sattler等的专利未公开石膏可以与含水泥/火山灰质材料的用于制备第一组模制结构件的混合物混合。

发明概述

本发明的目的是克服上述一种或多种问题。

根据本发明，基本混合胶结剂包括(1)β半水硫酸钙；(2)一种选自波特兰水泥、波特兰水泥和粉煤灰混合物、波特兰水泥和磨细高炉矿渣混合物以及它们的混合物的水泥；和(3)可以是硅灰或稻壳灰的第三组分。第三组分的颗粒平均粒径是约0.1至约0.3微米，其包括约0至0.6重量％的Al₂O₃和至少约92重量％的无定形SiO₂。本发明还涉及由本发明的基本混合胶结剂制成的组合物和材料。

本发明的其它目的和优点，联系附图和所附的权利要求书，结合后面的详细描述，对专业人员来说是显而易见的。

附图简述

附图1是本发明的覆盖板的截面图。

附图2是描述本发明组合物#1和对比组合物#2的抗压强度和硬化时间之间的关系图。

附图3是在实施例4中公开的本发明组合物制成的板的扫描电子显微镜(SEM)的显微照片(500×)。

附图4是附图3所示的板的SEM显微照片(100×)。

附图5是附图3所示板的SEM显微照片(1000×)。

附图6是本发明胶结剂制成的立方体在水中浸渍6个月之后的照片。

附图7是对比胶结剂制备的立方体在水中浸渍6个月之后的照片。

附图8是附图6中所示的立方体的辐射脉冲数(强度)与衍射角(2θ角)的关系的X射线衍射图。

附图9是附图7中所示的立方体的辐射脉冲数(强度)与衍射角(2θ角)的关系的X射线衍射图。