一種鎂質(zhì)硫鋁酸鹽水泥及其與纖維增強復合材料制備板材的方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鎂質(zhì)硫鋁酸鹽水泥及其與纖維增強復合材料制備板材的方法，屬 于鎂質(zhì)水泥配方及制品技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的鎂質(zhì)水泥主要有1866年法國人S.Sorel發(fā)明的氯氧鎂水泥（申請和授予 的美國專利53092"Improvedcompositiontobeusedasacementandasaplastic materialformoldingvariousarticles，用作水泥和模型材料的改良組分")、1870年法 國人S.Sorel發(fā)明的硫氧鎂水泥（申請和授予的美國專利100945"Improvementinthe manufactureofartificialstone，人造石材的改進制造方法"）以及1939年美國Brook haven國家實驗室和美國Argonne國家實驗室開發(fā)的磷酸鎂水泥。氯氧鎂水泥和硫氧鎂水 泥都是同核堿式鹽復鹽，隨著濕度的升高和時間的推移，在向熱力學穩(wěn)定相轉(zhuǎn)化的過程中， 強度有不斷衰減的趨勢。氯氧鎂水泥由于吸潮返鹵、腐蝕金屬的弊端，使用中受到很大限 制；硫氧鎂水泥力學性能較差，無法滿足產(chǎn)品的使用要求。磷酸鎂水泥是一種通過酸一堿反 應凝結(jié)硬化形成的水泥，由于反應速度較快，在生產(chǎn)鎂質(zhì)水泥制品中很少采用。
[0003] 成都新木通風凈化有限公司溫玉泉、諶萌2002年研制成功的鎂鋁硅酸鹽水泥(專 利號：ZL02133685. 7)、湖北荊門凱欣環(huán)?？萍加邢薰拘燔?012年研制成功的鎂質(zhì)粉煤 灰無熟料水泥(專利號：ZL201210174414. 7)雖然克服了氯氧鎂水泥吸潮返鹵、腐蝕金屬的 弊端，解決了硫氧鎂水泥力學性能較差的不足，避免了磷酸鎂水泥反應速度較快的缺陷，但 由于火山灰質(zhì)材料(粉煤灰是一種人工火山灰質(zhì)材料）用量較大，生產(chǎn)大摻量植物纖維制品 時很難滿足拌合物的和易性需要，因而制品成型困難、質(zhì)量波動較大。
[0004] 另外，現(xiàn)有的硫鋁酸鹽水泥是鈣質(zhì)硫鋁酸鹽水泥，由中國建筑材料科學院王燕 謀、鄧君安、蘇慕珍等1974年研究和中試，1975年研制成功。由于鈣質(zhì)硫鋁酸鹽水泥和植物 纖維相容性差，只能用于制作建筑材料或生產(chǎn)GRC(glassfibrereinforcedcement，玻璃 纖維增強水泥）制品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種強度高、堿度低、與植物纖 維復合能力強的鎂質(zhì)硫鋁酸鹽水泥。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種鎂質(zhì)硫鋁酸鹽水泥，所述鎂質(zhì)硫 鋁酸鹽水泥的原料主要由輕燒氧化鎂、硫酸鎂、硫酸鋁、煅燒鋁礬土和水組成。 優(yōu)選的，按重量份數(shù)計，其原料組成為：輕燒氧化鎂1〇〇份，硫酸鎂 50-65份，硫酸 鋁2-5份，煅燒鋁礬土 35-50份，磷酸或磷酸鹽1.0-1. 5份，水45-70份。
[0007] 其中，所述煅燒鋁礬土是750-850°C煅燒2-4h，磨細至蘭0. 045mm，方孔篩篩余 蘭12%，燒失量蘭7%。
[0008] 所述鎂質(zhì)硫鋁酸鹽水泥可以選用中、高品位的鋁礬土煅燒，也可以選用低品位的 鋁礬土煅燒，^和的比A/S為2-5都可以選用，煅燒后的鋁礬土含有活性和 活性辦。
[0009] 本發(fā)明的反應機理不同于氯氧鎂水泥、硫氧鎂水泥，也不同于磷酸鎂水泥。本發(fā)明 的反應機理是在提高水化反應產(chǎn)物的鋁聚合度的前提下，利用氧化鎂作為堿性激發(fā)劑、硫 酸鎂作為硫酸鹽激發(fā)劑共同作用于活性的比例較高的煅燒鋁礬土，生成以單硫型水 化硫鋁酸鎂為主要水化反應產(chǎn)物并與水化硅酸鎂、鋁膠、硅膠共聚的無機膠凝材料。因此， 參與水化反應的各組分材料的有效成分的摩爾數(shù)有：MgG> >及02。
[0010] 配置鎂質(zhì)硫鋁酸鹽水泥的組分材料中雖然也有輕燒氧化鎂、硫酸鎂和水，但水化 反應的產(chǎn)物中并不存在硫氧鎂水泥成分，因而鎂質(zhì)硫鋁酸鹽水泥不是硫氧鎂水泥。按照普 里高津的耗散結(jié)構(gòu)理論，如果組分材料中只有輕燒氧化鎂、硫酸鎂和水，這種無序的組分材 料通過自組織向有序的反應生成物硫氧鎂水泥轉(zhuǎn)化。隨著組分材料中活性比例較 高的煅燒鋁礬土的增加，當達到一定閥值，由量變到質(zhì)變，系統(tǒng)就要從遠離硫氧鎂水泥的平 衡態(tài)無序通過自組織轉(zhuǎn)化為一種新的有序，這種以單硫型水化硫鋁酸鎂為主要水化反應產(chǎn) 物并與水化硅酸鎂、鋁膠、硅膠共聚的新的有序，完全不同于以5 (5 ? 1 ? 3 型)、3 ? 8 (3 ? 1 ? 8 型)、::lg(CW)2 為水化反應產(chǎn) 物的硫氧鎂水泥。
[0011] 配置鎂質(zhì)硫鋁酸鹽水泥時，也可和其他混凝土一樣，增加減水劑、早強劑、緩凝劑、 速凝劑、增塑劑等外加劑，這些都是本領域技術(shù)人員公知的技術(shù)，前提是這些外加劑對本發(fā) 明的目的實現(xiàn)以及效果的取得不產(chǎn)生不利影響。
[0012] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種鎂質(zhì)硫鋁酸鹽水泥與纖維增強復合材料制備板 材的方法。
[0013] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：應用如上述所述的鎂質(zhì)硫鋁酸鹽水 泥與纖維增強復合材料制備板材的方法，包括以下步驟：將硫酸鎂50-65份、硫酸鋁2-5份、 磷酸和磷酸鹽1. 0-1. 5份和水45-70份配成溶液，和煅燒鋁礬土 35-50份、輕燒氧化鎂100 份攪拌成凈漿，凈漿制取后，采用玻璃纖維、改性維綸纖維、改性丙綸纖維或者植物纖維增 強，利用各種成型設備即可生產(chǎn)出各種纖維增強復合材料板材。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點： 1、本發(fā)明水泥強度高按GB/T17671 -1999《水泥膠砂強度檢驗（ISO)方法》，利用凈 衆(zhòng)制作40_X40_X160mm試塊，抗折強度&蘭18MPa、抗壓強度:蘭95MPa，浸水48h后軟化系數(shù)> 1。
[0015]2.本發(fā)明水泥堿度低按JGJ141-2004《通風管道技術(shù)規(guī)程》條文說明3. 7. 1 檢測，pH值為6. 7-8. 5。
[0016] 3.本發(fā)明可利用低品位的鋁礬土，為實現(xiàn)資源的有效利用和合理配置開辟了一條 新的途徑。
[0017]4.本發(fā)明組分材料中煅燒鋁礬土含有活性、活性，降低了反應生成物 中的氫氧化鎂含量，提高了水泥硬固體的抗硫酸鹽侵蝕、抗碳化性能；又由于反應生成物中 存在鋁膠、硅膠，提高了水泥硬固體的抗?jié)B性、抗凍融性和抗干濕交替性能，因而鎂質(zhì)硫鋁 酸鹽水泥制品的使用壽命長。
[0018] 5.鎂質(zhì)硫鋁酸鹽水泥能直接與植物纖維復合，利用鎂質(zhì)硫鋁酸鹽水泥生產(chǎn)的無機 膠合植物纖維人造板具有防火、防水、防老化、防霉變、不含甲醛等優(yōu)點，達到在短期內(nèi)解決 木材供需結(jié)構(gòu)矛盾的目的，有利于生態(tài)平衡。
【具體實施方式】
[0019] 下面對本發(fā)明做進一步詳述：一種鎂質(zhì)硫鋁酸鹽水泥，按重量份數(shù)計，其原料組成 為：輕燒氧化鎂100份，