[发明专利]一种改性磷铝酸钙矿物

说明书

技术领域

本发明属于水泥材料技术领域，特别涉及一种改性磷铝酸钙矿物。

背景技术

硅酸盐水泥是现今世界上在建筑领域用量最大、最广泛的胶凝材料。该水泥熟料主要是由C₃S、C₂S、C₃A和C₄AF四种矿物组成。该水泥水化产物主要是C-S-H凝胶、氢氧化钙和钙矾石（AFt）等。然而硅酸盐水泥越来越难以满足重点工程或特殊工程的性能和施工要求，其主要缺点是早期强度偏低、水化过程中体积收缩过大等。因此，满足特殊工程需求的特种胶凝材料的研究、开发和应用就具有十分重要的意义。

磷铝酸盐水泥是具有我国自主知识产权的新型特种水泥，是一种具有高性能、低碱性及生物相容性好的胶凝材料。该水泥熟料的主要矿相为：磷铝酸钙CaO·(1-x-y)Al₂O₃·xSiO₂·yP₂O₅、磷酸钙CP_1-x(A_x)、铝酸钙CA_1-y(P_y)和玻璃体。根据专利CN1498870A，该水泥特征之一在于水泥熟料中形成了一种三元磷铝酸钙相，其晶体结构属于等轴（立方）晶系，其X射线衍射一个主要的衍射花样范围为：d=0.3723-0.3754nm，0.2629-0.2650nm和0.2147-0.2160nm，其主要化学成分含量为：CaO·(1-x-y)Al₂O₃·xSiO₂·yP₂O₅，x=0.146-0.206，y=0.048-0.081。作为磷铝酸盐水泥的主要特征矿物，磷铝酸钙的早期强度并不突出，对整个体系的强度贡献主要体现在中后期。

由于Ba²⁺(Sr²⁺)半径比Ca²⁺大，因此Ba-O（Sr-O）键的键强要弱于Ca-O键。当Ba²⁺(Sr²⁺)进入矿相晶格取代Ca²⁺位置，会导致晶格畸变程度变大，稳定性下降，从而有望提高被取代晶体的水化活性。人们发现采用Ba²⁺(Sr²⁺)取代硅酸盐矿物中的Ca²⁺，取代后C₃S、C₂S矿物水化活性均得到提高；通过Ba²⁺(Sr²⁺)部分取代硫铝酸钙（C₄A₃S）中的Ca²⁺可以得到系列的硫铝酸钡钙矿物，其分子式为(3-x)CaO·xBa(Sr)O·3Al₂O₃·CaSO₄，即C_4-xB_xA₃S，它具有比C₄A₃S更为突出的早强特性。受上述研究启发，本发明提供的方法是将Ba²⁺(Sr²⁺)引入磷铝酸钙矿物中并取代矿物中的Ca²⁺，从而使得磷铝酸钙的晶体结构发生变形，激发磷铝酸钙矿物的早期水化活性，同时辅以CaSO₄和Fe₂O₃降低煅烧温度。

发明内容

本发明提供了一种早期水化活性高的改性磷铝酸钙矿物。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种改性磷铝酸钙矿物，是由生料、改性剂和矿化剂在1450-1550℃温度下煅烧，保温时间1-3h，急冷到室温得到的；

所述生料、改性剂和矿化剂的重量比为100：7-14：3-5；

所述生料中各氧化物的摩尔百分比为：SiO₂8.5-11.9、P₂O₅2.6-5.0、A1₂O₃39.3-46.1、CaO39.4-47.2；

所述改性剂为BaO或SrO；

所述矿化剂中MgO：ZnO：Fe₂O₃的重量比为1：1-1.5：1-2.5。

优选的，生料、改性剂和矿化剂的重量比为100：11：4。