[发明专利]一种改性铝酸盐水泥及其制备方法

说明书

本发明提出了一种改性铝酸盐水泥，包括以下原料：铝酸盐水泥、钛硅微纳米囊、氧化镁、磷酸盐、粉煤灰、改性丙烯酸乳液、活化剂；所述钛硅微纳米囊是正硅酸酯和钛酸酯在表面活性剂和碱性条件下制备得到。本发明制得的铝酸盐水泥原料来源广，制备方法简单，制得的水泥具有良好的耐高温、耐磨、抗硫酸盐侵蚀、粘结、抗裂、抗冻、防渗、防腐、耐老化性能，由于含有TiO₂结构，使得该水泥还具有良好的吸附、降解甲醛、有机污染物的效果，起到很好的环保作用，保证其作为结构部件时的安全性，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及水泥技术领域，具体涉及一种改性铝酸盐水泥及其制备方法。

背景技术

铝酸盐水泥是以铝矾土和石灰石为原料，经煅烧制得的以铝酸钙为主要成分的水硬性胶凝材料。相对于铝酸盐水泥，铝酸盐水泥具有早期强度高，耐高温、耐磨、抗硫酸盐侵蚀性能好的优点，被用于紧急、抢修工程、临时性工程，以及配制耐热混凝土等。但是，铝酸盐水泥很少用于结构工程领域及大体积混凝土中，主要是铝酸盐水泥存在强度倒缩的问题，在上世纪存在多起因铝酸盐水泥混凝土强度倒缩而导致的建筑物倒塌事件。

铝酸盐水泥强度倒缩的原因是其水化产物存在晶型转变现象，在20～40℃条件下养护时，水化产物以CAH₁₀和C₂AH₈为主，当后期养护温度长期高于20℃时，介稳态的CAH₁₀和C₂AH₈会转变为稳定状态的C₃AH₆和AH₃，由于C₃AH₆的密度高于CAH₁₀和C₂AH₈，水化产物发生晶相转变导致水泥石内部孔隙增加，从而使抗压强度降低。在养护温度高于40℃时，水化产物直接形成C₃AH₆和AH₃，在同等水灰比及凝期的条件下，高温养护的铝酸盐水泥石抗压强度更低。

根据铝酸盐水泥的固化程序可以知道，铝酸盐水泥颗粒表面的水化反应在整个过程中起着至关重要的作用，这使得增大水泥颗粒表面的有效接触面，即增大水泥颗粒的比表面积，对于提高水泥的固化时间，减小收缩裂缝等有重要的作用。纳米材料最大的特点就是具有较大的比表面积，其很多物理、化学特性都是因为较大的比表面积的原因，鉴于以上的分析，对水泥的性能改造中，纳米材料的加入是较为理想的途径。

公开号为CN102504780A，名称为“可耐CO₂腐蚀的固井用水泥”，采用磷酸盐改性铝酸盐水泥用于抗CO₂腐蚀的固井水泥。其原理是通过磷酸盐进行改性，生成以C-A-P-H为主的非晶态水化产物。相对于纯铝酸盐水泥的水化产物(CAH₁₀、C₂AH₈、C₃AH₆)，C-A-P-H的结构更致密，化学状态更稳定性，有更好的抗CO₂腐蚀，水泥在高温条件下具有良好性能，但在较低温度(20～70℃)养护时，由于C-A-P-H凝胶致密，导致水泥石收缩严重，会在内部形成裂纹。一旦形成裂纹，水泥石的强度反而会下降，且其磷酸盐掺量高，导致成本大大增加。

文章《Compressive strength development of calcium aluminate cement-GGBFSblends》利用矿渣改性铝酸盐水泥，矿渣并不能完全阻止水化产物的转变，不能阻止C₃AH₆的形成，掺量少时也不能阻止水泥石的强度倒缩，同时明显降低了铝酸盐水泥的早期强度。

发明内容