矾土水泥(alumina cement)泛指矾土、生石灰、二氧化硅等的熔融物，与普 通水泥(硅酸盐水泥，Portland Cement)相比矾土(Al2O3)成分较多，大约占30％以 上。
这种矾土水泥的组成范围约为图1中CaO-Al2O3-SiO2系三角坐标中椭圆所 示部分之内。此外，矾土水泥的化学组成成分如下表1。
表1.

矾土水泥与磺化硅酸盐水泥或高炉水泥相比具有更强的化学抵抗性。这是 因为矾土水泥的硬化体含有比普通水泥的Ca(OH)2硬化体稳定很多的Al(OH)3。
因此，这种矾土水泥具有可应用于强酸性的优点，且耐腐蚀性、耐火性等 都优于普通水泥，因此也经常应用于港口的堤坝、乳牛场的建筑物。
此外，又因矾土水泥是一种和水后硬化时间极短的高强水泥，因此利用其 速凝性可用于隧道施工。
参照列出矾土水泥和普通水泥及快硬水泥等的短期压缩强度的图2坐标图， 便可知道矾土水泥在和水后6～12小时后便具备普通水泥经过28日后才具有的 压缩强度。
根据快硬矾土水泥的组成很难准确界定决定快硬准确速度的组成范围界 限，但总体上可以说铝成分的含量越高，快硬性就越好。
但并不是说快硬性就绝对是好的。
根据情况有时可能会需要快硬产品，但有时也会因为不能提供充足的作业 时间而产生不利影响。这时，选择一些快硬较慢的产品更适宜。
但正因这种快硬特点，矾土水泥可被广泛采用于难以使用普通水泥的地方， 缺点是价格昂贵。因此，尽管其拥有之上所述的优点，却因其昂贵的价格而在 使用上受到限制。
快硬水泥是可实现压缩强度200kgf/cm2以上的划时代水泥，主要应用于紧 急混凝土工程、紧急灰泥工程、喷射混凝土工程、道路维修工程等工期紧迫的 工程，与普通的硅酸盐水泥不同，根据矿物组成分为3CaO·SiO2(以下简称C3S) 固熔体、11CaO7Al2O3CaX2(以下简称C11A7CaX2，这时的X为卤元素)固熔体、 2CaO·SiO2(以下简称C2S)固熔体、铁固熔体及CaSO4固熔体。
为解决被视为普通硅酸盐水泥弱点之一的凝结、硬化速度的延迟问题，业 内一直在不断地研究。为此，通过调节普通硅酸盐水泥的矿物组成和粉末度、 添加硬化添加剂等方法加快了快硬水泥的实用强度。
具有代表性的硅酸盐水泥的主成分硅酸钙矿物(3CaO·SiO2)成分实现迅速 的实用强度还十分有限。
目前，主成分有与铝酸钙(CaO·Al2O3，12CaO·7Al2O3)、氟铝酸钙 (11CaO·7Al2O3·CaF2)、非晶质铝酸钙、硫铝酸钙(3CaO·3Al2O3·CaSO4)等混合的 产品，将氟铝酸钙用作快硬矿物的快硬水泥，将用于普通硅酸盐水泥的石灰石 或硅及氧化铝原料与铁矾土或高岭土及少量萤石组合的原料进行焙烧，制造出 含有氟铝酸钙、硅酸三钙(3CaO·SiO2)成分的炼砖后，在该炼砖粉末中加入无水 石膏等混合制造。
当这种快硬水泥接触到水时，其C11A7CaX2(X为卤元素)矿物立即融解于 水，与水泥中含有的游离石灰及硅酸钙矿物(C3S固熔体)的融解生成物Ca(OH)2 立即产生反应生成铝酸钙水化合物及铝酸盐水化合物后，再在几分钟内与水泥 中添加的石膏产生反应生成钙矾石(ettringite)及单硫酸铝钙水化合物，体现硬化 体在2小时左右后实现实用强度的快硬性质。
同时，这种时期之后的初期及长期强度则和普通硅酸盐水泥一样，通过硅 酸盐矿物的水和反应生成硅酸钙水化合物后持续加强硬化体的强度，因此经过 长时间后将实现高强稳定的强度。
但实际上普通硅酸盐水泥所含的C2S固熔体β型占大部分，这是因为水泥 的组合原料中微量存在的Ba、B、P、Y、Sr等的元素使β-C2S固熔体结构在常 温下维持稳定。
但是，快硬水泥仅凭原料中所含的微量成分无法确保β-C2S固熔体的稳定， β-C2S固熔体会在冷却过程中发生向γ-C2S固熔体的转化。这种情况下，因为 β-C2S固熔体和γ-C2S固熔体的体积不同，因此随着矿物转化将在水泥内部发生 体积变化，最终导致粉末(dusting)化。
另一方面，制造快硬水泥时添加的CaF2在反应时部分固熔于C3S固熔体， 当CaF2的固熔量达到0.74％以上时C3S固熔体将分解成C2S固熔体和f-CaO。
尤其，冷却过程中若周围存在水分将加速分解反应的进度，当温度在 1,150-1,200℃范围内时分解反应最为活跃。
但是，过去生产快硬水泥时因为快硬水泥的原料组合物进行焙烧的温度范 围狭窄，焙烧时生成的矿物的液态性质及量都较普通硅酸盐水泥有很大的不同， 因此即使在焙烧温度范围(可视为焙烧反应结束的游离石灰变成1.5重量％的温 度和组合物熔融状态的温度范围)内焙烧也难以获得稳定的水泥，即使通过工序 控制在该焙烧温度范围内形成了水泥，也会让在冷却中生成该矿物时生成的 β-C2S固熔体及冷却中从C3S固熔体分解出来生成的β-C2S固熔体向γ-C2S固熔 体发生相转化。
这种相转化因β-C2S固熔体和γ-C2S固熔体的体积不同将导致体积变化， 引起粉末化现象，加大制造工序的难度，且相转移结果生成的γ-C2S固熔体因 没有活性，即使生产水泥也会降低硬化体的凝结及压缩强度等特点。
因此，要生产出稳定的水泥就必须稳定C3S固熔体及β-C2S固熔体，为实 现这种稳定化的策略(Mechanism)是向C2S及C3S赋予能源，此时虽然结晶结构 的空间点阵会进行倾向于稳定的运动，但当C2S和C3S持续接受热能时将导致 熵(Entropy)升高，导致其结构被破坏，最终发生熔融。
考虑到矾土水泥的上述优点，对含有单独和组合矾土水泥的建筑用内、外 板材及其组成物及制造方法的相关研究一直持续不断，而作为该项研究活动的 结果，过去已申请专利的技术情况如下。
1998年04月21日注册的美国申请号第US5741357号涉及在矾土水泥上应 用新型涂覆物质的水硬性水泥组成物，虽有提高涂层性征的优点，但因铝成分 的含量不足反而在要求快速硬化的建筑装饰产品的生产上出现了问题。
此外，1995年08月23日公布的中国公开号第CN1107197A号涉及用添加 矾土水泥的过滤器制造的无机装饰板材，但这同样是与要求快速硬化的建筑装 饰产品无关的专利。
此外，2002年07月16日注册的美国申请号第US6419738号涉及以含有硫 铝酸水泥的水硬性装订机为基础的水泥废弃物处理技术，但这同样是与要求快 硬性的建筑装饰产品无关的专利。
另一方面，2003年11月26日公布的中国公开号第CN1457966A号“内、 外装墙体材料的装饰材料”涉及特殊水泥，是混合了30-50％的铝酸盐(aluminate) 水泥和50-70％的快硬硫铝酸盐(Sulpho-aluminate)水泥和多种辅材料原料的 建筑内、外装用组成物的专利。
通常，快硬水泥溶于水的同时与水泥中含有的氢氧化钙反应，生成铝酸钙 水化合物及单硫酸铝钙水化合物以体现快硬性质，但该项公开专利却未注明 Sulpho-aluminate水泥的特点，只涉及单纯组合aluminate水泥及多种辅材料原 料的专利技术，具有技术实践性不足的缺陷。

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种提供采用铝成分含量较高的快 硬水泥，较之普通硅酸盐水泥和矾土水泥快硬性更优秀，早期凝结及强度等质 量特点更优秀，制造成本低廉的最好的高端产品的建筑用内外板材及其组成物 及制造方法。
此外，本发明的另一目的是采用作为硫铝酸钙水泥的快硬水泥，提供采用 硬化速度优于一般水泥的快硬水泥的建筑用内、外板材及其组成物及制造方法。
同时，本发明旨在提供采用适当干式搅拌原料(硫铝酸钙水泥、无水石膏、 a石膏、石灰石、沙子)后，按原料的配合比例适当湿式搅拌辅材料(颜料、高性 能减水剂、催化剂、缓凝剂、脱模剂、玻璃纤维、防水剂)适当湿式搅拌并呈糊 状混合好后，经过成型、养生、切割、研磨等最简化制造工序，从而减少制造 工序和最小化生产成本的最佳高端产品之快硬水泥的建筑用内、外板材及其组 成物及制造方法。
本发明硬化速度优秀，早期凝结及强度等质量特点优秀，吸音率、阻燃性、 含水率、弯曲破坏负载及热电阻优秀，具有不燃的优点，可最简化制造工序减 少制造工序，具有最小化生产成本的效果。
附图说明
图1为表示矾土水泥组成范围的三角坐标；
图2为比较矾土水泥和普通水泥及快硬水泥等的短期压缩强度的图；
图3为本发明涉及的采用快硬水泥的建筑用内、外板材的制造工序图；
图4为本发明涉及的采用快硬水泥的建筑用内外板材的侧视图；
图5为图4中采用快硬水泥的建筑用内、外板材的施工示例剖面图；
图6为本发明涉及的采用快硬水泥的建筑用内、外板材的另一施工示例侧 面图。

对本发明的更详细说明如下。
本发明是铝成分含量较高的快硬水泥，是通过下面所述的制造工序生产而 成，涉及和普通硅酸盐水泥和矾土水泥相比快硬性优秀、早期凝结及强度等质 量特点优秀、生产成本低廉的最佳高端产品的建筑用内、外板材及其组成物及 制造方法。本发明涉及的建筑用内、外板材的组成物详细说明如下。
本发明涉及的建筑用内、外板材指的是采用硫铝酸钙水泥，硬化速度优于 普通水泥，进一步说明即为将原料(硫铝酸钙水泥、无水石膏、a石膏、石灰石、 沙子)、辅材料(颜料、高性能减水剂、催化剂、缓凝剂、脱模剂、玻璃纤维、 防水剂)等按适当比例混合的建筑用内、外板材用组成物。
这时，上述组成物为硫铝酸钙水泥17～27％、无水石膏5～15％、石灰石7～8％、 沙子(20-40)25～30％、沙子(40～60)25～30％、颜料3～5％、高性能减水剂0.5～1％、 催化剂0.05～0.1％、缓凝剂0.05～0.5％、脱模剂0.01～0.05％、玻璃纤维0.6～0.7m/ m2、防水剂0.01～0.05％中选择一种以上混合的混合物。
a石膏用于模板的制造，石灰石用于增强强度，本发明则使用天然石英砂。
此外，本发明的组成物最适用于用硫铝酸钙水泥20％、无水石膏12％、石 灰石8％、沙子60％、减水剂0.5％～1％、缓凝剂0.1％～0.5％、硬化剂0.01％-0.05％ 的混合组成物制造的建筑用内、外板材。
无水石膏是用于增强压缩强度、弯曲强度及防止扭曲等的添加剂，本发明 中建议使用1等品的无水石膏为佳。
沙子在建筑用内、外板材的生产过程中用作减少气隙所需的细骨材，将沙 子(20mesh-40mesh)和沙子(40mesh-60mesh)按恰当顺序投放。在此，沙子 (60mesh)比沙子(40mesh)颗粒更加细腻，沙子(40mesh)比沙子(20mesh)颗粒更加 细腻。
颜料用于体现天然石材所没有的颜色。
减水剂是高性能减水剂，是增强强度所需减少物量的高性能减水剂，起到 将大气泡变成小气泡的作用，YSNL-引气型最为适合。
催化剂在本发明中起到促进水泥硬化的作用，碳酸锂最为合适。
缓凝剂用于在生产工序中不影响强度及提高作业效率，柠檬酸最为合适。
脱模剂用于最终成品自模板中轻松剥离出来。
硬化剂用于加快硬化速度。
玻璃纤维用于最终成品冲击时最小化破损状态。
防水剂用于提高最终成品抵御外部自然条件(抗同化性、催化持久性)的能 力。
此外，关于成型过程，本发明可在不分表面和背面全部倒在模板中制造的 Solid方式和分表面和背面进行湿式搅拌，先将表面成型后背面交给下一工序的 Two ply方式中，根据产品的生产目的任选其一。本发明采用Two ply方式完成 本发明。
此外，采用本发明涉及的建筑用内、外板材的组成物生产的建筑用内、外 板材是将上述原料(硫铝酸钙水泥、无水石膏、a石膏、石灰石、沙子)适当干式 搅拌后，按原料的配合比例适对辅材料(颜料、高性能减水剂、催化剂、缓凝剂、 脱模剂、玻璃纤维、防水剂)适当湿式搅拌、呈糊状混合好后，经过成型、养生、 切割、研磨等工序，最终进行整理工序的产品。
采用本发明涉及的建筑用内、外板材的组成物生产的建筑用内、外板材的 制造工序如下。
1.本发明涉及的快硬水泥的制造工序
用于快硬水泥组成物生产的原料成分将按CaO源为石灰石40～50重量％、 Al2 O3源为铝污泥45～55重量％、SiO2源为页岩1～3重量％、SO3源为二水石 膏1～5重量％混合的混合物粉碎至粒子直径为88μm以上的粒子变成15重量％ 后，将该混合物在1,200～1,350℃条件下焙烧1小时后，制造成以铝酸钙(12CaO·7 Al2 O3)、硅酸钙(C2S)、硫铝酸钙(3CaO·3Al2 O3 CaSO4)为主成分的炼砖 (Clinker)。将该炼砖粉碎至粉末度为4,000～6,000cm2/g后，将由该炼砖粉碎物 60～80重量％、无水石膏10～30重量％及氢氧化钙1～13重量％构成的混合物 99～99.9重量％及半水石膏0.1～1重量％混合形成快硬水泥组成物。
同时，快硬水泥组成物不仅仅局限在上述工序中提及的制造方法，也可购 买认为与上述生产工序制造的快硬水泥特点一致的物质和在山区挖掘的快硬水 泥代替。
2.采用快硬水泥的建筑用内、外板材的制造工序
制造工序如图3所示，按如下步骤实现本发明的目的。
：对按上述快硬水泥的制造工序制造的快硬水泥17～27％、无水石 膏5～5.5％、a石膏、石灰石7～8％、沙子(20-40)25～30％、沙子(40～60)25～30％、 颜料3～5％、高性能减水剂0.5～1％、催化剂(碳酸锂)0.05～0.1％、缓凝剂(柠檬酸) 0.05～0.1％、脱模剂0.01～0.05％、玻璃纤维0.6～0.7m/m2、防水剂0.01～0.05％等用 于生产的原料进行筛选作业后完成准备阶段。
：干式搅拌装置的上端设计有料斗，通过料斗内部呈螺旋形、 在中间部和侧面部双重反向动作的搅拌棒均匀搅拌，让一定大小的原料(快硬水 泥27％、无水石膏6％、a石膏、石灰石7％、沙子60％)在15～20℃温度和自然压 力的压力环境下通过置于料斗(Hopper)内部的原料重量和重力通过直径200mm 的阀门。投入该干式搅拌装置的原料顺序按沙子、快硬水泥、无水石膏、石灰 石、沙子依次投放后进行搅拌。
：通过干式搅拌搅匀的原料通过湿式搅拌正式开始生产作业， 在经过干式搅拌的搅拌物上添加颜料5％、减水剂0.5％、缓凝剂0.5％、催化剂 0.06％后以调节适当的搅拌速度，进行湿式搅拌。这时投放的量为表面为每平方 米9.7Kgs、背面为57Kgs，适合温度为15～20℃，湿度为60～80％。
：将经过上述湿式搅拌步骤的上述原料放入小型或大型搅拌机中 搅拌约2分钟左右后，排放并移动至成型槽。小型搅拌机的容量为60Kgs，大型 搅拌机的容量为500Kgs，小型搅拌机进行原料量较少的表面作业，大型搅拌机 进行原料量较大的背面作业。
：将全部原料量的1/7放入已规定的成型框架后，为实现希望的 质感进行表面作业，再将剩余的6/7的量放进去进行成型作业(此时应注意避免 气泡形成)，再经过水平作业后进行约为1小时30分钟左右的第一次养生过程。
：结束第一次养生过程后，去除成型框架再进行1-3日左右的第 二次养生过程，再按指定规格进行切割。
：完成切割后去除表面的杂质并进行清洗后晾干24-48小时左右 后，再对表面进行喷洒式防水处理，再晾干24小时左右。
：包装到用复合板制作的箱子中。
按上述1.快硬水泥的制造工序及2.采用快硬水泥的建筑用内、外板材的制造 工序进行的本发明实施示例如下。
下面，将通过实施示例进一步说明本发明，但并不仅仅局限于此。
实施例1.
将沙子(20-40)30％、通过上述快硬水泥的制造工序制造的快硬水泥27％、 无水石膏6％、石灰石7％、沙子(40-60)30％依次放入料斗内后，在15～20℃温度 环境下用搅拌棒均匀搅拌后，让搅拌好的原料在自然压力下经过200mmΦ的阀 门，再在经过阀门的原料中加入颜料5％、减水剂0.5％、缓凝剂0.5％、催化剂 0.06％后调节至适当的搅拌速度进行湿式搅拌、呈糊状混合。
这时投放的量为表面为每平方米9.7Kgs、背面为57Kgs进行糊状混合作业， 此时的温度维持在15～20℃、湿度维持在60～80％范围内。将呈糊状混合的原料 中的60Kgs原料放入长度300mm、高度600mm、宽度12mm的小型搅拌机中，用 液压式热板压力机以250kg/cm2的压力按压进行表面作业后，再将500Kgs的原料 放入长度900mm、高度1,800mm、宽度12mm的大型搅拌机中，用液压式热板压 力机以250kg/cm2的压力按压进行背面作业，再经过水平作业后进行约1小时30分 钟左右的第一次养生过程，之后去除小、大型搅拌机的成型框架后进行1-3日左 右的第二次养生过程后，按指定规格进行切割，去除及清洗表面的杂质后晾干 24-48小时左右，再在表面进行喷洒式防水处理后晾干24小时左右，最后装入用 复合板制作的箱子中进行包装。
对该板材进行了密度、吸音率、阻燃性、含水率、弯曲破坏负载、热电阻 进行了测定，其值如下[表1]。
实施例2.
将沙子(20-40)30％、硫铝酸钙水泥27％、无水石膏5％、石灰石8％、沙子 (40-60)30％依次放入料斗内后，在15～20℃温度环境下用搅拌棒均匀搅拌后，让 搅拌好的原料在自然压力下经过直径200mm的阀门，再在经过阀门的原料中加 入颜料3％、减水剂0.8％、缓凝剂0.8％、催化剂0.1％后调节至适当的搅拌速度 进行湿式搅拌、呈糊状混合。
这时投放的量为表面为每平方米9.7Kgs、背面为57Kgs进行糊状混合作业， 此时的温度维持在15～20℃、湿度维持在60～80％范围内。将呈糊状混合的原料 中的60Kgs原料放入长度300mm、高度600mm、宽度12mm的小型搅拌机中，用 液压式热板压力机以250kg/cm2的压力按压进行表面作业后，再将500Kgs的原料 放入长度900mm、高度1,800mm、宽度12mm的大型搅拌机中，用液压式热板压 力机以250kg/cm2的压力按压进行背面作业，再经过水平作业后进行约1小时30分 钟左右的第一次养生过程，之后去除小、大型搅拌机的成型框架后进行1-3日左 右的第二次养生过程后，按指定规格进行切割，去除及清洗表面的杂质后晾干 24-48小时左右，再在表面进行喷洒式防水处理后晾干24小时左右，最后装入用 复合板制作的箱子中进行包装。
对该板材进行了密度、吸音率、阻燃性、含水率、弯曲破坏负载、热电阻 进行了测定，其值如下[表1]。
实施例3.
将沙子(20-40)30％、硫铝酸快硬水泥20％、矾土水泥7％、无水石膏5.5％、 石灰石7.7％、沙子(40-60)30％依次放入料斗内后，在15～20℃温度环境下用搅拌 棒均匀搅拌后，让搅拌好的原料在自然压力下经过200mmΦ的阀门，再在经过 阀门的原料中加入颜料4％、减水剂1％、缓凝剂1％、催化剂0.1％后调节至适当 的搅拌速度进行湿式搅拌、呈糊状混合。
这时投放的量为表面为每平方米9.7Kgs、背面为57Kgs进行糊状混合作业， 此时的温度维持在15～20℃、湿度维持在60～80％范围内。将呈糊状混合的原料 中的60Kgs原料放入长度300mm、高度600mm、宽度12mm的小型搅拌机中，用 液压式热板压力机以250kg/cm2的压力按压进行表面作业后，再将500Kgs的原料 放入长度900mm、高度1,800mm、宽度12mm的大型搅拌机中，用液压式热板压 力机以250kg/cm2的压力按压进行背面作业，再经过水平作业后进行约1小时30 分钟左右的第一次养生过程，之后去除小、大型搅拌机的成型框架后进行1-3日 左右的第二次养生过程后，按指定规格进行切割，去除及清洗表面的杂质后晾 干24-48小时左右，再在表面进行喷洒式防水处理后晾干24小时左右，最后装入 用复合板制作的箱子中进行包装。
对该板材进行了密度、吸音率、阻燃性、含水率、弯曲破坏负载、热电阻 进行了测定，其值如下[表1]。
为对比经过上述实施示例制造的板材和目前正在生产的板材，通过下面的 比较示例观察了其结果。
比较示例1.
对株式会社碧山正在生产并销售的systone牌建筑用板材测定了吸音率、阻 燃性、含水率、弯曲破坏负载及热电阻，其值如下[表1]。
比较示例2
对中国公开专利编号为CN1457966A的实施例1生产的建筑用板材测定了 吸音率、阻燃性、含水率、弯曲破坏负载、热电阻进行了测定，其结果如下[表 1]。
[表1]
 实施示例1   实施示例2   实施示例3   比较示例1  比较示例2   厚度  12mm   12mm   12mm   12mm  12mm
  密度(kg/m2)   375   380   360   370   395   吸音率   0.56   0.56   0.55   0.5～0.6   0.41～0.6   阻燃性   阻燃1级   阻燃1级   阻燃1级   阻燃1级   阻燃1级   含水率(％)   1％   1％   1％   1％   -   弯曲破坏负   载   290   280   250   140   60以上   热电阻   (m2.k/w)   0.32   0.35   0.28   0.25   0.064
※密度、吸音率、弯曲破坏负载及热电阻是根据KSL 9105规定的测试方 法测定的值，阻燃性则是根据韩国的KSF 2271规定的测试方法测定的值。
如上面的[表1]所示，采用本发明涉及的方法制造的建筑板材与不使用或部 分使用快硬水泥的比较示例相比，性能更加优秀且具有阻燃的优点。
采用本发明涉及的组成物、制造工序制造的内、外板材按下列形状及结构 制造，在施工时提供便利。
本发明涉及的建筑用内、外板材如图4及图5所示，采用上述制造工序制造 的板材1可充分体现天然原料的天然石的审美感，但对室内保温要求较严时可根 据具体消费者的要求制造结合P.B(Partical Board)、M.D.F(Medium Density Fiberboard)等复合板木材的内、外板材，或在板材1内部内置电热线，通过电热 线起到保温或发热的作用。
进一步说明，本发明涉及的板材1是采用快硬水泥的建筑用内、外板材，可 通过在该板材1的顶部、底部2、3和侧面4将可实现保温功能的材质(木材等)利 用胶等黏着剂粘合进行一次性成型的结构或利用内置于板材1内部的电热线起 到保温或发热的作用。再次，尤其侧面4的结构如图所示呈梯样形状及结构，使 得各内部板材在施工时或分解时非常便捷。
此外，如图6所示，在板材1的一侧侧面形成突起部位5和在另一侧侧面部形 成凹槽部位6的形状和结构，可进行组装式建筑施工。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范 围。