一种水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥

[技术领域]

本发明属于无机材料领域，涉及一种能水化硬化的可用于建筑装 饰的特种胶凝材料，特别涉及一种水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥。

[背景技术]

国内外建筑用装饰水泥大多数是以白色硅酸盐水泥熟料，或用白 色硅酸盐水泥与无机氧化物颜料调配或煅烧而成彩色硅酸盐水泥。其 特点是原料来源广泛，成本低，但性能较差。如，色泽不鲜艳，色牢 度低，被装饰表面泛碱现象明显，水化浆体的强度下降明显以及与大 自然协调性差。上述不足之处使其不能满足现代工程装饰的需要。以 彩色地面砖为例，在我国保色期一般不到三年，色牢度只有6-7度。 由于彩色硅酸盐水泥自身碱度高，化学本性限制了其性能的改善。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种硬化浆体色泽好，色牢度较 高，而且水泥砂浆的强度较高的水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥。

本发明的技术方案是，一种水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥，其组 分按重量百分比的含量是：

磷铝酸盐水泥    85.0-92.0；

活化硅质矿物  5.0-8.0；

憎水剂        0.8-2.0；

无机颜料      1.0-8.0。

以上所述的水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥，所采用的活化硅质矿 物可以是焙烧白色苏州土、焙烧叶腊石、硅溶胶或硅凝胶中的一种或 其组合；所述的憎水剂可以是磷酸铝/磷酸铁、硬脂酸盐、脂肪酸、丙 烯酸酯中的一种或其组合。

以上所述的水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥，其各组分按重量百分 比的含量可以是：

磷铝酸盐水泥      88.0-92.0；

氧化铬绿色颜料    2.0-5.0；

焙烧叶腊石        6.0-7.5；

磷酸铝/磷酸铁     0.8-1.2。

其各组分按重量百分比的含量也可以是：

磷铝酸盐水泥      85.0-88.0；

氧化铁黄色颜料    5.0-8.0；

硅凝胶            6.0-8.0；

硬脂酸钙          0.8-1.4。

其各组分按重量百分比的含量还可以是：

磷铝酸盐水泥   88.0-92.0；

大红颜料       1.0-2.0；

焙烧叶腊石     5.0-6.5；

丙烯酸酯     1.6-2.0。

以上所述的水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥，绿色水泥色彩的明度 值为53至64，色度a值为-16.5至-12，色度b值为9至12，色差值 为35至39；黄色水泥色彩的明度值为77至82，色度a值为1至3， 色度b值为32至37，色差值为36至41。红色水泥色彩的明度值为60 至66，色度a值为29至-30，色度b值为12至-15，色差值为45至 48。

以上所述的水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥，按重量百分比控制磷 铝酸盐水泥的颗粒级配最好为：粒径＜6μm，12-15％；粒径6-＜10μm， 25-40％；粒径10-＜20μm，10-20％；粒径20-＜30μm，10-20％；粒径30-＜60 μm，10-30％；粒径60-80μm，8-15％；粒径＞80μm，3-5％。

本发明针对硅酸盐水泥硬化浆体表面易与大气，酸雨中的化学元 素反应形成CaCO3，CaS，Na2SO4等盐类化合物，且CO2和SO4 2-等阴离子 团很容易从表面向浆体内部扩散，从而导致彩色硅酸盐水泥泛碱，失 去色泽等弊端，主要组分采用磷铝酸盐水泥。磷铝酸盐水泥的碱含量 小于0.4w/％，水化产物不含Ca(OH)2，水化浆体具有本征的物理和化学 上的耐久性，并且水泥粉呈现浅肉色，可以与无机颜料调制成色泽好， 性能优良的水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥。

本发明的主要组分是低碱性的磷铝酸盐水泥，其硬化浆体水化产 物不含Ca(OH)2，浆体表面水化产物结构能固溶多种阴，阳离子或离子 团，如：Na+，CO3 2-和SO4 2-等，故可以抑制泛碱，其硬化浆体色泽好， 色牢度较高，而且改善了水泥混凝土的强度和耐久性。这种性能上的 改善优于国内外现有的其它水硬性彩色胶凝材料。

本发明彩色磷铝酸盐水泥的强度等级(ISO)可以有32.5级，42.5 级和52.5级。

以32.5级水泥为例，本发明水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥的砂浆 抗压强度(ISO)/MPa如表1。

表1本发明水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥的砂浆抗压强度/MPa

  砂浆   水化龄期/d   色牢度   1   3   28   绿色   黄色   红色   17-21   17-21   14-17   22-26   22-26   20-24   35-40   35-40   33-37   8.0-9.0   8.0-9.0   8.0-8.5

本发明彩色磷铝酸盐水泥的CO2在水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥 砂浆中的扩散系数小于10-10cm2/s，可以防止水泥泛碱，失去色泽，水 硬性调制磷铝酸盐彩色水泥的色牢度大于7度。所以，本发明具有保 色性，色泽好，不泛碱和浆体强度不下降的特点。

[具体实施方式]

本发明的彩色磷铝酸盐水泥的原料来源于商品磷铝酸盐水泥，活 化硅质矿物，无机颜料和憎水剂。其中，活化硅质矿物可以是焙烧白 色苏州土、焙烧叶腊石，焙烧温度：500-800℃，也可以用硅溶胶或硅 凝胶还可以是上述材料的组合；憎水剂可以是各种硬脂酸盐，脂肪酸， 丙烯酸酯，磷酸铝/磷酸铁中的一种或其组合。

以制备32.5级彩色磷铝酸盐水泥为例，例中各组分按重量百分比 计(w/％)。表2是32.5级水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥粉的颗粒级配。

表232.5级水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥粉的颗粒级配

  粒径/   μm   ＜6   6-＜10   10-＜20   20-＜30   30-＜60   60-80   ＞80   w/％   12-15   25-40   10-20   10-20   10-30   8-15   3-5

优化水泥粉的颗粒级配可以提高水泥水化速率和水化程度，从而 改善硬化浆体的孔结构，缓减或避免水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥硬 化浆体的强度损失，缓减或避免硬化浆体表面泛碱，从而有利于制品 色度的保持，提高装饰效果。

实施例1，绿色磷铝酸盐水泥，各组分按重量百分比的含量是：

磷铝酸盐水泥：89.0

氧化铬绿色颜料：3.4

活化硅质矿物(680℃焙烧叶腊石)：6.7

憎水剂(磷酸铝/磷酸铁按1∶1混合)0.9

实施例2，黄色磷铝酸盐水泥，各组分按重量百分比的含量是：

磷铝酸盐水泥：85.0

氧化铁黄色颜料：7.0

活化硅质矿物(硅凝胶，青岛海洋化工厂)：7.0

憎水剂(硬脂酸钙)：1.0

实施例3，红色磷铝酸盐水泥，各组分按重量百分比的含量是：

磷铝酸盐水泥：90.0

大红颜料：1.0

活化硅质矿物(680℃焙烧叶腊石)：6.0

憎水剂(丙烯酸酯)：1.9

本发明的水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥本身自成产品。所谓“调 制”，是针对“烧结而成的”彩色水泥而言。对不同颜色的水硬性调制 磷铝酸盐彩色水泥的调制工艺没有什么特殊的要求。

本发明彩色磷铝酸盐水泥在使用中与水拌合时，由于有“憎水剂”， 有条件的情况下最好采用强力搅拌，以便增强浆体的塑性，有利于性 能的发挥。

本发明彩色磷铝酸盐水泥水泥浆体的pH值最好维持在10.5-12.0 之间，浆体的碱性不要太高，有利于维持硬化浆体好的色度，提高成 品的装饰效果。

本发明的对比例是商品穗花牌32.5级彩色硅酸盐水泥。该商品主 要使用32.5级白色硅酸盐水泥调制而成。

表3所示的水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥的色彩明度(L)，色度 (a，b)和色差值(ΔE)是使用测色色差计来测定，任何一种合格的 商品色差计均可使用。而水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥的色彩明度 (L)，色度(a，b)和色差值(ΔE)的取值范围是根据市场对彩色的 喜好来确定的。这三者不同的取值和搭配，将影响所调制水泥颜色的 深度和亮度。实施例的取值范围与对比例接近。当然也可以取别的值。

表3色彩的明度(L)，色度(a，b)和色差值(ΔE)分别为：

  产品   L   a   b   ΔE   实施例1   实施例2   实施例3   对比例1(绿色)*   对比例2(红色)*   60.85   78.00   61.21   59.67   62.04   -15.18   1.40   29.05   -16.10   28.35   9.64   34.33   13.66   9.23   13.72   36.33   35.79   45.41   36.72   45.21

*：对比例1和2采用32.5级白色硅酸盐水泥调制

表4.示出本发明水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥和对比例砂浆试 样的抗压强度(ISO标准)。水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥的色彩明度 (L)，色度(a，b)和色差值(ΔE)在与对比例接近的情况下，采用 32.5级白色硅酸盐水泥调制的对比例28天试样抗压强度均达不到 32.5级，而本发明的水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥砂浆的28天抗压强 度均达到了32.5级，所发明的水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥砂浆的力 学强度和色牢度均优于对比例。

表4.水硬性调制磷铝酸盐彩色水泥砂浆抗压强度/MPa

  产品   水化龄期/d   色牢度   1   3   28   实施例1   实施例2   实施例3   对比例1(绿色)*   对比例2(红色)*   20.3   20.5   15.1   17.2   8.1   26.7   24.3   21.4   22.3   14.3   38.2   36.7   35.8   28.9   20.6   8.9.   9.0   8.1   6.8   6.5

*：对比例1和2采用32.5级白色硅酸盐水泥调制