目前建筑行业在制备耐久高强及大流动度的泵送混凝土时，除选用高标号 的硅酸盐水泥、细度模数2.6以上的中砂、5-25mm的碎石和高效减水剂外， 必须加入掺合料用于改善混凝土的工作性能，如有利于泵送，提高混凝土的耐 久性，避免由于水泥用量过多而引起收缩裂缝等。目前常用的掺合料大多使用 工业生产的废弃物和磨石粉等，如硅铁冶炼中产生的硅灰、热电厂产生的I级 粉煤灰、磨细高炉矿渣、磨细的沸石粉等，其主要缺陷在于：
1、因为是工业生产的废弃物，受其原料来源和生产工艺的影响较大， 性能极不稳定，如北京地区就没有合格的I级粉煤灰。
2、容重很小，占用体积较大，长途运输，成本较高。
3、使用中易引起粉尘飞扬，造成工作环境恶劣和空气污染。
4、磨石粉难以达到比表面积8000cm2/g以上的合格要求，且价格比较 昂贵，因此人工合成一种质量稳定、价格便宜、建材用的掺合料就成为最 迫切的需求。

本发明的目的在于提供一种人工合成的水泥、混凝土掺合料的制造方法 及其产品和应用，满足建筑行业对掺合料的迫切需求，
本发明的目的是这样实现的：一种人工合成的水泥、混凝土掺合料的 制造方法，该制造方法包括如下的步骤：
(一)选料(按下述的配比选择原料)，(重量份数)：
含硅原料：60-95
含钙原料： 3-40
酸性催化剂：1-5
碱性催化剂：1-5
该含硅原料包括下述的至少一种：硅藻土、沸石、膨润土、高岭土、凹 凸棒石、海泡石、蛭石或珍珠岩；该含钙原料包括石灰；该酸性催化剂包 括下述至少一种：富马酸、马来酸、马来酸酐、水扬酸、丹宁酸、柠檬酸、 乳酸或酒石酸；该碱性催化剂包括下述至少一种NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3、 或Na2SiO3；
(二)加水粉磨：
将上述原料放入磨碎机中，加水2-8倍，加入酸性催化剂，混合粉磨 0.5-1.5小时，使其中的粗糙原料磨碎研细，便于以下的水热合成反应进行。
(三)水热合成反应：
将上述混合料浆送入反应容器内，加入碱性催化剂，搅拌混合均匀，升 温至60-100℃进行水热合成反应2-10小时，使原料破键溶解，生成水化硅 酸钙凝胶[CaSiO3·XH2O]；
(四)脱水干燥：
将上述反应产物进行离心脱水，随后放入干燥机内，在80-350℃条件 下干燥，使含水在2％以下；
(五)粉磨：
用粉磨机进行磨细使形成粒度在200-300目的灰白粉末。按常规方法包 装成产品。
一种人工合成的水泥、混凝土掺合料，其特征在于：它是由含硅和含 钙原料在酸性和碱性催化剂的作用下进行水热合成反应，生成水化硅酸钙 凝胶，分子式为[CaSiO3·XH2O]，并进行脱水，粉磨而成，其原料配比为(重 量份数)：含硅原料：60-95、含钙原料：3-40、酸性催化剂：1-5及碱性 催化剂：1-5；
该含硅原料包括下述的至少一种：硅藻土、沸石、膨润土、高岭土、 凹凸棒石、海泡石、蛭石或珍珠岩；该含钙原料包括石灰；该酸性催化剂 包括下述至少一种：富马酸、马来酸、马来酸酐、水扬酸、丹宁酸、柠檬 酸、乳酸或酒石酸；该碱性催化剂包括下述至少一种NaOH、KOH、Na2CO3、 K2CO3或Na2SiO3。
一种人工合成的水泥、混凝土掺合料的应用，其特征在于：该掺合料 适用于做混凝土、水泥和耐火保温材料的掺合料。
该掺合料在混凝土中的用量为其中水泥用量的3-20％(重量)。
该掺合料在水泥中的用量为1-5％(重量)。
该掺合料在耐火保温材料中的用量为总量的3-10％(重量)。
本发明的主要优点是：
1、本发明使用的原料大多是同类原料中的低档品，价格便宜，来源广 泛，因此产品的价格比较低，仅为硅灰的70％以下。
2、本发明采用人工合成的工艺，可通过控制生产工艺条件，制造出适 合不同需求的系列掺合料，产品质量稳定。
3、本发明的制造方法简单，容易控制，易于工业化大规模生产或因陋 就简小批量制造。
4、本发明的掺合料适合贮存、方便运输、使用方便、粉尘污染较小。
下面结合较佳实施例和附图对本发明进一步说明。

图1为本发明的制造工艺流程图；
图2为本发明的掺合料的X衍射图谱；
图3为本发明的掺合料的红外光谱图；
图4为水泥在水化时Ca2+离子的浓度分布图(开始)；
图5为水泥在水化时Ca2+离子的浓度分布图(后期)；
图6为混凝土中孔径的积分曲线图；
图7为混凝土中孔径的微分曲线图；

参阅图1，本发明的制造工艺流程包括如下步骤：
(一)选料：
本发明使用的原料为普遍存在于大自然中的廉价原料，包括硅藻土、沸 石、膨润土、高岭土、凹凸棒石、海泡石、蛭石、珍珠岩等含硅原料，还 包括石灰等含钙原料，以及少量的碱性及酸性催化剂，
本实施例中选用的原料为(重量份数)，硅藻土85-95、石灰3-10、 NaOH1-2、Na2SiO31-2、Na2CO31-2、马来酸酐1-2、马来酸1-2。
(二)加水粉磨：
将上述原料放入磨碎机中，加水5倍，加入酸性催化剂，混合粉磨1小时。
(三)水热合成反应：
将上述混合料浆放入反应容器内，加入碱性催化剂混合均匀升温至 80-95℃进行水热合成反应3-8小时，使原料破键溶解，生成水化硅酸钙凝 胶(CaSiO3·XH2O)；
(四)脱水干燥：
将上述反应产物进行离心脱水，随后放入干燥机内在100-250℃条件下 干燥，使含水在2％以下；
(五)粉磨：
用粉磨机进行磨细，使形成粒度在200-300目的灰白粉末。按常规方法 包装成产品，制成本发明的产品I。
本发明的制造方法中，其原料配比还可以是(重量份数)：
硅藻土    60-80
石灰      20-40
Na2SiO3    1-2
Na2CO3     1-2
马来酸      1-2
用上述原料制成本发明的产品II，其制造工艺与产品I基本相同，故不重述。
本发明的制造方法中，其原料配比还可以是(重量份数)：
膨润土    70-75
石灰      25-35
马来酸酐    1-2
碳酸钠      1-4
用上述原料制成本发明的产品III，其制造工艺流程与产品I基本相同， 故不重述。
上述本发明的方法制造的产品I、II、III主要形成活性硅及水化硅酸钙凝 胶(CaSiO3·XH2O)，具有常用掺合料硅灰相似的性能，其比表面积较大，一 般在20-40m2/g之间，用于混凝土或水泥中做掺合料，可参与水泥的水化反应， 起水化晶核的作用，又可吸收Ca(OH)2发生二次火山灰反应，还有物理填充作 用，从而改善水泥石的结构，提高水泥和混凝土的抗压强度和耐久性。
本发明产品的组成和性能实验，参阅图2和图3，本发明产品的主要成 份可从X衍射和红外光谱图中得到证明。
图2为本发明实施例1-3合成的产品I、II、III的X衍射图，其中的特 征峰3.042和1.832表明本发明的产品中水化硅酸钙凝胶(CaSiO3·XH2O) 为主要成份。
图3为本发明合成的产品I和II的红外吸收光谱图，其中产品I的特征 吸心收峰973-1014、640和456-480，及产品II的特征吸收峰972-1010、 638和430-456都表明本发明的产品中水化硅酸钙凝胶(CaSiO3·XH2O)为 主要成份。
参阅图4和图5，本发明产品具有加速水化反应的性能，可以从下述实 验结果的Ca2+分布曲线图得到证明。
图4的横坐标为时间(分)，纵坐为Ca2+在每立升中的毫克分子浓度， 水砂比W/S＝10曲线0-0未加入本发明产品的曲线，曲线X-X为加入3％本发 明产品的曲线，从图4中可见：加入本发明的产品后，其Ca2+的浓度增加。
图5的曲线表示在图4相同的条件下，延长时间后的曲线图，从图5中 可见：当灰水互溶约10小时后，其中Ca2+的浓度达最高值，其加入本发明 产品的曲线X-X达到Ca2+最高值的时间少，即溶出速度快，说明本发明的产 品活性较高。
参阅图6和图7，本发明的产品具有增加混凝土或水泥强度的功能，可 以从下述实验的孔分布曲线得到证明，为更清楚直观，采用积分曲线和微 分曲线。
图6的横坐标为孔径γ的对数值Lnr，纵坐标为体积V与孔面积的乘积 v×IIr2，实线标明的曲线为只用水泥的孔分布积分曲线，虚线表示的曲线 为加入本发明的产品的孔分布积分曲线。
图7的横坐标仍为孔径γ的对数值Lnr，纵坐标为体V对孔径γ的微分 再扩大50000倍dv/dr×50000，实线表示的曲线为只用水泥的孔分布微分 曲线，虚线表示加入本发明的产品后的孔分布微分曲线，从图6和图7的 孔分布曲线可以清楚地看出：本发明的产品可使混凝土或水泥的孔径变小， 产品致密，从而增加混凝土或水泥的抗压强度和耐久性。
本发明的产品用作混凝土掺合料的应用效果对比实验(一)。
相同的配比条件：
水泥：420kg，标号425#的普通硅酸盐水泥，
砂：730kg，中砂、细度模数2.6，
石子：1096kg，5-25mm的碎石或碎卵石，
减水剂：2.1kg，山东莱芜汶河化工厂生产品号FDN，
水：189kg。
变化条件：
改变本发明产品的品种和加入量，保持其坍落度在22±2范围，测试混 凝土的抗压强度，结果见表1：
表1   实验   编号         本发明产品    坍    落    度            R7*     R28**   加入量    kg  占水泥     ％    测值    MPa    增加     ％     测值     Mpa   增加     ％     1     0     0    22     32.7     100     45.4     0     2   21(II#)     5    20     36.4     111     49.9     110     3   33.6(II     #)     8    22     43.4     133     54.0     119     4   33.6(I     #)     8    22     46.3     142     57.7     127
注：*R7为混凝土7天的抗压强度
    **R28为混凝土28天的抗压强度
    I#为本发明的产品I；
    II#为本发明的产品II。
从表1可见：
(1)实验编号1为未加本发明产品的混凝土，设其抗压强度为100；
(2)实验编号2为增加占水泥重量5％的本发明的产品II，其混凝土7 天的抗压强度增加11％，其28天的抗压强度增加10％，说明本发明的产品 可提高混凝土的抗压强度。
(3)实验编号3为增加水泥重量8％的本发明产品II后，其混凝土7天 的抗压强度增加33％，其28天的抗压强度增加19％，说明增加本发明产品 的加入量可提高混凝土的抗压强度。
(4)实验编号4为增加水泥重量8％的本发明的产品I后，其7天的抗 压强度增加42％，其28天的抗压强度增加27％。
上述实验证明本发明的产品具有提高混凝土的抗压强度的功效。
本发明的产品用作混凝土掺合料的应用效果对比实验(二)
相同的配比：
水泥：530kg，标号525#的普通硅酸盐水泥，
砂：659kg，中砂、细度模数2.6，
石子：1075kg，5-25mm的碎石或碎卵石，
减水剂：6.3kg，山东莱芜汶河化工厂生产品号FDN，
水：189kg。
变化条件：
改变本发明产品的品种和加入量，保持其坍落度在22±2范围，测试混 凝土的抗压强度，结果见表2。
表2 实验 编号           本发明产品    坍    落    度            R7*     R28**   加入量     kg  占水泥    ％     测值     MPa    增加     ％     测值     Mpa    增加     ％   5     0     0     22     41.6     100     61.0     100   6   42.4(I#)     8     21     52.6     126     73.8     121   7   42.4(II#)     8     22     47.6     114     67.7     111   8   53(I#+II#)     10     20     55.4     133     78.7     129
注：*R7为混凝土7天的抗压温度
    **R28为混凝土28天的抗压温度
    I#为本发明的产品I；
    II#为本发明的产品II。
从表2可见：
(1)实验编号5为未加本发明产品的混凝土，设其抗压强度为100；
(3)实验编号6为增加占水泥重量8％的本发明的产品I，其混凝土的 7天的抗压强度增加26％；其28天的抗压强度增加21％。
(3)实验编号7为增加水泥重量8％的本发明的产品II后，其混凝土7 天的抗压强度增加14％，其28天的抗压强度增加11％。
(4)实验编号8为增加水泥重量10％的本发明的产品I和II后，其7天 的抗压强度增加33％，其28天的抗压强度增加29％。
上述实验证明：增加本发明产品加入量可提高混凝土的抗压强度；本发 明不同原料配比的产品可以混合使用，同样可提高混凝土的抗压强度。对 比与对比实验(一)的实验结果还可以证明：本发明的产品适用于各种标 号的水泥。
本发明的产品用作混凝土掺合料的应用效果对比实验(三)。
相同的配比条件：
水泥：525#普通硅酸盐水泥
砂：610kg，中砂、细度模数2.8
石子：1110kg，5-25mm的碎石，
减水剂：6kg，山东莱芜汶河化工厂生产品号FDN，
水：165kg。
变化条件：
(1)用本发明的产品替换部份水泥；
(2)加入磨细矿渣(比表面积4000cm2/g)替换部分水泥， 测试结果见表3：
表3   实   验   编   号   水   泥   ％         本发明产品        磨细矿碴   坍落   度cm            R28   加入量     kg  占水泥    ％   加入   量kg   占水   泥％     测值     Mpa    增加     ％   9   500     0    0     0    0     21     65.6     100   10   450     50(I#)    10     0    0     21     78.6     120   11   350     50(I#)    10     100    20     22     97.4     149
注：R28为混凝土28天的抗压温度
    I#为本发明的产品I；
从表3可见：
(1)实验编号9为未加本发明产品和磨细矿渣的混凝土，设其28天的 抗压强度为100；
(2)实验编号10为用本发明的产品替代10％水泥的混凝土；其28天的 抗压强度增加20％。
(3)实验编号11为在实验编号10的条件下，再用磨细矿渣替代20％ 水泥的混凝土，其抗压强度增加49％。
上述实验证明：
A、用本发明的产品代替部分水泥可提高混凝土的抗压强度；
B、用本发明的产品和磨细矿渣替代部分水泥，且本发明的产品与磨细 矿碴一起用，对提高混凝土抗压强度具有加强的效果，对配制高标号泵送 混凝土可以采用。
本发明的产品用作高标号的混凝土的掺合料的应用效果实验。
相同条件：
水泥：标号525#的普通硅酸盐水泥，
砂：659kg，中砂、细度模数2.8，
石子：5-25mm的碎石，
减水剂：6.3kg，山东莱芜汶河化工厂生产品号FDN，
掺合料：本发明的产品I#，
坍落度：保持22±2。
其原料配比及增强效果，见表4
表4：   实   验   编   号     水     泥     kg     水     kg     砂     kg     石     子     kg     外     加     剂     kg    本发    明的    产品     kg     矿     渣     kg    水胶     比  砂率   ％    R28    Mpa   12    450     165     610    1110     6     50     0   0.33   35.5   78.6   13    480     164     602    1070     8.5     85     0   0.29   36.0   95.4   14    280     159     602    1070     8.5     85     200   0.28   36.0   121.8*
注：实验编号12为C60级高强泵送混凝土。
实验编号13为C80级高强泵送混凝土。
*为90天的抗压强度。
从表4的实验结果可见：
本发明的产品具有显著提高混凝土抗压强度的能力，特别与磨细矿渣同 时使用时，具有更高的增加效果(实验编号14)。
此外，本发明的产品还可以做为普通水泥或耐火保温材料的掺合料使 用，在普通的水泥中加入本发产品1-5％(重量)，可使水泥的抗压强度提 高20-30％；在耐火保温材料中加入本发明的产品3-10％，可显著提高保温 效果和使用寿命。