技术领域
[0001] 本
发明属于
建筑材料领域，具体为一种利用石灰石和石英粉制备天然水硬性石灰的方法。
背景技术
[0002] 天然水硬性石灰(Natural Hydraulic Limes，NHL)是通过烧制和消化粘土含量不等的粘土质
石灰岩或是
二氧化
硅含量不等的硅质石灰岩获取的消石灰，或是通过混和含有
硅酸钙、
铝酸钙和氢
氧化钙的物质获取的石灰。它们的特征是和水
接触后硬化，然后逐渐在空气中
碳酸化达到最后的硬度。它们主要做为胶凝材料，用来制作建筑上用的粘结、抹面或勾缝
砂浆[0003] 天然水硬性石灰具有石灰与
水泥的优点、低收缩、耐盐、适中的抗压与抗折强度，，天然水硬性石灰硬化分为两个过程，即与水接触后的水硬性过程和与空气接触后的气硬性过程。水硬性过程主要是因为水硬性矿物的存在，C2S是天然水硬性石灰中主要水硬性矿物，另外还存在一些含量较少的水硬性矿物，如C2AS，C3S，C3A和C4AF等；气硬性过程主要是因为Ca(OH)2的存在，它能与空气中的CO2反应，生成CaCO3，提高材料强度。
[0004] 水硬性石灰在
煅烧时，可溶性
二氧化硅和碳酸钙
脱碳后的氧化钙结合，而使最终的石灰产品具有水硬的特性。石灰煅烧中合成的硅酸钙C2S的含量越高，最终产品的水硬程度也就越高，反之，硅酸钙C2S的含量越低，最终产品的水硬程度也就越低。石灰在消化过程中产生氢氧化钙Ca(OH)2的含量越低，最终产品的水硬程度越高，反之，氢氧化钙Ca(OH)2的含量越高，最终产品的水硬程度越低。
[0005] 根据欧洲BS EN-459和BS EN-196标准，天然水硬性石灰分为NHL2、NHL3.5和NHL5。数字是指天然水硬性石灰的水硬指标，指是抗压强度，例如3.5对应3.5MPa的抗压强度。这个强度一般是按照欧洲标准，按一定的石灰和砂的比例，调配成混合砂浆，经过28天的干燥期后测得的最小的抗压强度。NHL2的水硬程度比较低，NHL3.5的水硬程度为中等，而NHL5有较高的水硬程度。
[0006] 国内引进天然水硬性石灰主要应用于历史建筑的修缮加固等方面，可以消除
硫酸盐对历史建筑的侵蚀；在国外，天然水硬性石灰主要用于替代水泥制备彩色装饰干粉砂浆、清水
混凝土等，并大量应用在保护文物及古建筑方面。目前国内对天然水硬性石灰的研究属于空白。
发明内容
[0007] 本发明目的在于，提供一种利用石灰石和石英粉制备天然水硬性石灰的方法，其特征在于步骤如下：
[0008] 以石灰石为主要原料，加入纯度为98％以上的石英粉来调节氧化钙和氧化硅的摩尔比为2.14—4.48，控制氧化铝的含量不超过原料
质量的4.5％，(原料指的就是石灰石和石英粉，氧化铝是其中组分)经过
球磨机混料和粉磨，180目筛余量不大于所筛物料总质量的3％，在粉磨好的物料加入是粉磨好的物料质量的8％的水经过充分搅拌放入密封袋中放置6到7个小时，然后用模具压制成圆柱，然后经过烘箱进行烘干，放到
马弗炉中在1100℃—1200℃
温度下煅烧3个小时，煅烧后的物料在空气中
风冷至室温，将煅烧产物进行粉磨加工直至满足BS EN-459中对于水硬性石灰的细度要求，即0.2mm筛余量不超过所筛物料总质量的5％，0.09mm筛余量不超过所筛物料总质量的15％，测定煅烧产物中游离氧化钙的含量，根据游离氧化钙的量来计算消化所需的理论耗水量，乘以修正系数1.5即为消化所需要的水量；消化时，将所需要消化的石灰一层一层进行铺堆，并且一层一层地均匀地撒上水，直至铺堆完毕，水量消耗完毕，冷却至室温后进行称重，根据增重量来计算游离氧化钙的消化率，所谓消化率是指已经被消化的游离氧化钙占总的游离氧化钙总质量的百分比，当消化率达到98％以上时，消化工序结束，即制得所需要的水硬性石灰。
[0009] 按照本发明的方法，制得的天然水硬性石灰是的一种新型建筑材料，其中气硬性氧化钙含量为43％～50％，含有27％～35％的高活性水硬性产物。
[0010] 产品经性能测试抗压强度均达到国外产品水平。
具体实施方式
[0011] 以石灰石为主要原料，加入纯度为98％以上高纯度的石英粉来调节氧化钙和氧化硅的摩尔比值，即CaO/SiO2＝2.14—4.48，氧化铝含量不超过原料总质量的4.5％，以控制产品中水硬性产物的含量；石灰石与调节成分的石英粉经球磨机混料共磨6小时～10小时；180目筛余量不大于所筛物料总质量的3％；将混合后的原料加入是混合原料质量的8％的水，然后经过充分的混合搅拌，密封储存约6-7个小时然后压制成圆柱，然后将其烘干；将烘干后的圆柱置于炉中进行煅烧，煅烧温度为1100℃—1200℃，时间为3个小时；煅烧后的物料在空气中风吹急冷至室温；测定煅烧后产物中游离氧化钙含量，根据游离氧化钙的量来计算消化所需的理论耗水量，乘以修正系数1.5即为消化所需要的水量。消化时，将所需要消化的石灰一层一层进行铺堆，并且一层一层地均匀地撒上水，直至铺堆完毕，水量消耗完毕，冷却至室温后进行称重，根据增重量来计算游离氧化钙的消化率，所谓消化率是指已经被消化的游离氧化钙占总的游离氧化钙总质量的百分比，当消化率达到98％以上时，消化工序结束，即制得所需要的水硬性石灰。
[0012] 以下是
发明人给出的
实施例，需要说明的是，以下的实施例用于进一步理解本发明，本发明不限于这些实施例。
[0013] (1)高纯石灰石：其中的碳酸钙的含量大于95％。高纯石英粉：其中SiO2含量大于98％。
[0014] (2)配料：调整配料中摩尔比CaO/SiO2＝2.14—4.48，控制配料中氧化铝含量不超过原料总质量的4.5％。
[0015] (3)原料经球磨机混料共磨10小时，并且实验在6-10小时范围内变化数据得到的数据和表3都非常接近，所以都用表3表征即可。
[0016] (4)将混合后的原料加入适量的蒸馏水(是混合后原料重量的8％，在温度达到800℃之前全部烧失)经过充分搅拌均匀后压制成φ130圆柱，然后将其烘干；
[0017] 烘干后的圆柱置于炉中，在1100℃下煅烧3h，并且实验在1100-1200℃范围内变化数据得到的数据和表3都非常接近，所以都用表3表征即可。煅烧后的物料在空气中风吹急冷至室温。
[0018] (5)将煅烧冷却后的产物采用如下方式进行性能测试：用XRD分析制备的天然水硬性石灰的矿物组成；测定煅烧后产物中游离氧化钙含量；对煅烧后产物进行消化，根据游离氧化钙的量来计算消化所需的理论耗水量，乘以修正系数1.5即为消化所需要的水量。消化时，将所需要消化的石灰一层一层进行铺堆，并且一层一层均匀地撒上水，直至铺堆完毕，水量消耗完毕，冷却至室温后进行称重，根据增重量来计算游离氧化钙的消化率，所谓消化率是指已经被消化的游离氧化钙占总的游离氧化钙总质量的百分比，当消化率达到98％以上时，消化工序结束，即制得所需要的水硬性石灰。根据欧洲标准对制备的天然水硬性石灰的性能指标进行测试；产品密封
包装。
[0019] (6)根据欧洲标准BS-EN-459和BS-EN-196中规定的实验方法对天然水硬性石灰的抗压强度进行测试。称取天然水硬性石灰450±2g，标准砂1350g±5g，水270g±1g，水灰比为0.6，制成40mm×40mm×160mm标准试样，将制备好的试
块在恒温恒湿标准养护箱中养护。分别测定天然水硬性石灰的各项指标。
[0020] (7)以下是发明人采用石灰石为主要原料，采用高纯度的石英粉调节氧化钙与氧化硅的比值。原材料化学组成见表1，配料化学组成见表2。
[0021] 表1
[0022]
[0023] 表2三种配方化学成分(单位：wt％)
[0024]
[0025]
[0026] 1#配方：89.26％(质量分数)的石灰石、10.74％(质量分数)的石英粉[0027] 2#配方：81.94％(质量分数)的石灰石、18.06％(质量分数)的石英粉[0028] 3#配方：79.31％(质量分数)的石灰石、20.69％(质量分数)的石英粉[0029] 上述配方利本发明的方法制备的天然水硬性石灰，产品性能指标测试结果见表3。
[0030] 表3：天然水硬性石灰性能指标进行测试结果
