專利名稱：：氧化鈣類膨脹劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種氧化鈣類膨脹劑的制備方法。
背景技術(shù)：
：自20世紀(jì)30年代法國發(fā)明膨脹水泥以來，特別是自日本在膨脹水泥的基礎(chǔ)上將其中的膨脹組分分離出來作為單獨摻加的膨脹劑以來，混凝土膨脹劑逐漸發(fā)展為混凝土行業(yè)中用量最大的外加劑之一，廣泛應(yīng)用于地下防水防滲工程、超長結(jié)構(gòu)以及各類大型的混凝土施工工程，成為防止混凝土收縮開裂的有效技術(shù)。目前國內(nèi)現(xiàn)有的膨脹劑大多都是屬于以水化硫鋁酸鈣為主要膨脹源的鈣釩石型膨脹劑，其在應(yīng)用上有很多優(yōu)點，但其水化時對水的本質(zhì)需求，決定了其對水泥混凝土在干燥條件下的收縮補償作用有限，有時膨脹劑的摻入反而增大了混凝土干燥收縮開裂的風(fēng)險。氧化鈣作為一種膨脹熟料最先是在日本發(fā)明并推廣應(yīng)用的，但日本生產(chǎn)的這種膨脹熟料是采用石灰石經(jīng)1400°C160(TC高溫煅燒而得，容易產(chǎn)生晶體結(jié)構(gòu)致密無孔的過燒氧化鈣，這種過燒氧化鈣的反應(yīng)活性低，水化反應(yīng)持續(xù)時間長，且這種"延長膨脹"性能將有可能破壞水泥混凝土的結(jié)構(gòu)，影響混凝土的耐久性。國內(nèi)對將氧化鈣作為膨脹熟料的研究相對較少，專利CN101333083A也有關(guān)于將氧化鈣作為一種膨脹熟料的報道，但它是將石灰石和礬土經(jīng)高溫共同煅燒制備的以氫氧化鈣和鈣釩石兩種水化產(chǎn)物為膨脹源的氧化鈣一硫鋁酸鈣類復(fù)合膨脹熟料，氧化鈣不是單一的膨脹組分。硫鋁酸鈣膨脹源的引入雖然增大了膨脹熟料的膨脹性能，但其水化時需結(jié)合大量水分子的本質(zhì)需求，決定了這類雙膨脹源膨脹熟料難以在缺水養(yǎng)護的干燥條件下產(chǎn)生有效膨脹，因此對水泥混凝土干燥條件下的收縮補償作用有限。為了減少水泥混凝土在干燥環(huán)境中收縮開裂的風(fēng)險，開發(fā)一種能在干燥條件下產(chǎn)生有效膨脹，不僅能基本完全補償水泥混凝土的早期收縮，而且能產(chǎn)生部分膨脹，以對水泥混凝土的后期收縮進行有效補償?shù)男滦突炷僚蛎泟┏蔀閺V大從事水泥混凝土研究的科技人員的一種目標(biāo)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種氧化鈣類膨脹劑的制備方法，所得膨脹劑對漿體成型后的濕養(yǎng)護要求低，在干燥環(huán)境中也能使水泥混凝土產(chǎn)生有效膨脹。所述氧化鈣類膨脹劑的制備方法如下所述氧化鈣類膨脹劑由石灰石與復(fù)合礦化劑混合粉磨成生料后在1100130(TC下煅燒獲得氧化鈣類膨脹熟料，再與分散性載體混合粉磨而成，所述復(fù)合礦化劑由質(zhì)量百分比含量為50%70%的石膏和30%50%的銅渣組成，復(fù)合礦化劑與石灰石的質(zhì)量比為5:9510:90，所述氧化鈣類膨脹熟料與分散性載體的質(zhì)量比為75:2590:10。所述銅渣是煉銅過程中產(chǎn)生的渣，屬有色金屬渣的一種，可商購。優(yōu)選的是銅渣中CuO的質(zhì)量百分比含量^75%。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，石灰石中CaO含量^53%，石膏中S(^含量^48%，所述百分比為質(zhì)量百分比。煅燒獲得熟料的具體工藝為現(xiàn)有技術(shù)，作為優(yōu)選方案，煅燒時間為30120min。煅燒后在空氣中淬冷，獲得氧化鈣類膨脹熟料。所述分散性載體為多孔沸石、粉煤灰或由質(zhì)量百分比含量為40%70%的多孔沸石和30%60%的粉煤灰組成的混合物。作為優(yōu)選，多孔沸石的孔隙率為30%40%;粉煤灰需水量比在95%以下，45iim篩篩余不大于12%，燒失量不大于5%.上述生料和氧化鈣類膨脹劑需達到通常的生料和膨脹劑對粉磨細(xì)度的要求。作為優(yōu)選方案，所述生料的比表面積為200400m7kg。所述氧化鈣類膨脹劑的比表面積為150450m7kg。本發(fā)明在1100°C130(TC相對低的溫度下單獨煅燒摻入部分復(fù)合礦化劑的石灰石粉，制備以氫氧化鈣為膨脹源的氧化鈣類膨脹熟料，再與部分分散性載體材料共同粉磨至一定細(xì)度，制備出一種氧化鈣類膨脹劑。這種氧化鈣類膨脹劑煅燒溫度相對較低，不易使氧化鈣產(chǎn)生過燒現(xiàn)象，且水化產(chǎn)物需水量小，膨脹效能高，膨脹速率快，且在干燥環(huán)境中依然能使水泥混凝土產(chǎn)生有效膨脹，不僅能基本完全補償水泥混凝土的早期收縮，而且在干燥條件下所產(chǎn)生的有效膨脹能對水泥混凝土的后期干燥收縮起到較好的補償作用，是在實際工程中用于降低水泥混凝土干燥收縮開裂風(fēng)險的有效技術(shù)。圖1為實例1所制得的氧化鈣類膨脹劑CEA-1摻入水泥漿體后在干燥環(huán)境中的變形曲線。圖2為實例2所制得的氧化鈣類膨脹劑CEA-2摻入水泥漿體后在干燥環(huán)境中的變形曲線。圖3為實例3所制得的氧化鈣類膨脹劑CEA-3摻入水泥漿體后在干燥環(huán)境中的變形曲線。圖4為實例4所制得的氧化鈣類膨脹劑CEA-4摻入水泥漿體后在干燥環(huán)境中的變形曲線。具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明一種氧化鈣類膨脹劑及其制備方法的技術(shù)特征作進一步的闡述。本發(fā)明所使用的原材料的化學(xué)成分如表1所示，其中多孔沸石的孔隙率為35%，粉煤灰為I級粉煤灰，粉煤灰需水量比為92X，45iim篩篩余10%。[OO17]表1原材料化學(xué)成分(％)4燒失量Si02A1203Fe203CaOMgOCuOTi02so3石灰石43.30.300.490,1255.060.22---石膏3.950.870.200.0239.951.61--53.35銅渣5.25-1.371.08-1.5485.552.36-多孔沸石5.2766.7612.031.503.720.95-0.07-粉煤灰2.6453.7829.94.323.960.91--1.61實施例一將質(zhì)量比為90:10的石灰石和復(fù)合礦化劑混合后經(jīng)球磨機共同粉磨至細(xì)度為200m7kg的生料粉，其中復(fù)合礦化劑由55%的石膏和45%的銅渣組成。將粉磨后的生料粉在120(TC下煅燒，并在該溫度下保溫120min(即120(TC下的煅燒時間為120min)，保溫結(jié)束后立即取出燒成樣品在空氣中淬冷，制得氧化鈣膨脹熟料。將制得的氧化鈣膨脹熟料與分散性載體材料按配比共同粉磨至細(xì)度為比表面積300m7kg，混合質(zhì)量比為80:20，其中分散性載體材料是多孔沸石。均化后將其密封包裝即得到本發(fā)明一種能使水泥混凝土在干燥環(huán)境中產(chǎn)生有效膨脹的氧化鈣類膨脹劑CEA-1，產(chǎn)品符合JC476-2001混凝土膨脹劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。實施例二將質(zhì)量比為90:10的石灰石和復(fù)合礦化劑混合后經(jīng)球磨機共同粉磨至細(xì)度為200m7kg的生料粉，其中復(fù)合礦化劑由50%的石膏和50%的銅渣組成。將粉磨后的生料粉在125(TC下煅燒，并在該溫度下保溫80min，保溫結(jié)束后立即取出燒成樣品在空氣中淬冷，制得氧化鈣膨脹熟料。將制得的氧化鈣膨脹熟料與分散性載體材料按配比共同粉磨至細(xì)度為比表面積250m7kg，混合質(zhì)量比為77:23，其中分散性載體材料為優(yōu)質(zhì)I級粉煤灰。均化后將其密封包裝即得到本發(fā)明一種能使水泥混凝土在干燥環(huán)境中產(chǎn)生有效膨脹的氧化鈣類膨脹劑CEA-2，產(chǎn)品符合JC476-2001混凝土膨脹劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。實施例三將質(zhì)量比為92:8的石灰石和復(fù)合礦化劑混合后經(jīng)球磨機共同粉磨至細(xì)度為200m7kg的生料粉，其中復(fù)合礦化劑由65%的石膏和35%的銅渣組成。將粉磨后的生料粉在130(TC下煅燒，并在該溫度下保溫50min，保溫結(jié)束后立即取出燒成樣品在空氣中淬冷，制得氧化鈣膨脹熟料。將制得的氧化鈣膨脹熟料與分散性載體材料按配比共同粉磨至細(xì)度為比表面積300m7kg，混合質(zhì)量比為85:15，其中分散性載體材料由60%的多孔沸石和40%優(yōu)質(zhì)I級粉煤灰組成。均化后將其密封包裝即得到本發(fā)明一種能使水泥混凝土在干燥環(huán)境中產(chǎn)生有效膨脹的氧化鈣類膨脹劑CEA-3，產(chǎn)品符合JC476-2001混凝土膨脹劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。實施例四將質(zhì)量比為95:5的石灰石和復(fù)合礦化劑混合后經(jīng)球磨機共同粉磨至細(xì)度為200m7kg的生料粉，其中復(fù)合礦化劑由50%的石膏和50%的銅渣組成。將粉磨后的生料粉在130(TC下煅燒，并在該溫度下保溫100min，保溫結(jié)束后立即取出燒成樣品在空氣中淬冷，制得氧化鈣膨脹熟料。將制得的氧化鈣膨脹熟料與分散性載體材料按配比共同粉磨至5細(xì)度為比表面積250m7kg，混合質(zhì)量比為75:25，其中分散性載體材料由45%的多孔沸石和55%優(yōu)質(zhì)I級粉煤灰組成。均化后將其密封包裝即得到本發(fā)明一種能使水泥混凝土在干燥環(huán)境中產(chǎn)生有效膨脹的氧化鈣類膨脹劑CEA-4，產(chǎn)品符合JC476-2001混凝土膨脹劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。采用江南-小野田水泥有限公司生產(chǎn)的P1152.5硅酸鹽水泥，固定水膠比為0.35，將本發(fā)明制得的氧化鈣類膨脹劑CEA-l、CEA-2、CEA-3和CEA-4，以及市場上常用的鈣礬石型膨脹劑(以下簡稱UEA)均等質(zhì)量替代水泥總量的8%，不摻膨脹劑的水泥凈漿基準(zhǔn)樣用空白表示。試件成型后直接養(yǎng)護在溫度為(20士l)t:，相對濕度(60±5)%的干燥收縮環(huán)境中，(24士2)h后脫模并測量初長，并進一步測量一定養(yǎng)護齡期內(nèi)的試件長度。干燥收縮變形率均用線性變形率表示，其中正值表示干燥條件下水泥凈漿試件產(chǎn)生了膨脹變形，負(fù)值表示干燥條件下水泥凈漿試件產(chǎn)生了收縮變形，試驗結(jié)果如圖1、2、3和4所示。結(jié)果表明，摻入本發(fā)明制得的氧化鈣類膨脹劑的水泥凈漿試件在干燥養(yǎng)護的早期能產(chǎn)生明顯的膨脹變形，并對后期的收縮具有顯著的補償作用，而市場常售的鈣釩石型膨脹劑(UEA)在直接干燥的環(huán)境中養(yǎng)護時對水泥漿體的收縮補償效果不佳。另外參照混凝土膨脹劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC476-2001，將本發(fā)明所得的氧化鈣類膨脹劑CEA-l、CEA-2、CEA-3和CEA-4以及市場上常用的f丐釩石類膨脹劑UEA均以內(nèi)摻的方式等質(zhì)量取代水泥總量的8%，對比研究CEA-1、CEA-2、CEA_3、CEA-4和UEA在限制條件下對水泥膠砂的水養(yǎng)膨脹效果和干燥收縮抑制效果，試驗結(jié)果見表2。由表2可以看出，摻本發(fā)明水泥砂槳試件水養(yǎng)7d時的限制膨脹率遠大于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC476-2001中要求的0.025，且水養(yǎng)7d后在空氣中干燥養(yǎng)護21d時，砂槳試件仍然表現(xiàn)出較大的膨脹變形，而相應(yīng)的摻UEA水泥砂漿試件或不摻膨脹劑的水泥砂漿空白樣在水養(yǎng)7d后經(jīng)歷21d的干燥養(yǎng)護時都出現(xiàn)了較大的收縮變形。因此，采用本發(fā)明制得的氧化鈣類膨脹劑在水養(yǎng)環(huán)境中具有較大的限制膨脹效能，并且在失水干燥的環(huán)境中依然具有較大的有效膨脹。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求一種氧化鈣類膨脹劑的制備方法，其特征在于，所述氧化鈣類膨脹劑由石灰石與復(fù)合礦化劑混合粉磨成生料后在1100～1300℃下煅燒獲得氧化鈣類膨脹熟料，再與分散性載體混合粉磨而成，所述復(fù)合礦化劑由質(zhì)量百分比含量為50％～70％的石膏和30％～50％的銅渣組成，復(fù)合礦化劑與石灰石的質(zhì)量比為5∶95～10∶90，所述氧化鈣類膨脹熟料與分散性載體的質(zhì)量比為75∶25～90∶10。2.如權(quán)利要求1所述的氧化鈣類膨脹劑的制備方法，其特征在于，煅燒時間為30120min。3.如權(quán)利要求1所述的氧化鈣類膨脹劑的制備方法，其特征在于，煅燒后在空氣中淬冷，獲得氧化鈣類膨脹熟料。4.如權(quán)利要求1所述的氧化鈣類膨脹劑的制備方法，其特征在于，所述分散性載體為多孔沸石、粉煤灰或由質(zhì)量百分比含量為40%70%的多孔沸石和30%60%的粉煤灰組成的混合物。5.如權(quán)利要求4所述的氧化鈣類膨脹劑的制備方法，其特征在于，多孔沸石的孔隙率>30%，粉煤灰需水量比在95%以下，45iim篩篩余不大于12%，燒失量不大于5%。6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的氧化鈣類膨脹劑的制備方法，其特征在于，所述生料的比表面積為200400m7kg。7.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的氧化鈣類膨脹劑的制備方法，其特征在于，所述氧化牽丐類膨脹劑的比表面積為150450m7kg。8.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的氧化鈣類膨脹劑的制備方法，其特征在于，石灰石中CaO含量^53%，石膏中503含量>48%，銅渣中CuO含量^75%，所述百分比為質(zhì)量百分比。全文摘要本發(fā)明涉及氧化鈣類膨脹劑的制備方法所述氧化鈣類膨脹劑由石灰石與復(fù)合礦化劑混合粉磨成生料后在1100～1300℃下煅燒獲得氧化鈣類膨脹熟料，再與分散性載體混合粉磨而成，所述復(fù)合礦化劑由質(zhì)量百分比含量為50％～70％的石膏和30％～50％的銅渣組成，復(fù)合礦化劑與石灰石的質(zhì)量比為5∶95～10∶90，所述氧化鈣類膨脹熟料與分散性載體的質(zhì)量比為75∶25～90∶10。本發(fā)明所得氧化鈣類膨脹劑煅燒溫度相對較低，不易使氧化鈣產(chǎn)生過燒現(xiàn)象，且水化產(chǎn)物需水量小，膨脹效能高，膨脹速率快，且在干燥環(huán)境中依然能使水泥混凝土產(chǎn)生有效膨脹。文檔編號C04B22/06GK101774777SQ201010101520公開日2010年7月14日申請日期2010年1月26日優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日發(fā)明者劉加平,姚婷,張守治,張建業(yè),王育江,田倩,繆昌文,郭飛申請人:江蘇博特新材料有限公司;江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司;南京道鷺建設(shè)材料廠