一种改性氧化钙类膨胀熟料、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种改性氧化钙类膨胀熟料、其制备方法及其应用。本发明专利技术所述的改性氧化钙类膨胀熟料的制备方法为：将氧化钙类膨胀熟料粉磨至一定粒度，并置于含有一定湿度的二氧化碳气氛下，在膨胀熟料粉体表面形成大量致密的碳酸钙，制得改性氧化钙类膨胀熟料。所述改性氧化钙类膨胀熟料可与分散性载体混合，从而形成改性氧化钙类混凝土膨胀剂。本发明专利技术制备的改性氧化钙类膨胀熟料及其膨胀剂，明显提升了膨胀熟料在水泥混凝土中产生的膨胀量和膨胀应力，优化了膨胀熟料及其膨胀剂的膨胀历程；提高了氧化钙类膨胀熟料及其膨胀剂的抗风化、防潮能力。

【技术实现步骤摘要】
一种改性氧化钙类膨胀熟料、其制备方法及其应用
本专利技术属于建筑材料混凝土外加剂
，具体涉及一种改性氧化钙类膨胀熟料、其制备方法及其应用。
技术介绍
混凝土材料是一种来源广泛、价格低廉的建筑材料，随着混凝土科学技术的飞速发展，混凝土材料在各种建筑工程中的应用也越来越广泛。然而，水泥混凝土易收缩开裂，其中，温降收缩和干燥收缩是两种最主要的收缩形式，严重影响了混凝土的耐久性。混凝土的收缩变形开裂已经为工程界普遍关注，采用膨胀材料补偿混凝土的收缩在理论上也为人们所达成共识。利用膨胀组分在水化过程中产生的体积膨胀补偿水泥基材料的收缩，是减少混凝土结构开裂，提高混凝土结构稳定性的重要措施之一。目前我国普遍采用氧化钙类、氧化钙-硫铝酸钙类膨胀剂配制补偿收缩混凝土，用于高层建筑物大体积基础底板、无缝施工超长结构和需要防裂抗渗的结构等。迄今为止，有关混凝土膨胀材料及其制备方法的专利文献很多，如：中国专利CN101774777B公开了一种氧化钙类膨胀剂的制备方法。采用石灰石与复合矿化剂混合粉磨成生料后在1100-1300℃下煅烧获得氧化钙类膨胀熟料，再与分散性载体混合粉磨制成膨胀剂。矿化剂是由50-70％的石膏和30-50％的铜渣组成；分散性载体是由多孔沸石和粉煤灰等组成。此种膨胀剂的膨胀效能在水化龄期3-5d内就基本发挥完全，膨胀历程可调节性差；且熟料抗风化、防潮能力差，膨胀剂存放时间不宜过长。中国专利CN102219422B公开了一种膨胀熟料、膨胀剂、混凝土以及膨胀熟料的制备方法。采用石灰石和1-5％的铁粉作为原料混合后煅烧制成膨胀剂。此种膨胀剂的膨胀效能基本在水化龄期3d内就基本发挥完全，膨胀历程可调控性差；制成的膨胀熟料吸水性强，抗风化能力差，膨胀剂存放时间短的缺点。中国专利CN102745933B公开了一种混凝土抗裂膨胀剂及其制备方法。以35-40％氧化钙熟料，15-20％的石膏、30-35％的地开石和5-10％的粉煤灰混合粉磨制成。此膨胀剂可有效防止混凝土裂缝产生，但存在抗风化能力差、存放时间短的缺点。中国专利CN102162244B公开了一种膨胀混凝土灌注桩及其制备方法以及一种混凝土膨胀剂。由40-80％的石灰石和20-60％的石膏共同粉磨，在回转窑中经1300-1500℃下高温煅烧，再将这种煅烧熟料按重量20-80％与硫铝酸钙水泥等混合制备混凝土膨胀剂。此种膨胀剂具有熟料抗风化、防潮能力差，膨胀剂贮存时间短的缺点。中国专利CN102674738B公开了一种多功能抗裂外加剂及其制备方法。以25-40％的氧化钙膨胀熟料，1-3％的糊精以及粉煤灰混合粉磨成比表面积为200-400m2/kg的混凝土抗裂外加剂。此外加剂可实现对混凝土结构温度场和氧化钙组分膨胀历程的调控，但存在其膨胀效能在水化龄期3-5d内就基本发挥完全，膨胀历程可调节性差，氧化钙膨胀熟料的抗风化、防潮能力差的缺点。在上述的技术中，涉及混凝土膨胀剂的部分都是采用以氧化钙为主要膨胀源的膨胀材料。此类膨胀材料的水化速度快，早期膨胀迅速，膨胀能大部分消耗在混凝土水化早期，对中后期的收缩补偿能力弱；且膨胀熟料存在易风化、防潮能力差等问题。因此，亟需对上述问题进行解决，优化其膨胀效能和提高存储稳定性。
技术实现思路
针对现有技术中氧化钙类膨胀熟料的水化速度快，早期膨胀迅速，对中后期的收缩补偿能力弱，且氧化钙类膨胀熟料的抗风化、防潮能力差等问题，本专利技术提供了一种碳酸化表面包裹改性氧化钙类膨胀熟料。本专利技术的目的是提供一种膨胀量和膨胀历程可控，抗风化、防潮能力优异的氧化钙类膨胀熟料，以及能明显提升保质期的氧化钙类混凝土膨胀剂。通过碳酸化包裹改性氧化钙类膨胀熟料，在熟料表面形成一层碳酸钙膜，一方面形成的膜可以延缓氧化钙类膨胀熟料在水泥混凝土中的水化反应，降低膨胀熟料在混凝土塑性阶段的水化，调控膨胀熟料的膨胀历程；另一方面，形成的膜可以阻碍环境中的水分进入氧化钙类膨胀熟料中与游离氧化钙反应，从而提高了膨胀熟料的贮存时间。为实现上述目标，本专利技术的具体技术方案如下：一种改性氧化钙类膨胀熟料，包括氧化钙类膨胀熟料及其表面包裹的一层致密的碳酸钙。所述氧化钙类膨胀熟料包括游离氧化钙、硫铝酸盐和无水石膏及其混合物。所述膨胀熟料表面的碳酸钙包裹量为改性氧化钙类膨胀熟料质量的1wt％-30wt％。所述改性氧化钙类膨胀熟料的制备方法，包括如下步骤：(1)将氧化钙类膨胀熟料粉磨至比表面积为200-400m2/kg，得到氧化钙类膨胀熟料粉体；(2)将步骤(1)制得的氧化钙类膨胀熟料粉体置于潮湿的二氧化碳气氛下，所述潮湿的二氧化碳气体与氧化钙类膨胀熟料粉体反应，在膨胀熟料粉体表面形成大量致密的碳酸钙，制得改性氧化钙类膨胀熟料；步骤(2)所述反应的温度小于200℃，优选50-180℃；所述潮湿的二氧化碳气体是由含有CO2的气体从液态水中过滤形成，所述二氧化碳气体中水气的含量通过对气体的流速和液态水的温度控制实现；所述气体中CO2的浓度在10wt％以上；所述液态水的温度不低于50℃，优选温度为70℃-100℃；所述二氧化碳气体的相对湿度不小于80％，优选的相对湿度不大于95％；所述气体的流速优选为每1L容积的二氧化碳流量为0.01-1L/min。所述氧化钙类膨胀熟料和改性氧化钙类膨胀熟料需达到通常的膨胀熟料和膨胀剂对粉磨细度的要求。作为优选方案，所述氧化钙类膨胀熟料的比表面积为200-400m2/kg，所述改性氧化钙类膨胀熟料的比表面积为150-450m2/kg。本专利技术对碳酸化处理的装置和碳酸化处理的氧化钙类膨胀熟料粉体所处的状态无特别限制。所述改性氧化钙类膨胀熟料的制备方法，步骤(1)所述膨胀熟料粉体碳酸化反应时可处于堆积、滚动或悬浮状态。所述改性氧化钙类膨胀熟料的制备方法，也可直接用于现有氧化钙类混凝土膨胀剂的碳酸化表面包裹改性。表面处理后的碳酸化包裹改性氧化钙类膨胀熟料可与分散性载体混合，从而形成改性氧化钙类混凝土膨胀剂；所述分散性载体为多孔沸石、粉煤灰或由30-70wt％多孔沸石和30-80wt％粉煤灰组成的混合物；所述改性氧化钙类膨胀熟料与分散性载体的质量比为20：80～95：5。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.碳酸化包裹改性氧化钙类膨胀熟料，延缓了膨胀熟料在水泥混凝土中的水化反应，降低了膨胀材料在混凝土塑性阶段的水化，明显提升了膨胀材料在混凝土中产生的膨胀量和膨胀应力，调控了膨胀熟料的膨胀历程。2.因改性氧化钙类膨胀熟料表面包裹了一层致密的碳酸钙，其抗风化、防潮能力强(一般超过21天)；用其制备的混凝土膨胀剂在常规包装条件下贮藏时间、保质期长(一般可达9个月)。与现有市售氧化钙类膨胀剂相比，明显提升了膨胀熟料的贮存时间。3.本专利技术提供的碳酸化包裹改性氧化钙类膨胀熟料的制备方法，具有原材料采用方便、易于获取的特点；制备工艺简单易行，便于推广应用。附图说明图1为实施例一所制得的改性氧化钙类膨胀熟料在20℃(图1(a)为水中养护，图1(b)为密封养护)，10％CaO膨胀熟料掺量，W/C＝0.4时的砂浆限制膨胀率；1-0号样—未改性CaO熟料，1-1号样—包裹量8.7％，1-2号样—包裹量12.9％，1-3号样—包裹量17.8％，1-4号样—包裹量19.7％。图2为实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性氧化钙类膨胀熟料，其特征在于，包括氧化钙类膨胀熟料及其表面包裹的一层致密的碳酸钙；所述氧化钙类膨胀熟料包括游离氧化钙、硫铝酸盐和无水石膏及其混合物；所述膨胀熟料表面的碳酸钙包裹量为改性氧化钙类膨胀熟料质量的1wt%‑30wt%。

【技术特征摘要】
1.一种改性氧化钙类膨胀熟料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将氧化钙类膨胀熟料粉磨至比表面积为200-400m2/kg，得到氧化钙类膨胀熟料粉体；(2)将步骤(1)制得的氧化钙类膨胀熟料粉体置于潮湿的二氧化碳气体下，所述潮湿的二氧化碳气体与氧化钙类膨胀熟料粉体反应，在膨胀熟料粉体表面形成大量致密的碳酸钙，制得改性氧化钙类膨胀熟料；步骤(2)所述反应的温度小于200℃；所述潮湿的二氧化碳气体是由含有CO2的气体从液态水中过滤形成，所述二氧化碳气体中水气的含量通过对气体的流速和液态水的温度控制实现；所述气体中CO2的浓度在10wt％以上，所述液态水的温度不低于50℃，二氧化碳气体的相对湿度不小于80％；步骤(1)所述氧化钙类膨胀熟料包括游离氧化钙、硫铝酸盐和无水...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘加平，田倩，陆安群，张守治，李磊，王育江，
申请(专利权)人：江苏苏博特新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32