一种利用含铝工业废渣的混凝土高效膨胀剂、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种利用含铝工业废渣的混凝土高效膨胀剂、其制备方法及其应用。本发明专利技术所述利用含铝工业废渣的混凝土高效膨胀剂是利用氧化钙、石膏、锂矿渣和三乙醇胺的多重激发作用增大含铝工业废渣中活性Al2O3的可溶性，所得膨胀剂能够通过水化反应生成氢氧化钙和钙钒石两种膨胀源，该膨胀剂兼具氧化钙类和硫铝酸钙类膨胀剂的特点，具有较大的限制膨胀率、较高的抗压和抗折强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
水泥混凝土由于自身的水化反应以及向周围环境介质的失水过程，存在着自收 缩、干燥收缩和温降收缩，约束条件下的收缩往往导致混凝土开裂和劣化，引起工程质量事 故。如何采取有效措施减小甚至消除各种收缩，从源头上避免开裂，一直是工程师们努力探 索的问题。工程实践证明，采用膨胀剂配制补偿收缩混凝土，利用膨胀剂的膨胀来抵消或减 小水泥混凝土的收缩，膨胀剂是提高水泥混凝土体积稳定性和抗裂性的理想材料。 目前国内市场上销售的膨胀剂大多都是属于以钙钒石为主要膨胀源的硫铝酸钙 类膨胀剂。国内大多数膨胀剂生产厂家都是采用石膏来提供S03，通过变换可溶性A1203的 来源，来制定不同的生产配方。已公开的专利表明，可以提供可溶性A1203的来源原材料有， 高铝水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、矾土、高岭土、高铝煤矸石、明矾石、地开石等。由于矾 土、高岭土、高铝煤矸石、明矾石、地开石等都是不可再生的天然矿物，可开采量有限，而且 对日益紧张的天然资源造成威胁。另外，很多生产厂家为了提高膨胀剂的膨胀性能，一般都 采取对矾土、高岭土、高铝煤矸石、明矾石、地开石等含铝矿物进行高温煅烧提高A1203的活 性，生产成本普遍较高。 在提倡可持续发展的今天，能源资源的高效利用和环境保护问题受到越来越多人 的关注。因此，高附加值地利用含铝工业废渣来替代不可再生的天然铝矿石，一方面有利于 节约生产膨胀剂所需的资源和能源，另一方面有利于保护环境、减少污染。 粉煤灰是我国目前排放量最大的燃煤副产品之一，主要来自以煤粉为燃料的发电 厂和城市集中供热锅炉的除尘器。粉煤灰作为一种工业固体废弃物，如果不及时处理或者 处理不当，大量堆放在环境中，就会占用土地，对大气、土壤、水体等造成严重污染，危害人 体健康。因此，如何安全有效的处置和利用粉煤灰已成为急需解决的环境和社会问题。 目前，粉煤灰的综合利用越来越受到人们的重视，如将粉煤灰用于铺设公路和土 地回填等，但这些应用行业均是附加值低的行业，对粉煤灰所具有的高铝资源却未能得到 充分的开发。如果能结合粉煤灰的物理化学特性，采用合理的方式有效利用粉煤灰中含有 较多A1203这一特点，那么不仅可以提高粉煤灰的利用水平，而且可以实现粉煤灰资源的高 附加值利用。 上述膨胀剂都利用粉煤灰做含铝组分，激发粉煤灰中活性A1203主要是靠石膏或 硫铝酸盐水泥等硫酸盐，普遍存在激发效果差，活性A1203溶出量少，膨胀效能低等问题，因 此需要对其进行改进提高。
技术实现思路
基于尽量利用工业废弃物的考量，针对目前膨胀剂的使用过程中，普遍存在激发 效果差，活性A1203溶出量少，膨胀效能低等问题，本专利技术提供一种利用含铝工业废渣的混 凝土高效膨胀剂及其制备方法。 本专利技术所述利用含铝工业废渣的混凝土高效膨胀剂是利用氧化钙、石膏、锂矿渣 和三乙醇胺的多重激发作用增大含铝工业废渣中活性A1203的可溶性，所得膨胀剂能够通 过水化反应生成氢氧化钙和钙钒石两种膨胀源，该膨胀剂兼具氧化钙类和硫铝酸钙类膨胀 剂的特点，具有较大的限制膨胀率、较高的抗压和抗折强度。 本专利技术所述利用含铝工业废渣的混凝土高效膨胀剂由五大组分按下述重量份数 比组成： 第一组分是氧化钙膨胀熟料 10~30; 第二组分是石膏 10~20; 第三组分是含铝工业废渣 30~60; 第四组分是锂矿渣 10~20; 第五组分是三乙醇胺 0.5~1.0; 所述氧化钙膨胀熟料市售，其f-CaO含量不低于60%; 所述石膏选用硬石膏、二水石膏、磷石膏中的任意一种 所述含铝工业废渣选用一级或二级粉煤灰； 所述锂矿渣选用锂辉石硫酸法生产碳酸锂过程中产生的废渣，且所述废渣中 Li2S(V#量大于20 %，A1 203含量大于25 %。； 所述三乙醇胺为市售工业品。 在本专利技术所述的利用含铝工业废渣的混凝土高效膨胀剂中：氧化钙膨胀熟料经水 化反应形成氢氧化钙；且氧化钙膨胀熟料提供的Ca(OH)2和石膏提供SO3，以及在碱、硫酸 盐、锂盐和醇胺多重激发作用下，与含铝工业废渣提供的活性A1203之间相互反应，形成钙 钒石；综上，本专利技术所述的利用含铝工业废渣的混凝土高效膨胀剂具有氢氧化钙和钙钒石 两种膨胀源，兼具两种膨胀源的优点，具有较大的膨胀效能。 本专利技术所述的利用含铝工业废渣的混凝土高效膨胀剂掺入混凝土中，体系中的氧 化钙膨胀熟料先水化反应生成Ca(0H)2产生早期膨胀，并提高了液相的碱度，在硫酸盐、锂 盐和醇胺的参与下，使含铝工业废渣中活性A1203溶出。在Ca〇-Al203-S03-H20四元体系中， 含铝工业废渣中溶出的活性A1203与S0广和Ca(OH) 2反应生成钙钒石产生中后期膨胀。 本专利技术通过氧化钙和硫铝酸钙两种膨胀组分的优化复合，调控了膨胀剂的膨胀率 和膨胀速率，有效补偿水泥混凝土的早期和中后期收缩，显著提高了水泥混凝土的体积稳 定性和抗裂性。 本专利技术开辟了另一活性的A1203来源，即通过复合体系中碱、硫酸盐、锂盐和三当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用含铝工业废渣的混凝土高效膨胀剂，其特征在于，所述利用含铝工业废渣的混凝土高效膨胀剂由五大组分按下述重量份数比组成：第一组分是氧化钙膨胀熟料    10～30；第二组分是石膏              10～20；第三组分是含铝工业废渣      30～60；第四组分是锂矿渣            10～20；第五组分是三乙醇胺          0.5～1.0；所述氧化钙膨胀熟料市售，其f‑CaO含量不低于60%；所述石膏选用硬石膏、二水石膏、磷石膏中的任意一种所述含铝工业废渣选用一级或二级粉煤灰；所述锂矿渣选用锂辉石硫酸法生产碳酸锂过程中产生的废渣，且所述废渣中Li2SO4含量大于20%，Al2O3含量大于25%；所述三乙醇胺为市售工业品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张守治，田倩，王育江，姚婷，陆安群，
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