混凝土矿物外加剂及其制备方法和混凝土技术

本发明专利技术提供一种混凝土矿物外加剂及其制备方法和混凝土，其中所述混凝土矿物外加剂由硅钙渣经过处理后获得；并且以质量分数计，所述混凝土矿物外加剂的含水率＜1％，含碱率＜1％；所述混凝土矿物外加剂比表面积为650～750m2/kg。本发明专利技术的混凝土矿物外加剂能够显著降低混凝土的水化热，提高混凝土的强度，增强混凝土的耐久性；并且是以工业固废硅钙渣和电石渣为原料，生产成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种矿物外加剂，尤其涉及一种混凝土矿物外加剂及其制备方法和混凝土。
技术介绍
随着社会大幅度的发展，混凝土作为建筑材料，人们对其的需求量越来越大，质量要求越来越高，而混凝土矿物外加剂能够提高和改善混凝土的一些性能，已成为混凝土特别是高性能混凝土必不可少的组分。目前市场上供应的一些混凝土矿物外加剂因来源复杂，加工处理不到位，实际使用时与混凝土组分的匹配度较差，对于混凝土性能的改善并不明显，性价比低；同时，现有的一些混凝土矿物外加剂如沸石粉是以天然矿物为原料，生产成本较高。
技术实现思路
本专利技术提供一种混凝土矿物外加剂及其制备方法和混凝土，用来克服现有技术中混凝土矿物外加剂对混凝土的性能改善程度不佳以及生产成本过高的缺陷。本专利技术提供一种混凝土矿物外加剂，所述混凝土矿物外加剂由硅钙渣经过处理后获得；以质量分数计，所述混凝土矿物外加剂的含水率＜1％，含碱率＜1％；所述混凝土矿物外加剂比表面积为650～750m2/kg。硅钙渣是以粉煤灰为原料提取氧化铝过程中的副产物，其中的主要矿物成分为β-硅酸二钙(β-2CaO·SiO2)，与水泥中的四种主要矿物(硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙)的一种主要矿物成分一致，因此硅钙渣作为矿物外加剂与混凝土的匹配程度高，又因β-2CaO·SiO2的水化速率和水化热低于水泥中的其它三种主要矿物(硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙)，因此硅钙渣替代水泥加入混凝土中会降低混凝土整体水化热。同时，本专利技术将硅钙渣经过处理后，对最终得到的矿物外加剂的含水率、含碱率以及粒度进行控制，具体地，以质量分数计，矿物外加剂的含水率＜1％，含碱率＜1％，比表面积为650～750m2/kg，其中，含碱率是以矿物外加剂中的氧化钠当量(Na2O)为基准。专利技术人经过大量研究，发现将硅钙渣进行处理并控制上述指标后，得到的矿物外加剂能够显著降低混凝土的水化热，提高混凝土的后期强度并且增强混凝土的耐久性，其中，含水率控制在上述范围是因为水分过高时，β-2CaO·SiO2会发生结块降低活性，同时该含水率还便于矿物外加剂后续的包装以及计量。另外，硅钙渣作为粉煤灰提取氧化铝后的副产品，其作为原料不仅简单易得，成本低廉，还能够作为原料再利用，节省自然资源，避免环境污染。进一步地，所述处理包括脱碱处理、烘干处理和粉磨处理。由于本专利技术中对于矿物外加剂的含水率、含碱率以及粒度进行了参数控制，因此对于硅钙渣的处理可以包括脱碱处理、烘干处理和粉磨处理。为了简便处理流程，优化处理效果，对于硅钙渣的处理可以按照脱碱处理、烘干处理和粉磨处理依序进行。进一步地，所述脱碱处理包括将所述硅钙渣与电石渣、水混合，加热1～3h后压滤脱水，其中，所述硅钙渣、电石渣和水的质量比为1：(0.09～0.11)：(3.2～4.0)。电石渣作为电石水化反应制备乙炔后的废渣，其主要成分为氢氧化钙(Ca(OH)2)，将硅钙渣与电石渣、水混合后加热搅拌，能够有效降低硅钙渣中的碱含量。除了使用电石渣外，还可以采用石灰乳溶液进行脱碱处理。在脱碱过程中，除了按照上述质量比例控制硅钙渣、电石渣和水的反应比例外，由于硅钙渣中含有Na2O，电石渣中的Ca(OH)2能够以氧化钙(CaO)计，本专利技术还可以通过控制CaO与Na2O的摩尔比为(3～3.5)：1实现硅钙渣的脱碱处理，具体的，由于Na2O在硅钙渣中、CaO在电石渣中的含量是已知的，因此可以通过控制硅钙渣与电石渣的比例实现上述摩尔比。进一步地，所述混凝土矿物外加剂中含有二氧化硅和氧化钙，其中所述二氧化硅和氧化钙占所述混凝土矿物外加剂总质量的比例为70～77％。由于硅钙渣中二氧化硅和氧化钙大部分以β-2CaO·SiO2矿物的形式存在，为保证所述混凝土矿物外加剂含有60％以上β-2CaO·SiO2矿物，因此要选用二氧化硅和氧化钙占总质量的比例为70～77％的原状硅钙渣(未脱碱处理前)。进一步地，所述混凝土矿物外加剂的密度为2.9～3.0g/cm3，松散堆积容重为0.7～0.8g/cm3。进一步地，以质量分数计，所述硅钙渣的含水率为35～40％。并且在所述硅钙渣的干基中，以质量分数计，β-硅酸二钙含量为60～65％，含碱率(以Na2O为基准)为2.5～3.5％。进一步地，以质量分数计，所述电石渣的含水率为5～10％。并且在所述电石渣的干基中，以质量分数计，氢氧化钙的含量≥85％。本专利技术还提供一种上述任一所述的混凝土矿物外加剂的制备方法，包括如下步骤：1)将硅钙渣和电石渣加入温度为85～95℃的水中生成第一混合浆液，其中，所述硅钙渣、电石渣和水的质量比为1：(0.09～0.11)：(3.2～4.0)；2)加热所述第一混合浆液，控制所述第一混合浆液在85～95℃下搅拌1～3h，随后将所述第一混合浆液压滤脱水得到第一滤饼；3)用与步骤1)等量的水溶解所述第一滤饼生成第二混合浆液，加热所述第二混合浆液，控制所述第二混合浆液在85～95℃下搅拌20～45min，随后将所述第二混合浆液压滤脱水得到第二滤饼；4)重复步骤3)1～3次，得到脱碱硅钙渣，以质量分数计，所述脱碱硅钙渣的含碱率＜1％；5)将所述脱碱硅钙渣烘干后，粉磨至比表面积为650～750m2/kg的粉末，得到所述混凝土矿物外加剂；其中，以质量分数计，控制所述脱碱硅钙渣烘干至含水率＜1％。具体地，在步骤4)中，可以通过监测所得滤饼的含碱率是否符合＜1％确定重复步骤3)的次数。同时，上述的压滤操作、烘干操做以及粉磨操作可以分别通过压滤机、烘干机以及粉磨机完成，具体的可以为板框式压滤机、回转式烘干机以及管式球磨机。本专利技术还提供一种混凝土，包括上述任一所述的混凝土矿物外加剂，所述混凝土矿物外加剂在混凝土中占水泥质量的5～10％。具体的，混凝土中还包括其他成分，例如水泥、级配石子、中砂和水，并且水泥、级配石子、中砂和水的质量比例可以为16.1:43.9:32.3:7.7，将所述混凝土矿物外加剂以水泥质量5～10％的比例加入混凝土中搅拌可制备出高性能混凝土。本专利技术的实施，至少具备下述优势：1、本专利技术的混凝土矿物外加剂作为混凝土添加剂，能够显著降低混凝土的水化热，提高混凝土的强度，增强混凝土的耐久性。2、本专利技术的混凝土矿物外加剂制备简单、采用工业固体废弃物硅钙渣作为原料，生产成本低，并且该矿物外加剂为粉状，方便包装、运输以及计量使用。具体实施方式<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混凝土矿物外加剂，其特征在于，所述混凝土矿物外加剂由硅钙渣经过处理后获得；以质量分数计，所述混凝土矿物外加剂的含水率＜1％，含碱率＜1％；所述混凝土矿物外加剂比表面积为650～750m2/kg。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土矿物外加剂，其特征在于，所述混凝土矿物外加剂由硅钙
渣经过处理后获得；
以质量分数计，所述混凝土矿物外加剂的含水率＜1％，含碱率＜1％；所
述混凝土矿物外加剂比表面积为650～750m2/kg。
2.根据权利要求1所述的混凝土矿物外加剂，其特征在于，所述处理包
括脱碱处理、烘干处理和粉磨处理。
3.根据权利要求2所述的混凝土矿物外加剂，其特征在于，所述脱碱处
理包括将所述硅钙渣与电石渣、水混合，加热1～3h后压滤脱水，其中，所
述硅钙渣、电石渣和水的质量比为1：(0.09～0.11)：(3.2～4.0)。
4.根据权利要求1所述的混凝土矿物外加剂，其特征在于，所述混凝土
矿物外加剂中含有二氧化硅和氧化钙，其中所述二氧化硅和氧化钙占所述混
凝土矿物外加剂总质量的比例为70～77％。
5.根据权利要求1所述的混凝土矿物外加剂，其特征在于，所述混凝土
矿物外加剂的密度为2.9～3.0g/cm3，松散堆积容重为0.7～0.8g/cm3。
6.根据权利要求1所述的混凝土矿物外加剂，其特征在于，以质量分数
计，所述硅钙渣的含水率为35～40％。
7.根据权利要求6所述的混凝土矿物外加剂，其特征在于，以质量分数
计，所述硅钙渣的干基中β-硅酸二钙含量为60～65...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗瑞平，
申请(专利权)人：大唐国际发电股份有限公司高铝煤炭资源开发利用研发中心，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15