广谱抗硫胶凝材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种抗硫胶凝材料及其制备方法。高效广谱抗硫胶凝材料，其特征在于它主要由水泥熟料、高炉水淬矿渣、预磨钢渣粉、功能组分和改性剂原料混磨而成，水泥熟料、高炉水淬矿渣、预磨钢渣粉、功能组分各原料所占质量百分比为：水泥熟料３５－４５、高炉水淬矿渣３０－５０、预磨钢渣粉１０－１５、功能组分３－１０，改性剂的加入质量占水泥熟料、高炉水淬矿渣、预磨钢渣粉和功能组分的０．０１－０．０２。本发明专利技术能够抵抗多种类型的硫酸盐侵蚀破坏（钙钒石型、石膏型、碳硫硅酸钙型），且工艺简单、生产成本低廉。

Broad spectrum sulfur resistant cementitious material and preparation method thereof

The invention relates to a sulfur resistant cementitious material and a preparation method thereof. Efficient broad-spectrum anti sulfur cementitious material, which is characterized in that it is mainly composed of cement clinker, blast furnace slag, steel slag, grinding components and modifiers grinding and mixing of raw materials, cement clinker, blast furnace slag, grinding steel slag powder, the functional components of the raw materials for the quality percentage: 35 - 45 cement clinker, blast furnace slag 30 - 50, 10 - 15 pre grinding slag powder, functional components 3 - 10, adding quality of cement clinker, blast furnace slag, grinding steel slag powder and functional components of 0.01 - 0.02 modifier. The present invention can resist various kinds of sulfate attack damage (calcium vanadium ore type, gypsum type, carbon sulfur calcium silicate type), and has simple process and low production cost.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑材料类，具体涉及一种抗硫胶凝材料及其制备方法。
技术介绍
众所周知，我国是混凝土硫酸盐侵蚀破坏的多发地区。并且由于地域与气候的不同，混凝土硫酸盐侵蚀存在多种类型(主要为钙矾石型、石膏型、Thaumasite型等)。目前，工程界为解决混凝土的抗硫酸盐侵蚀问题，所普遍采用的技术手段是应用高抗硫酸盐特种水泥，在此方面国内外已有大量的研究，并有大量文献。这些文献的主要
技术实现思路
为对水泥熟料矿物组成的控制(即控制C3S、C3A、C4AF等的组成比例)与调节，促使混凝土早强，提高成型后的混凝土密实度，并以此使混凝土达到抗硫酸盐侵蚀的效果。例如CN1063668A公布的高强抗硫酸盐硅酸盐水泥其主要机理是对水泥熟料矿物组成进行控制与调节，其主要矿物组成质量比为C3S(45-50％)、C3A(3.5-4.5％)、C4AF(12-14％)。此技术强调高C3S含量，提高混凝土早期强度，从而增强水泥石的密实度、抗渗性能，从而达到抗硫酸盐侵蚀的目的。此类专利技术所针对的硫酸盐侵蚀类型一般比较单一，在不同的侵蚀环境下存在局限，作用效果也存在极大差异。另一方面，此专利技术工业废料利用率低、生产成本较高，需进一步降低生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够抵抗多种类型的硫酸盐侵蚀破坏(钙钒石型、石膏型、碳硫硅酸钙型)，且工艺简单、生产成本低廉的。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是高效广谱抗硫胶凝材料，其特征在于它主要由水泥熟料、高炉水淬矿渣、预磨钢渣粉、功能组分和改性剂原料混磨而成，水泥熟料、高炉水淬矿渣、预磨钢渣粉、功能组分各原料所占质量百分比为水泥熟料35-45、高炉水淬矿渣30-50、预磨钢渣粉10-15、功能组分3-10，改性剂的加入质量占水泥熟料、高炉水淬矿渣、预磨钢渣粉和功能组分的0.01-0.02；所述的功能组分为改性磷石膏，其CaSO4含量为80-93％，P2O5含量小于3％；改性剂为磷酸酯结晶抑制剂与三乙醇胺助磨剂按质量比1∶0.7-1混合而成的二元体系。所述的高炉水淬矿渣为选用符合国家标准的市售高炉水淬矿渣，并将其烘干，烘干后的含水率小于2％。所述的预磨钢渣粉为采用浅盘水淬工艺处理的转炉钢渣，入磨粒度小于5％，勃氏比表面积350-400m2/Kg，经预磨除铁工艺，烘干后的含水率小于2％；其f-CaO含量小于5％，MgO含量小于8％。改性磷石膏的制备按磷石膏和石灰所占质量百分比为磷石膏95-97、石灰3-5，选取磷石膏和石灰，均化，陈化22-26小时，在700-800℃温度下煅烧0.5-1小时，经0.3mm筛筛选，得改性磷石膏。高效广谱抗硫胶凝材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤1).高炉水淬矿渣的预处理选用符合国家标准的市售高炉水淬矿渣，并将其烘干，烘干后的含水率要求小于2％，备用；2).预磨钢渣粉的制备采用浅盘水淬工艺处理的转炉钢渣，入磨粒度小于5％，勃氏比表面积350-400m2/Kg，经预磨除铁工艺，烘干后的含水率小于2％；其f-CaO含量小于5％，MgO含量小于8％，得预磨钢渣粉，备用；3).功能组分的制备所述的功能组分为改性磷石膏，改性磷石膏的制备按磷石膏、石灰所占质量百分比为磷石膏95-97、石灰3-5，选取磷石膏和石灰，均化，陈化22-26小时，在700-800℃温度下煅烧0.5-1小时，经0.3mm筛筛选，得改性磷石膏，备用；4).改性剂的制备磷酸酯结晶抑制剂与三乙醇胺助磨剂按质量比1∶0.7-1混合而成，备用；5).按各原料所占质量百分比为水泥熟料35-45、高炉水淬矿渣30-50、预磨钢渣粉10-15、功能组分3-10，选取水泥熟料、高炉水淬矿渣、预磨钢渣粉、功能组分各原料进行混磨，并在混磨过程中加入质量为水泥熟料、高炉水淬矿渣、预磨钢渣粉和功能组分的0.01-0.02的改性剂，混磨至勃氏比表面积400-450m2/Kg，得产品。各类型硫酸盐侵蚀机理如下所示钙矾石(CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O)型，以Na2SO4为例。此过程中，钙矾石在化学结构上结合了大量的结晶水，其体积约为原水化铝酸钙的2.5倍，使固相体积显著增大，加之它在矿物形态上使针状晶体，相互挤压而产生极大的内应力，从而导致破坏。石膏CaSO4·2H2O型，以Na2SO4为例。从氢氧化钙转化为石膏，体积增大为原来的2倍，使混凝土因内应力过大而导致膨胀破坏。Thaumasite Ca62·24H2O·型，(其中Ca(OH)2作为反应物被循环消耗)。如此长期作用下，混凝土中的水泥石结构体逐渐被分解，最终形成了硅灰石膏、钙矾石、石膏和方解石4种腐蚀产物，使混凝土最终变为一种无强度的、果肉状泥砂混合物。以上的各类型侵蚀机理中都存在着Ca(OH)2的参与，而本产品的一个主要方面就是低Ca(OH)2含量，降低了反应来源；因此，本专利技术能够在多种硫酸盐侵蚀环境下(钙钒石型、石膏型、碳硫硅酸钙型)具有高抗硫性能。另一方面具有早期强度与后期强度结合的优势，增加了混凝土的抗渗透性，阻止了侵蚀离子的侵入通道。水泥熟料在高效广谱抗硫胶凝材料中的作用对其中的矿物掺合料具有活性激发的作用，是本高效广谱抗硫胶凝材料的主要钙质来源、强度来源。高炉水淬矿渣在高效广谱抗硫胶凝材料中的作用一是粉末后其勃氏比表面积为400-450m2/Kg，能够显著提高混凝土的抗渗性能，有利于阻止有害侵蚀离子的侵入；二是其碱含量较低，水化后生成很少的Ca(OH)2，减少了硫酸盐侵蚀物质的来源；三是能够使功能组分、改性剂等分散均匀；四是其大掺量掺入可降低生产成本。预磨钢渣粉(改性后的钢渣)在高效广谱抗硫胶凝材料中的作用一是其有助于提高水泥浆体的水化速度和密实度，有着更高的密实度与后期性能，提高抗渗透性能；二是具有微膨胀作用，减少混凝土收缩，防止微裂缝的产生；三是其低碱含量减少了发生侵蚀的物质来源；四是具有Al离子固化作用。功能组分在高效广谱抗硫胶凝材料中的作用具有硫酸盐活性激发，能够提高混凝土的后期强度。同时存在微膨胀作用，减少混凝土早期收缩。改性剂在高效广谱抗硫胶凝材料中的作用一方面磷酸酯结晶抑制剂具有抑制CaSO4晶体生长的效果，减少了发生碳硫硅酸钙型硫酸盐侵蚀的物质来源；另一方面三乙醇胺具有助磨作用，能够显著提高混合粉磨效果，降低电耗。并且三乙醇胺具有早强作用，可提高混凝土的密实度。将上述组分按工艺要求制备即可制得一种性能优异的高效广谱抗硫胶凝材料，在混凝土配制中应用本专利技术所研制的高效广谱抗硫胶凝材料，可以取得良好的技术及经济效果。1、其中的高炉水淬矿渣、预磨钢渣粉的活性较高，即使采用大掺量仍可保证其具有较高强度；2、可明显改善新拌混凝土的工作性能，有效控制新拌混凝土坍落度的经时损失；3、在各种类型的硫酸盐侵蚀环境下，试件的强度损失很小，抗硫酸盐侵蚀效果明显；4、在达到上述技术指标的同时，混凝土的物理力学性能不受影响；5、可大量利用工业废料，生产工艺简单，成本低廉。总之，本高效广谱抗硫胶凝材料可以很好地解决目前混凝土多种类型的抗硫酸盐侵蚀问题，并可大量减少工业废料对环境的污染，有显著的社会经济效益。附图说明图1是本专利技术磷石膏改性工艺流程2是本专利技术高效广谱抗硫胶凝材料的制备工艺流程3(H1)是本专利技术试样H1的TSA侵蚀环境下浸泡360d各本文档来自技高网...

【技术保护点】
高效广谱抗硫胶凝材料，其特征在于它主要由水泥熟料、高炉水淬矿渣、预磨钢渣粉、功能组分和改性剂原料混磨而成，水泥熟料、高炉水淬矿渣、预磨钢渣粉、功能组分各原料所占质量百分比为：水泥熟料３５－４５、高炉水淬矿渣３０－５０、预磨钢渣粉１０－１５、功能组分３－１０，改性剂的加入质量占水泥熟料、高炉水淬矿渣、预磨钢渣粉和功能组分的０．０１－０．０２；所述的功能组分为改性磷石膏，其ＣａＳＯ↓［４］含量为８０－９３％，Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］含量小于３％；改性剂为磷酸酯结晶抑制剂与三乙醇胺助磨剂按质量比１∶０．７－１混合而成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马保国，罗忠涛，高小建，朱洪波，张美香，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]