CN105174771B - 低热水泥活性剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低热水泥活性剂及其制备方法和应用，涉及低热水泥技术领域，其中低热水泥活性剂的制备方法包括如下步骤：将钙质供体和无定形氧化硅供体混合进行水热合成处理，其中钙质供体提供的钙和无定形氧化硅供体提供的硅的摩尔比为1.3～2.5，将水热合成处理所得产物与调节剂混合均匀煅烧得到低热水泥活性剂。本发明能够提高低热水泥的水化活性。

Description

低热水泥活性剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及水泥技术领域，尤其涉及一种低热水泥活性剂及其制备方法和应用。
背景技术
传统硅酸盐水泥熟料需要丰富的钙质、硅质、铝质和铁质元素，一般采用石灰石作为提供钙质的原料，价格相对昂贵，同时消耗大量丰富的天然矿石，且在生产过程中造成CO2、NOx等的大量排放，这些均对于可持续发展是不利的。低热水泥，即高贝利特水泥，能有效降低水泥生产过程中的资源能源消耗、气态污染物的排放，并能满足国家重点工程对高性能混凝土，如耐久性、长生命周期的迫切需要，且已取得了丰富的工程应用。但是相对于传统硅酸盐水泥，低热水泥水化进程比较缓慢，早期强度偏低，因而使用范围受限。因此，以较低的成本提高低热水泥水化活性的方法，减少水化热、改善低热水泥耐久性是解决上述问题的研究方向。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种低热水泥活性剂及其制备方法和应用，主要目的是提供一种水泥活性剂以提高低热水泥水活化性。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种低热水泥活性剂的制备方法，包括如下步骤：
将钙质供体和无定形氧化硅供体混合进行水热合成处理，其中钙质供体提供的钙和无定形氧化硅供体提供的硅的摩尔比为1.3～2.5，将水热合成处理所得产物与调节剂混合均匀煅烧得到低热水泥活性剂，所述调节剂用于控制水化速率，所述调节剂的掺入量为水热合成处理所得产物质量的1～10％。
作为优选，所述煅烧温度为600～800℃。
作为优选，所述低热水泥活性剂的比表面积为4～8m2/g。
作为优选，所述钙质供体为石灰、氢氧化钙、消石灰、煅烧生料和石灰石废石中的一种或多种的任意组合。
作为优选，所述无定形氧化硅供体为硅胶、硅藻土、白炭黑、稻壳灰和活性硅铝质工业废渣中的一种或多种的任意组合；所述活性硅铝质工业废渣包括粉煤灰、固硫灰渣、铜渣选铜尾矿、铜尾矿和硅灰。
作为优选，水热合成处理的温度为90～300℃，压力为0.1～8.0MPa。
作为优选，调节剂为硫酸钠、硅酸钠、木质素系表面活性剂、硫酸钾、硅酸钡、铬酸钠和氧化硼中的一种或多种的任意组合。
另一方面，本发明实施例提供了一种低热水泥活性剂，其由上述任一种制备方法制备而成。
作为优选，所述活性剂由如下质量百分含量的矿物组成：
作为优选，所述活性贝利特包括α-C2S、α’-C2S和活性β-C2S。
再一方面，本发明实施例提供了一种上述低热水泥活性剂在提高低热水泥水活化性中的应用，所述活性剂掺入低热水泥中，掺入低热水泥中的活性剂占掺后总量的质量百分含量为1-20％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明实施例提供的低热水泥活性剂及其制备方法和应用可以低温煅烧获得低热水泥活性剂、显著提高低热水泥的水化活性，并且以工业废渣为原料，制备成本低廉，制备工艺相对简单。实现了工业废渣资源综合利用、节能降耗等等多项效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
实施例1
将石灰(CaO含量为65％)作为钙质供体，铜渣选铜尾矿(SiO2含量为35％)为无定形氧化硅供体，并控制Ca/Si的摩尔比为2.0，将石灰和铜渣选铜尾矿混合，经水热合成处理4h，水热合成处理期间控制温度为195℃、压力为1.6MPa，然后往水热合成产物中添加1％(质量)硅酸钡作为调节剂混合均匀。然后，将加入了调节剂的混合产物在700℃煅烧得到低热水泥活性剂。把低热水泥活性剂粉磨，比表面积在6.5m2/g；该低热水泥活性剂的矿物组成及质量百分含量如下，活性贝利特79％，C12A7 8％，C4AF 11.5％，CaO 1.5％。将粉磨后的低热水泥活性剂均匀掺入低热水泥中，掺加的活性剂占掺后总质量的5％。
表1为低热水泥掺入实施案例1的活性剂前后的性能参数。
表1
由表1可知，现有的普通低热水泥在掺入本发明的活性剂后能满足42.5等级水泥的各项应用性能，说明本发明实施例的活性剂可以明显提高低热水泥的活性，并且采用工业废渣制得，在成本上有明显优势，并满足市场需要。
实施例2
将氢氧化钙(CaO含量为54％)作为钙质供体，稻壳灰(SiO2含量为60％)为无定形氧化硅供体，并控制Ca/Si的摩尔比为2.5，将氢氧化钙和稻壳灰混合，经水热合成处理4h，水热合成处理期间控制温度为150℃、压力为0.5MPa，然后将水热合成产物添加1％硅酸钠作为调节剂混合均匀。然后，将加入了调节剂的混合产物在800℃煅烧得到低热水泥活性剂。把低热水泥活性剂粉磨，比表面积为4.3m2/g。该低热水泥活性剂的矿物组成及质量百分含量如下，活性贝利特86％，C12A7 7％，C4AF 6％，CaO 1％。
对比例1
与实施例2不同仅在于煅烧温度为1100℃。得到的水泥活性剂粉磨，比表面积为1.9m2/g。
将实施例2和对比例1的水泥活性剂分别均匀掺入同一型号的低热水泥中，掺加的活性剂分别占掺后总质量的5％。低热水泥掺入实施例2和对比例1的活性剂前后的性能参数见表2。
表2为低热水泥掺入活性剂前后的性能参数。
表2
由表2可知，现有的普通低热水泥在掺入本发明的活性剂后能满足42.5等级水泥的各项应用性能，说明本发明实施例的活性剂可以明显提高低热水泥的活性，并且采用工业废渣制得，在成本上有明显优势，并满足市场需要。并且较对比例1获得的活性剂的活化效果好。
本发明实施例中活性贝利特包括α-C2S、α’-C2S和活性β-C2S。是高温稳定存在的晶型，具有较高的胶凝性；其中β型活性一般相对较低，本发明实施例中由产物颗粒较小，比表面积大，晶体结晶度差等诸多原因使得β型活性较高。
本发明通过钙质供体和无定形氧化硅供体进行水热合成处理，从而获得低热水泥活性剂，并改善了低热水泥的水化活性，并可大量利用活性钙质、活性硅铝质工业废渣，实现节能减排。解决了工业废渣的大量排放，占用大量自然土地资源等问题。提高了工业废渣利用率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.低热水泥活性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将钙质供体和无定形氧化硅供体混合进行水热合成处理，其中钙质供体提供的钙和无定形氧化硅供体提供的硅的摩尔比为1.3～2.5，将水热合成处理所得产物与调节剂混合均匀煅烧得到低热水泥活性剂，所述调节剂为硫酸钠、硅酸钠、木质素系表面活性剂、硫酸钾、硅酸钡、铬酸钠和氧化硼中的一种或多种的任意组合。
2.根据权利要求1所述的低热水泥活性剂的制备方法，其特征在于，所述煅烧温度为600～800℃。
3.根据权利要求1所述的低热水泥活性剂的制备方法，其特征在于，所述低热水泥活性剂的比表面积为4～8m2/g。
4.根据权利要求1所述的低热水泥活性剂的制备方法，其特征在于，所述钙质供体为石灰、氢氧化钙、消石灰、煅烧生料和石灰石废石中的一种或多种的任意组合。
5.根据权利要求1所述的低热水泥活性剂的制备方法，其特征在于，所述无定形氧化硅供体为硅胶、硅藻土、白炭黑、稻壳灰和活性硅铝质工业废渣中的一种或多种的任意组合；所述活性硅铝质工业废渣包括粉煤灰、固硫灰渣、铜渣选铜尾矿、铜尾矿和硅灰。
6.根据权利要求1所述的低热水泥活性剂的制备方法，其特征在于，水热合成处理的温度为90～300℃，压力为0.1～8.0MPa。
7.低热水泥活性剂，其特征在于，其由权利要求1-6任一项所述的制备方法制备而成。
8.根据权利要求7所述的低热水泥活性剂，其特征在于，所述活性剂由如下质量百分含量的矿物组成：
9.根据权利要求8所述的低热水泥活性剂的制备方法，其特征在于，所述活性贝利特包括活性α-C2S、α’-C2S和β-C2S。
10.权利要求7-9任一项所述的低热水泥活性剂在提高低热水泥水活化性中的应用，所述活性剂掺入低热水泥中，掺入低热水泥中的活性剂的质量百分含量为1-20％。
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