低热微膨胀复合水泥及其制备方法技术

低热微膨胀复合水泥及其制备方法，氧化镁膨胀剂：1-8份，工业废渣：25-70份，硅酸盐水泥熟料25-70份，石膏1-4份；将配料中的氧化镁膨胀剂、硅酸盐水泥熟料和石膏混合粉磨制备氧化镁膨胀水泥，水泥比表面积不低于300 m2/kg，然后将该氧化镁膨胀水泥与工业废渣按照配比，混合均匀，配制成复合水泥；或将氧化镁膨胀剂、水泥熟料、石膏和工业废渣按照配比配料、混合，共同粉磨，制备复合水泥，该方法制备的复合水泥细度为80微米方孔筛筛余小于10%，比表面积不低于300 m2/kg。既能在早期产生膨胀，又能在中后期产生膨胀，同时满足补偿混凝土早期、中后期的收缩，防止混凝土的收缩开裂。

【技术实现步骤摘要】
低热微膨胀复合水泥及其制备方法
本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种低热、微膨胀复合水泥及其制备方法。
技术介绍
混凝土是一种使用最广泛的建筑材料。混凝土在硬化产生强度的过程中会因为水泥水化或水分向外界环境的散失等原因产生各种收缩，如自收缩、干燥收缩、温降收缩等。在约束条件下，收缩将产生拉应力，当拉应力超过混凝土材料的抗拉极限时将导致混凝土材料开裂，从而影响混凝土建筑结构的使用寿命与安全。随着我国经济社会的发展，基础设施建设的需求持续增大，大批重大基础设施建设工程如水利大坝、桥梁、隧道、高速铁路等正在或者建设。这些重大工程中需要使用大量的大体积混凝土。温降收缩引起混凝土材料的开裂是大体积混凝土面临的普遍问题，严重危害混凝土结构的耐久性与安全性。防止重大工程中大体积混凝土因温降收缩引起的开裂，确保工程安全性是国家建设的重大需求。为防止大体积混凝土的开裂，人们常采取冷却混凝土原材料、加冰拌和、埋设冷却水管等传统的温控措施，以降低大体积混凝土温升，减少温降收缩。这些措施对大体积混凝土的防裂具有积极作用，但耗资巨大，影响施工进度，且往往不能完全避免混凝土的开裂。也有研究使用大掺量矿物掺合料如粉煤灰等来减少水泥用量来降低大体积混凝土的水化温升。但是，掺入大量矿物掺合料明显降低混凝土的早期强度。在混凝土中掺入适量的膨胀剂，利用膨胀剂水化产生的膨胀补偿混凝土材料的收缩是防止混凝土收缩开裂的常用技术手段之一，该技术操作简单，成本相对较低、效果好。目前，市场上的膨胀剂主要有三类，即硫铝酸钙类、硫铝酸钙-氧化钙类和氧化钙类。含硫铝酸钙类的膨胀剂以钙矾石(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)作为膨胀源，即膨胀剂在水化过程中形成钙矾石而产生膨胀。此类膨胀剂水化膨胀较快，膨胀主要产生在早期，而对混凝土后期的收缩，特别是大体积混凝土的后期温降收缩却不能够有效补偿。钙矾石在高温(如大于80℃)环境中容易分解脱水，因此含硫铝酸钙类的膨胀剂不得用于长期环境温度为80℃以上的工程，因而限制了其在温升高于80℃的大体积混凝土中的应用。此外，由于钙矾石的形成需大量水，此类膨胀剂在水灰比较低的现代高性能混凝土及难以实施湿养护的混凝土中的膨胀效果也受到影响。氧化钙(CaO)也常用做膨胀剂，其水化生成氢氧化钙(Ca(OH)2)时产生体积膨胀。氧化钙类膨胀剂膨胀迅速，膨胀主要产生于早期，因而对混凝土后期的收缩补偿效果不明显。特定条件下制备的MgO在水化过程中产生早—中—后期持续膨胀，可用于补偿大体积混凝土的温降收缩，更好的解决大体积混凝土的开裂问题，且可简化或取消温控措施，节约工程投资，加快施工进度，社会经济效益巨大。氧化镁(MgO)水化生成氢氧化镁(Mg(OH)2)时产生体积膨胀，该膨胀剂水化膨胀需水量少，能够在低水灰比或湿养护不足的混凝土中使用。此外，氢氧化镁的脱水温度高(约为340℃-490℃)，能够用于大体积混凝土，补偿混凝土的温降收缩。上世纪80年代，开发了用于水工大坝混凝土的高镁水泥，水泥熟料中含有的游离氧化镁，由于熟料煅烧温度高达1450℃，氧化镁的水化活性低，反应很慢，膨胀主要集中在后期，因而对后期温降收缩有明显补偿作用。然而对于规模相对较小的大体积混凝土而言，其温降收缩发生相对较早，因为水泥熟料中氧化镁并不能进行有效补偿，特别是对于发生在早期的自收缩而言，补偿效果更差。另一方面，由于水泥安定性的问题，水泥熟料中氧化镁的含量不能够大于5％，因而往往出现氧化镁含量不够，膨胀不能完全补偿收缩。后来的研究开发了具有不同水化活性的氧化镁，并用作外掺膨胀剂使用，其用量和膨胀性能可以较好控制，但其在混凝土中的分散均匀性较难保证，且增加了搅拌时间。
技术实现思路
解决的技术问题：本专利技术提供一种低热微膨胀复合水泥及其制备方法，它既能在早期产生膨胀，又能在中后期产生膨胀，同时满足补偿混凝土早期、中后期的收缩，防止混凝土的收缩开裂。同时结合大量工业废渣，减少水泥熟料的用量，降低CO2排放，提高早期强度。技术方案：一种低热微膨胀复合水泥的制备方法，(1)将以下组分按重量份计配料：氧化镁膨胀剂：1-8份，工业废渣：25-70份，硅酸盐水泥熟料25-70份，石膏1-4份；(2)将配料中的氧化镁膨胀剂、硅酸盐水泥熟料和石膏混合粉磨制备氧化镁膨胀水泥，水泥比表面积不低于300m2/kg，然后将该氧化镁膨胀水泥与工业废渣按照配比，混合均匀，配制成复合水泥；或将氧化镁膨胀剂、水泥熟料、石膏和工业废渣按照配比配料，共同粉磨，制备复合水泥，该方法制备的复合水泥细度为80微米方孔筛筛余小于10％，比表面积不低于300m2/kg。所述氧化镁膨胀剂以方镁石为主要组分，氧化镁含量不低于60wt％，BET-氮吸附法测得的比表面积为5-80m2/kg，采用柠檬酸法测试活性指数为30s-600s。所述工业废渣由粉煤灰、矿渣、钢渣、镁渣中的至少两种组成。所述分步粉磨的工业废渣，其中粉磨高炉粒化矿渣、钢渣和镁渣的比表面积不低于400m2/kg。上述制备方法所得的低热微膨胀复合水泥。本专利技术利用氧化镁水化产生的膨胀补偿混凝土的收缩。采用工业废渣取代部分水泥，降低水泥用量，从而减少水泥水化放热，降低因水泥水化产生的自收缩。通过单独粉磨氧化镁微膨胀水泥和工业废渣，能够较方便地分别控制水泥和工业废渣的细度，优化水泥与废渣颗粒级配，提高水泥的水化效率，有利于提高早期水泥水化速度，提高早期强度。同时掺入工业废渣，能充分发挥工业废渣的火山灰效应，提高复合水泥后期强度。此外，这种低热微膨胀复合水泥还可以通过将硅酸盐水泥熟料、氧化镁膨胀剂、石膏和工业废渣按照配比配料、再共同粉磨至一定细度来制备。这种共同粉磨的方法不能对水泥颗粒和工业废渣颗粒细度进行单独控制，只能在整体上控制最终产品微膨胀复合水泥的细度，可能会增加粉磨能耗。上述方案中，可以根据实际需要，掺入不同活性、不同量的氧化镁膨胀剂，调控水泥膨胀速度和膨胀量，满足补偿混凝土收缩的需求。选用活性高的氧化镁膨胀剂，可以在早期产生较多的膨胀，而选用活性较低的氧化镁膨胀剂，则可在中后期产生更多地膨胀。通过对工业废渣、氧化镁膨胀剂和水泥熟料等组分配比的改变，可以制备出具有不同力学性能和体积变形性能的复合水泥。有益效果：本专利技术提供了一种低热微膨胀复合水泥及其制备方法，为防止混凝土收缩开裂提供新的途径。该复合水泥的膨胀性能可以方便调控，即能够在早期产生迅速、适量的膨胀补偿混凝土早期收缩，又能够在中后期产生适量膨胀补偿混凝土中后期收缩，防止混凝土的收缩开裂。此外，该复合水泥中水泥熟料用量少，工业废渣用量大，水化放热低，CO2排放少，早期力学强度发展快的优点。附图说明图1是本专利技术低热无收缩水泥分步研磨的工艺流程图。首先将水泥熟料、不同活性的氧化镁膨胀剂和石膏进行配料，然后将上述混合物共同粉磨至规定细度，制得氧化镁膨胀水泥。单独粉磨工业废渣，然后，将氧化镁膨胀水泥与磨细的工业废渣进行配料，混合，配制成复合水泥。图2是本专利技术低热无收缩水泥共同混合研磨的工艺流程图。将水泥熟料、氧化镁膨胀剂、石膏及各种工业废渣进行配料、共同粉磨至规定细度，制成复合水泥。图3是实施例1和实施例2中制备复合水泥的热流量测量结果图；图4是实施例1和实施例2中制备复合水泥的水化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低热微膨胀复合水泥的制备方法，其特征在于：(1) 将以下组分按重量份计配料：氧化镁膨胀剂：1‑8份，工业废渣：25‑70份，硅酸盐水泥熟料25‑70份，石膏1‑4份；(2)将配料中的氧化镁膨胀剂、硅酸盐水泥熟料和石膏混合粉磨制备氧化镁膨胀水泥，水泥比表面积不低于300 m2/kg，然后将该氧化镁膨胀水泥与工业废渣按照配比，混合均匀，配制成复合水泥；或将氧化镁膨胀剂、水泥熟料、石膏和工业废渣按照配比配料，共同粉磨，制备复合水泥，该方法制备的复合水泥细度为80微米方孔筛筛余小于10%，比表面积不低于300 m2/kg。

【技术特征摘要】
1.一种低热微膨胀复合水泥的制备方法，其特征在于：将53.1份硅酸盐水泥熟料、4.2份氧化镁膨胀剂和2.7份石膏在球磨机中粉磨，所述氧化镁膨胀剂根据柠檬酸法测试活性指数为50s，氧化镁含量为87wt.%，比表面积为25m2/kg，制备出氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫立武，邓敏，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32