【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水泥基材料开发的，具体涉及一种高活性改性火山岩粉掺合料及其制备方法。
技术介绍
1、在水泥的生产中，需要掺入一部分原状粉煤灰用作混合材，以调节水泥的标号和降低制造成本。而在混凝土制备过程中，ii级及以上的风选粉煤灰则常被用作掺合料，以达到降低生产成本、减少水泥早期水化热、提升耐久性的目的。我国火电企业逐渐减少煤燃料的使用，导致粉煤灰供应日趋紧张。伴随着现代混凝土技术的发展，粉煤灰的作用也从单纯的成本控制演变为提升材料性能的关键组成部分，因此亟需寻找粉煤灰的替代材料。
2、我国地域广袤，蕴藏着丰富的火山岩资源，并堆存着大量火山岩尾矿。然而，由于这些矿石晶体矿物含量低，开发利用价值有限，目前仅在水处理领域中被少量用作过滤材料。然而，火山岩在成岩过程中经历了高温熔融和急冷过程，岩体中含有一定量的非晶质成分，其主要化学成分包括sio2、al2o3和cao，这些成分与粉煤灰的主要成分高度一致。因此，理论上通过科学的处置工艺，火山岩有望成为活性材料，替代粉煤灰用于水泥生产及混凝土制备。
3、然而，现有国内外研究表明，火山岩粉经常规粉磨后的活性指数通常仅在40%~50%之间，远低于工业应用所需标准。采用传统活化方式，其活性提升仍然有限，难以实现对粉煤灰的有效替代。因此，开发更加高效的改性和活化技术以提高火山岩粉的活性，对于推进其在水泥和混凝土生产中的应用具有重要意义。
技术实现思路
1、针对上述现有技术，本专利技术的目的是提供一种高活性改性火山岩粉掺合料及其
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一方面，提供一种高活性改性火山岩粉掺合料，由以下质量份的原料制成：火山岩粉120~180份、矿渣粉20~40份、生石灰粉3~7份、脱硫石膏5~18份、硫铝酸盐水泥熟料3~5份和助磨剂0.4~1.2份。
4、作为优选，所述助磨剂由六偏磷酸钠和乳酸钠按照质量比（1-3）：（1-3）混合而成。
5、作为优选，所述火山岩粉由以下质量百分数的化学成分组成：
6、sio235%~50%、al2o312%~18%、fe2o38%~12%、cao 7%~13%、mgo 5%~7%、k2o 1%~3%、na2o 2%~4%、so30%~1%份，余量为不可避免的杂质。
7、作为优选，所述矿渣粉为s95级矿渣粉，比表面积为420~450m2/kg。
8、作为优选，所述生石灰粉中cao的质量含量≥90%，比表面积为300~330m2/kg。
9、作为优选，所述脱硫石膏中so3质量含量≥35%，比表面积为200~250m2/kg。
10、作为优选，所述硫铝酸盐水泥熟料的碱度系数为0.9~1.0，铝硫比为3.5~4.0。
11、本专利技术的第二方面，提供上述高活性改性火山岩粉掺合料的制备方法，包括以下步骤：
12、（1）将火山岩粉烘干后加入助磨剂进行研磨得到超细火山岩粉；
13、（2）将硫铝酸盐水泥熟料和硫铝酸盐水泥熟料质量7.5%-12.5%的脱硫石膏混合研磨得到硫铝酸盐水泥粉；
14、（3）将超细火山岩粉、矿渣粉、生石灰粉、剩余脱硫石膏和硫铝酸盐水泥粉均匀混合，得到高活性改性火山岩粉掺合料。
15、作为优选，步骤（1）中，烘干的温度为100～105℃，时间为30～45min；研磨转速为45～55r/min，研磨时间为50～60min。
16、本专利技术的第三方面，提供上述高活性改性火山岩粉掺合料在制备水泥或混凝土中的应用。
17、本专利技术的有益效果：
18、1、本专利技术将火山岩粉、矿渣粉、生石灰粉、脱硫石膏、硫铝酸盐水泥熟料和助磨剂进行复配，选用s95级矿渣粉，可以参与改性火山岩粉的二次水化，缓释补充改性火山岩粉水化所需的活性硅铝成分；生石灰粉起到激发矿渣粉和火山岩粉中玻璃体结构解聚和提供活性硅铝成分水化需要的钙质成分；脱硫石膏为工业副产品，可以提供改性火山岩粉水化过程中所需要的so42-离子，激发火山岩粉中活性al2o3的溶出和水化起到激发矿渣粉和火山岩粉中玻璃体结构解聚和提供活性铝相成分水化生成钙矾石（aft）需要的硫质成分；硫铝酸盐水泥熟料可以在胶凝材料的水化初期快速生成大量的细小aft晶粒，提供胶凝材料中火山岩粉水化生成aft所需要的晶核，提高胶凝材料硬化体中的膨胀组分，通过调控硫铝酸盐水泥熟料的含量，可以精准调控胶凝材料水化后期的抗收缩率；另外，在研磨的过程中加入助磨剂，六偏磷酸钠在火山岩的超细粉磨过程中起到助磨作用，消除超细颗粒的团聚现象，并在混凝土拌合物中起到防止沉降泌水，有效改善拌合物的和易性；乳酸钠在改性火山岩粉的水化过程中，可以对改性剂矿渣粉及火山岩中的硅铝网络体的解聚与水化起到激发作用；通过改性剂和助磨剂之间的协同作用，显著提高了火山岩粉的活性指数。
19、2、通过改性，火山岩粉的活性指数能够稳定提高到70%以上，最高可以达到85%以上，优于混凝土用ii级粉煤灰的活性指数，改性后的火山岩粉可以作为混合材以混拌的形式直接与粉磨后的熟料、石膏等粉体材料配制成火山灰质硅酸盐水泥，也可以全部替代目前的ii级粉煤灰作为掺合料应用于混凝土的制备，效果达到并优于原ii级粉煤灰的效果。本专利技术解决了火电厂因取消燃煤而造成的水泥及混凝土用粉煤灰短缺的问题，同时也解决了火山岩资源丰富地区的活性混凝土掺合料短缺问题，减少了水泥混凝土制造过程中的碳排放，并改善了混凝土的性能。利用本专利技术制备高活性改性火山岩粉体材料制成的p.p32.5、p.p42.5等级水泥的能都能够达到现行国家标准的指标要求，同比例替代ii级粉煤灰制备的c30、c50混凝土，其拌合性能、力学性能和耐久性能都能够达到并优于粉煤灰参照样的指标。并且，在不添加膨胀剂的情况下，依靠改性火山岩粉掺合料的特性就能够显著减小硬化试件的干缩率，有效提高混凝土材料水化后期的抗开裂性能。
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1.一种高活性改性火山岩粉掺合料，其特征在于，由以下质量份的原料制成：火山岩粉120~180份、矿渣粉20~40份、生石灰粉3~7份、脱硫石膏5~18份、硫铝酸盐水泥熟料3~5份和助磨剂0.4~1.2份。
2.根据权利要求1所述的高活性改性火山岩粉掺合料，其特征在于，所述助磨剂由六偏磷酸钠和乳酸钠按照质量比（1-3）：（1-3）混合而成。
3.根据权利要求1所述的高活性改性火山岩粉掺合料，其特征在于，所述火山岩粉由以下质量百分数的化学成分组成：
4.根据权利要求1所述的高活性改性火山岩粉掺合料，其特征在于，所述矿渣粉为S95级矿渣粉，比表面积为420~450m2/kg。
5.根据权利要求1所述的高活性改性火山岩粉掺合料，其特征在于，所述生石灰粉中CaO的质量含量≥90%，比表面积为300~330m2/kg；所述脱硫石膏中SO3质量含量≥35%，比表面积为200~250m2/kg。
6.根据权利要求1所述的高活性改性火山岩粉掺合料，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥熟料的碱度系数为0.9~1.0，铝硫比为3.5~4.0。
...【技术特征摘要】
1.一种高活性改性火山岩粉掺合料，其特征在于，由以下质量份的原料制成：火山岩粉120~180份、矿渣粉20~40份、生石灰粉3~7份、脱硫石膏5~18份、硫铝酸盐水泥熟料3~5份和助磨剂0.4~1.2份。
2.根据权利要求1所述的高活性改性火山岩粉掺合料，其特征在于，所述助磨剂由六偏磷酸钠和乳酸钠按照质量比（1-3）：（1-3）混合而成。
3.根据权利要求1所述的高活性改性火山岩粉掺合料，其特征在于，所述火山岩粉由以下质量百分数的化学成分组成：
4.根据权利要求1所述的高活性改性火山岩粉掺合料，其特征在于，所述矿渣粉为s95级矿渣粉，比表面积为420~450m2/kg。
5.根据权利要求1所述的高活性改性火山岩粉掺合料，其特征在于，所述生石灰粉中cao的质量含量≥90%...
【专利技术属性】
技术研发人员：安树好，杜传伟，滕琳，巩璇，萨默尔，陈家豪，郭永民，褚天乐，陈可欣，
申请(专利权)人：齐鲁理工学院，
类型：发明
国别省市：
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