專利名稱：一種用于水泥或混凝土的膨脹劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水泥或混凝土膨脹劑領(lǐng)域。本發(fā)明可用于水泥灌 漿、防水混凝土、大體積混凝土、道路混凝土、膨脹混凝土和補(bǔ)償收 縮混凝土等工程領(lǐng)域。本發(fā)明還涉及該膨脹劑的制備方法。
技術(shù)背景金屬鎂在汽車工業(yè)、精密機(jī)械工業(yè)、結(jié)構(gòu)材料、電化學(xué)工業(yè)及空 間技術(shù)上的廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，鎂工業(yè)快速發(fā)展，同時(shí)也產(chǎn)生了大量的工業(yè)廢渣。每生產(chǎn)1噸金屬鎂約排出9噸左右的鎂渣。目前，我國(guó) 鎂渣的年排放量近百萬(wàn)噸，并且隨著煉鎂工業(yè)的發(fā)展，其排放量將逐 年增加。對(duì)鎂渣的利用，目前沒有一個(gè)很好的辦法。雖然在很多方面已經(jīng) 有了嘗試，但鎂渣利用的研究還很不成熟，鎂渣的大量堆積仍沒得到鎂渣的主要成分是Ca0和Mg0， Ca0與水能夠反應(yīng)生成Ca(0H)2， 體積增大97.92%， Mg0與水能夠反應(yīng)生成Mg(0H)2，體積增大94% 以上。而利用CaO和MgO為主要成分的材料生產(chǎn)用于混凝土的膨脹劑 國(guó)內(nèi)外都有報(bào)道，因此利用鎂渣生產(chǎn)用于水泥和混凝土的膨脹劑是可 行的。用于水泥或水泥混凝土中的膨脹劑的功能是使硬化后的混凝土 產(chǎn)生一定的體積膨脹，減少水泥或水泥混凝土硬化早期產(chǎn)生的收縮裂 縫。 一般認(rèn)為，硫鋁化合物、氧化鈣何氧化鎂均可作為水泥或混凝土 膨脹劑的化學(xué)組成。按照化學(xué)成分不同，膨脹劑可分為硫鋁酸鹽型膨脹劑、石灰系膨脹劑、氧化鎂型膨脹劑、鐵粉系膨脹劑和復(fù)合膨脹劑。 目前應(yīng)用最多的是以明礬石和石膏為主要原料生產(chǎn)的硫鋁酸鹽 型膨脹劑，氧化鈣型和氧化鎂型膨脹劑研究較少，大多是應(yīng)用礦物煅 燒制成。而利用鎂渣直接生產(chǎn)作為膨脹劑未見相關(guān)報(bào)道，這種方法即 節(jié)約了能源，降低了成本，又利用了工業(yè)廢渣，利于環(huán)保。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于水泥或混凝土的膨脹 劑，該膨脹劑利用工業(yè)廢渣鎂渣直接生產(chǎn)所得，解決了鎂渣的大量堆 積的問題，該膨脹劑具有較大的限制膨脹率、較高的抗壓和抗折強(qiáng)度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的其組份含量重量百 分比為鎂渣70 95%,石膏5 15%,粉煤灰0 20%,添加 劑0 5%。所述鎂渣化學(xué)成分至少包括Mg0、 Ca0和Si02。所述鎂渣化學(xué)成分中Mg0與Ca02之合的含量大于50%。所述石膏選用硬石膏或二水石膏或工業(yè)石膏所述石膏成分至少包括CaS04。所述粉煤灰選用 一級(jí)或二級(jí)粉煤灰。所述添加劑選用硫酸鈉或氯化鈣。所述鎂渣、石膏、粉煤灰、添加劑的混合物粉磨碎的比表面積 為300 600m2/kg。本發(fā)明膨脹劑在混凝土中以水泥的質(zhì)量計(jì)的添加比例為8 15%。本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供上述用于水泥或混凝土 的膨脹劑的制備方法，該方法制備膨脹劑時(shí)不需煅燒。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的將含CaO和MgO 含量大于50%的鎂渣，與石膏、粉煤灰及添加劑按比例混合磨細(xì)， 比表面積達(dá)到300 600m2/kg。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的混凝土膨脹劑主要原料為工業(yè)煉 鎂的廢渣，其主要成分為Ca0及Mg0，與水作用生成膨脹性產(chǎn)物，從 而起到膨脹作用。與傳統(tǒng)膨脹劑的煅燒生產(chǎn)工藝相比，利用工業(yè)鎂渣 為原料，由于這些鎂渣是在冶煉鎂時(shí)120(TC左右的高溫下形成的， 因此不需再次煅燒，這樣即節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)成本低，又利用 了工業(yè)廢渣，變廢為寶，節(jié)約了由于鎂渣堆放而占用的大量土地，降 低了鎂渣對(duì)環(huán)境造成的污染。
具體實(shí)施方式
選擇礦物成分符合要求(CaO+MgO含量大于50%)的鎂渣， 與石膏、粉煤灰及添加劑按比例混合磨細(xì)，比表面積達(dá)到300 600r^/kg即可。該膨脹劑在混凝土中的添加比例為8 15% (以水泥 的質(zhì)量計(jì))。 實(shí)施例l稱取鎂渣(CaO+MgO含量為59。zO 82g， 二水石膏10g， 二級(jí) 粉煤灰5g，硫酸鈉3g，混合磨細(xì)(比表面積300 600i^/kg)制成水 泥混凝土膨脹劑，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，摻量為水泥質(zhì)量的10Q^時(shí)， 水中養(yǎng)護(hù)7天限制膨脹率為0.19% ，水中養(yǎng)護(hù)28天限制膨脹率為0.07 % ，空氣中養(yǎng)護(hù)21天限制膨脹率為0.074% ， 7天抗壓強(qiáng)度33.7MPa， 28天抗壓強(qiáng)度48.5MPa， 7天抗折強(qiáng)度8.3MPa， 28天抗折強(qiáng)度 9.2MPa，符合《混凝土膨脹劑》JC476—2001標(biāo)準(zhǔn)要求。 實(shí)施例2稱取鎂渣(CaO+MgO含量為65。zO 90g， 二水石膏10g，混合 磨細(xì)(比表面積300 600i^/kg)制成水泥混凝土膨脹劑，按照國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，摻量為水泥質(zhì)量的12%時(shí)，水中養(yǎng)護(hù)7天限制膨脹率為 0.11%，水中養(yǎng)護(hù)28天限制膨脹率為0.06%，空氣中養(yǎng)護(hù)21天限制 膨脹率為0.015%, 7天抗壓強(qiáng)度33.6MPa， 28天抗壓強(qiáng)度45.4MPa， 7天抗折強(qiáng)度7.8MPa， 28天抗折強(qiáng)度8.1MPa，符合《混凝土膨脹劑》 JC476—2001標(biāo)準(zhǔn)要求。 實(shí)施例3稱取鎂渣(CaO+MgO含量為57Q/0 75g， 二水石膏15g， 二級(jí) 粉煤灰7g，硫酸鈉3g，混合磨細(xì)(比表面積300 600n^/kg)制成水 泥混凝土膨脹劑，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，摻量為水泥質(zhì)量的10%時(shí)， 水中養(yǎng)護(hù)7天限制膨脹率為0.09% ，水中養(yǎng)護(hù)28天限制膨脹率為0.01 %，空氣中養(yǎng)護(hù)21天限制膨脹率為0.004%， 7天抗壓強(qiáng)度31.2MPa， 28天抗壓強(qiáng)度45.7MPa， 7天抗折強(qiáng)度6.7MPa， 28天抗折強(qiáng)度 7.6MPa，符合《混凝土膨脹劑》JC476—2001標(biāo)準(zhǔn)要求。 實(shí)施例4稱取鎂渣(CaO+MgO含量為62X) 86g，無(wú)水石膏6g， 二級(jí) 粉煤灰5g，氯化鈣3g，混合磨細(xì)(比表面積300 600m2/kg)制成水 泥混凝土膨脹劑，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，摻量為水泥質(zhì)量的10%時(shí)， 水中養(yǎng)護(hù)7天限制膨脹率為0.15% ，水中養(yǎng)護(hù)28天限制膨脹率為0.02 % ，空氣中養(yǎng)護(hù)21天限制膨脹率為0.030% ， 7天抗壓強(qiáng)度36.7MPa， 28天抗壓強(qiáng)度46.7MPa， 7天抗折強(qiáng)度8.2MPa， 28天抗折強(qiáng)度 8.4MPa，符合《混凝土膨脹劑》JC476—2001標(biāo)準(zhǔn)要求。
權(quán)利要求
1、一種用于水泥或混凝土的膨脹劑，其特征是其組份含量重量百分比為鎂渣70～95％，石膏5～15％，粉煤灰0～20％，添加劑0～5％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水泥或混凝土的膨脹劑，其特征 是所述鎂渣化學(xué)成分至少包括MgO、 Ca0和Si02。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于水泥或混凝土的膨脹劑，其特征 是所述鎂渣化學(xué)成分中MgO與CaO之和的含量大于50% 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水泥或混凝土的膨脹劑，其特征 是所述石膏選用硬石膏或二水石膏或工業(yè)石膏。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于水泥或混凝土的膨脹劑，其特征 是所述石膏成分至少包括CaS04。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水泥或混凝土的膨脹劑，其特征 是所述粉煤灰選用一級(jí)或二級(jí)粉煤灰。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水泥或混凝土的膨脹劑，其特征是所述添加劑選用硫酸鈉或氯化鈣。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種用于水泥或混凝 土的膨脹劑，其特征是所述膨脹劑在混凝土中以水泥的質(zhì)量計(jì)的添 加比例為8 15%。
9、 一種權(quán)利要求1所述膨脹劑的制備方法，其特征是將含CaO和 MgO含量大于50%的鎂渣，與石膏、粉煤灰及添加劑按比例混合磨細(xì)， 比表面積達(dá)到300 600m7kg。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于水泥或混凝土的膨脹劑，其組份含量重量百分比為鎂渣70～95％，石膏5～15％，粉煤灰0～20％，添加劑0～5％，該膨脹劑利用工業(yè)廢渣鎂渣直接生產(chǎn)所得，解決了鎂渣的大量堆積的問題，該膨脹劑具有較大的限制膨脹率、較高的抗壓和抗折強(qiáng)度。本發(fā)明公開了上述膨脹劑的制備方法，將含CaO和MgO含量大于50％的鎂渣，與石膏、粉煤灰及添加劑按比例混合磨細(xì)，比表面積達(dá)到300～600m²/kg，該方法制備膨脹劑時(shí)不需煅燒。
文檔編號(hào)C04B22/14GK101250035SQ20081001776
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日
發(fā)明者伍勇華, 峰 南 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)