CN106854046B - 一种混凝土用膨胀剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种混凝土用膨胀剂，包括如下制备原材料及其重量份比例：膨胀熟料35～55份，磷石膏20～50份，石灰石5～34份，赤泥1～10份。其优点是：用赤泥改性磷石膏代替天然石膏来制备混凝土用膨胀剂，使得制备的膨胀剂具有较好的膨胀性能，且变废为宝，化害为利，使资源得到合理有效的利用，具有广阔的市场前景和重大社会意义。

Description

一种混凝土用膨胀剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土膨胀剂技术领域，具体地说是一种混凝土用膨胀剂及其制备方法。
背景技术
膨胀剂越来越多应用于高性能混凝土，目前，市场上多采用高品位矿物和精加工生产膨胀剂，消耗了大量的不可再生资源，且成本高。
磷石膏(大于90％的CaSO4·2H2O)本身的特性在被人民利用的同时，磷石膏中磷、氟等的高杂质含量也严重阻碍了其资源化利用，高温、水洗和石灰中和等改性手段增加了生产成本，且易于产生二次污染。
而赤泥是拜耳法炼铝的副产品，因其具有碱性腐蚀，目前，对其的处置成为十分棘手的问题。赤泥的排放量随Al2O3生产方法及所用铝土矿类型的不同而变化，一般而言，生产1t Al2O3大约产生0.5-2t赤泥，而1t赤泥约含3-4m3有害碱性液体，这使得赤泥渣的PH典型值高达11.0-12.5。中国是世界Al2O3生产大国之一，拥有分别位于山东、山西、河南、贵州和广西五省的六大Al2O3工厂。随着Al2O3需求量的增加，预计中国每年将产生1000万吨赤泥，其带来的环境安全问题将愈加严重。
因此，如何将磷石膏、赤泥有效利用至混凝土置业中，降低成本、减少环境污染，是目前亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术缺陷，本发明研制了成本低廉，且变废为宝，使资源得到合理有效利用的一种混凝土用膨胀剂的制备方法。
本发明一方面提供了一种混凝土用膨胀剂，包括如下制备原材料及其重量份比例：
膨胀熟料35～55份，磷石膏20～50份，石灰石5～34份，赤泥1～10份。
本发明第二方面提供了第一方面所述一种混凝土用膨胀剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：赤泥改性磷石膏：按照配比称取磷石膏、赤泥，再分别将磷石膏、赤泥干燥，研磨，过方孔筛，然后将磷石膏与赤泥混合均化、成球，陈化，煅烧，备用；
S2、按照配比称取膨胀熟料、石灰石后混合均匀，备用；
S3、将步骤S1获得的物质与步骤S2获得的物质混合均匀，即制得混凝土用膨胀剂。
本发明一种混凝土用膨胀剂的制备方法，其优点是：用赤泥改性磷石膏代替天然石膏来制备混凝土用膨胀剂，使得制备的膨胀剂具有较好的膨胀性能，且变废为宝，化害为利，使资源得到合理有效的利用，具有广阔的市场前景和重大社会意义。
具体实施方式
本发明一方面提供了一种混凝土用膨胀剂，包括如下制备原材料及其重量份比例：
膨胀熟料35～55份，磷石膏20～50份，石灰石5～34份，赤泥1～10份。
优选地，一种混凝土用膨胀剂，包括制备原材料及其重量份比例为：膨胀熟料40～55，磷石膏20～45，石灰石10～30份，赤泥1～8份。
优选地，一种混凝土用膨胀剂，包括制备原材料及其重量份比例为：膨胀熟料45～50份，磷石膏30～35份，石灰石18～25份，赤泥3～5份。
进一步地，所述膨胀熟料为氧化钙熟料，硫铝熟料，氧化钙-硫铝复合熟料中的至少一种；
优选地，所述膨胀熟料成分为：5.63wt.％的SO3，4.25wt.％的SiO2，82.09wt.％的CaO，4.73wt.％的Al2O3；所述膨胀熟料的比表面积为150～450m2/g；
优选地，所述磷石膏成分为39.61～41.62wt.％的SO3，6.78～9.88wt.％的SiO2，28.38～29.75wt.％的CaO，0.10～0.59wt.％的可溶F-，0.83～4.58wt.％的可溶P2O5；
优选地，所述石灰石的比表面积为150～450m2/g；
优选地，所述赤泥的成分为18.3wt.％的SiO2，29.6wt.％的CaO，23.4wt.％的Al2O3，14.5wt.％的Fe2O3，4.96wt.％的Na2O，3.55wt.％的TiO2。
本发明第二方面提供了第一方面所述一种混凝土用膨胀剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：赤泥改性磷石膏：按照配比称取磷石膏、赤泥，再分别将磷石膏、赤泥干燥，研磨，过方孔筛，然后将磷石膏与赤泥混合均化、成球，陈化，煅烧，备用；
S2、按照配比称取膨胀熟料、石灰石后混合均匀，备用；
S3、将步骤S1获得的物质与步骤S2获得的物质混合均匀，即制得混凝土用膨胀剂。
优选地，步骤S1中，磷石膏、赤泥分别在20～100℃下干燥至自由水含量小于1％；优选为40-80℃；
优选地，步骤S1中，过40～400目方孔筛，优选为80～200目方孔筛；
优选地，步骤S1中，陈化时间为1～30天；
优选地，步骤S1中，100～750℃条件下煅烧1～5h；
以下就具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例一：
S1：赤泥改性磷石膏：分别将磷石膏、赤泥在45℃下干燥至自由水含量小于1％，研磨，过80目方孔筛，然后将磷石膏与赤泥按照配比混合均化、成球，陈化7d，再在100℃下煅烧改性3h，备用；其中，选用的磷石膏的成分为41.17wt.％的SO3，8.29wt.％的SiO2，29.18wt.％的CaO，0.59wt.％的可溶F-，4.58wt.％的可溶P2O5；
S2、按照配比称取膨胀熟料、石灰石后混合均匀，备用；
S3、将步骤S1获得的物质与步骤S2获得的物质混合均匀，即制得混凝土用膨胀剂。
将按照上述步骤制备4组混凝土用膨胀剂，采用国标GB/T17671～1999、GB23439～2009、GB/T1346～2011检验膨胀剂的强度、膨胀率和凝结时间，同时将基准水泥作为对比，结果如下表1所示：
表1不同原料配比下膨胀剂的对比试验
注：净值为掺膨胀剂后减去掺前的膨胀率值。
从表1可知，赤泥改性磷石膏制备的混凝土用膨胀剂补偿混凝土后期收缩效果佳；
实施例二：
S1：赤泥改性磷石膏：分别将磷石膏、赤泥在45℃下干燥至自由水含量小于1％，研磨，过80目方孔筛，然后将磷石膏与赤泥按照配比混合均化、成球，陈化7d，再在100℃下煅烧改性3h，备用；其中，选用5组不同成分磷石膏(如下表2)；
磷石膏 SO<sub>3</sub> SiO<sub>2</sub> CaO F<sup>-</sup> P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
1-1 41.49 6.78 29.75 0.10 0.83
1-2 41.62 9.88 28.38 0.13 1.96
1-3 39.61 8.99 29.03 0.23 3.03
1-4 40.30 9.34 28.57 0.18 4.05
1-5 41.17 8.29 29.18 0.59 4.58
S2、按照配比称取膨胀熟料、石灰石后混合均匀，备用；
S3、将步骤S1获得的物质与步骤S2获得的物质混合均匀，即制得混凝土用膨胀剂。
将按照上述步骤制备5组混凝土用膨胀剂，采用国标GB/T17671～1999、GB23439～2009、GB/T1346～2011检验膨胀剂的强度、膨胀率和凝结时间，同时将基准水泥作为对比，结果如下表3所示：
表3赤泥改性不同杂质含量磷石膏制备膨胀剂的对比试验
注：净值为掺膨胀剂后减去掺前的膨胀率值。
从表3可知，赤泥改性不同杂质含量磷石膏效果良好，补偿了混凝土后期的收缩。
实施例三：
S1：赤泥改性磷石膏：分别将磷石膏、赤泥在45℃下干燥至自由水含量小于1％，研磨，过80目方孔筛，然后将磷石膏与赤泥按照配比混合均化、成球，陈化7d，再在100～750℃下煅烧改性3h，备用；其中，所述的磷石膏成分为41.17wt.％的SO3，8.29wt.％的SiO2，29.18wt.％的CaO，0.59wt.％的可溶F-，4.58wt.％的可溶P2O5。
S2、按照配比称取膨胀熟料、石灰石后混合均匀，备用；
S3、将步骤S1获得的物质与步骤S2获得的物质混合均匀，即制得混凝土用膨胀剂。
将按照上述步骤制备5组混凝土用膨胀剂，采用国标GB/T17671～1999、GB23439～2009、GB/T1346～2011检验膨胀剂的强度、膨胀率和凝结时间，同时将基准水泥作为对比，结果如下表4所示：
表4不同改性温度下膨胀剂对比试验
注：净值为掺膨胀剂后减去掺前的膨胀率值。
从表4可知，不同温度条件下赤泥改性磷石膏效果良好，有效地减小了磷石膏的缓凝作用，补偿混凝土后期收缩。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种混凝土用膨胀剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：赤泥改性磷石膏：按照配比称取磷石膏、赤泥，再分别将磷石膏、赤泥干燥，研磨，过方孔筛，然后将磷石膏与赤泥混合均化、成球，陈化，煅烧，备用；
S2、按照配比称取膨胀熟料、石灰石后混合均匀，备用；
S3、将步骤S1获得的物质与步骤S2获得的物质混合均匀，即制得混凝土用膨胀剂；
其中，各原材料及其重量份比例：
膨胀熟料35～55份，磷石膏20～50份，石灰石5～34份，赤泥1～10份；所述石灰石的比表面积为150～450m2/g。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：步骤S1中，磷石膏、赤泥分别在20～100℃下干燥至自由水含量小于1％。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：步骤S1中，过40～400目方孔筛。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：步骤S1中，陈化时间为1～30天。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于：步骤S1中，100～750℃条件下煅烧1～5h。
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