CN111348849A - 一种水硬性石灰及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水硬性石灰及其制备方法，所述制备方法包括：配制原料；将配制的原料粉磨至粒径为0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm的筛余量不超过15％，得到水硬性石灰，其中，配制的原料包括以质量百分比计的50％～90％的电石渣和余量的水泥熟料，所述电石渣化学成分包括以质量百分比计的75％～95％的氧化钙、0％～10％的二氧化硅、0％～5％的氧化铝以及不超过3％的三氧化硫。本发明的制备方法具有工艺流程短，操作简单，能耗低，生产成本低，适用于大规模生产等优点；水硬性石灰可以大量应用在文物保护，古建筑修复，历史建筑的修缮加固等方面，具有柔性和施工性好，粘性好等优点。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，更具体地讲，涉及一种水硬性石灰及其制备方法。
背景技术
水硬性石灰可以作为建筑材料，其主要特征不同于石灰和水泥。与石灰相比，水硬性石灰具有凝结速度快，粘结性好，附着力强，具有高耐水性，高机械强度；与水泥相比，可使墙壁透气，保持呼吸，有利于水蒸气的交换，并具有很好的抗冻性和耐碱性，柔韧性好，可加工性好，自修复能力强等特点。由于水硬性石灰的硬化速率相比水泥慢，早期水化放热量较低，从而避免了快速固化引起的内应力，使其具有良好的韧性。
在国外，水硬性石灰可以用于替代水泥制备装饰砂浆，清水混凝土，并大量用于文物保护与古建筑修复上。国内引进水硬性石灰主要应用于历史建筑的修缮加固等方面，可以消除硫酸盐对历史建筑的侵蚀。目前国内对以电石渣类工业废渣来生产水硬性石灰的研究属于空白。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种工艺流程短、生产成本低的水硬性石灰制备方法。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种水硬性石灰制备方法，所述制备方法可以包括以下步骤：配制原料；将配制的原料粉磨至粒径为0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm的筛余量不超过15％，得到水硬性石灰，其中，配制的原料可以包括以质量百分比计的50％～90％的电石渣和余量的水泥熟料，所述电石渣化学成分包括以质量百分比计的75％～95％的氧化钙、0％～10％的二氧化硅、0％～5％的氧化铝以及不超过3％的三氧化硫。
在本发明的水硬性石灰制备方法的一个示例性实施例中，所述水泥熟料可以为硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、铝酸盐水泥熟料、油井水泥熟料、低热水泥熟料以及白水泥熟料中的一种或几种组合。
在本发明的水硬性石灰制备方法的一个示例性实施例中，控制质量百分比计的50％～70％电石渣和余量为水泥熟料为原料进行配制，得到水硬性石灰养护28天的抗压强度为5MPa～15MPa；控制质量百分比计的大于70％且小于80％电石渣和余量为水泥熟料为原料进行配制，得到水硬性石灰养护28天的抗压强度为3.5MPa～10MPa；控制质量百分比计的80％～90％电石渣和余量为水泥熟料为原料进行配制，得到水硬性石灰养护28天的抗压强度为2.0MPa～7.0MPa。
在本发明的水硬性石灰制备方法的一个示例性实施例中，所述水硬性石灰中可以包括质量占比为40％～75％的氢氧化钙以及不超过3％的三氧化硫。
在本发明的水硬性石灰制备方法的一个示例性实施例中，所述水硬性石灰标准养护7天的抗压强度可以为0.4MPa～7.5MPa，标准养护28天的抗压强度可以为2.0MPa～15MPa。
本发明的另一方面提供了一种水硬性石灰，所述水硬性石灰由以上所述的水硬性石灰制备方法所制备得到，所述水硬性石灰可以包括，按质量百分比计，40％～75％的氢氧化钙以及不超过3％的三氧化硫，所述水硬性石灰在0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％。
在本发明的水硬性石灰的一个示例性实施例中，所述水硬性石灰标准养护7天的抗压强度可以为0.4MPa～7.5MPa，标准养护28天的抗压强度可以为2.0MPa～15MPa。
与现有技术相比，本发明的水硬性石灰制备方法相比于传统的通过煅烧制备水硬性石灰的方法而言，具有工艺流程短，操作简单，能耗低，生产成本低，能够合理利用资源，适用于大规模生产等优点；制备得到的水硬性石灰可以大量应用在室内外墙体装饰围护、建筑砂浆、文物保护，古建筑修复，历史建筑的修缮加固等方面，具有柔性和施工性好，粘结性好并与墙体主体有很强的附着力，能使墙体透气保持呼吸有利于水蒸气的交换，具有较高的防水性，有很好的自我修复性，有很好的抗冻性，有很好的抗盐性，价格便宜，经济型好等优点。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了本发明一个示例性实施例的水硬性石灰制备方法工艺流程示意图。
具体实施方式
在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的一种水硬性石灰及其制备方法。
具体来讲，发明人研究发现通过将满足化学成分比例要求的电石渣作为主要原料，按照一定的质量配比与熟料进行混合以达到制备水硬性石灰的要求，然后通过干燥，粉磨等步骤，得到水硬性石灰。
图1示出了本发明一个示例性实施例的水硬性石灰制备方法工艺流程示意图。
本发明的一方面提供了一种水硬性石灰制备方法，在本发明的水硬性石灰制备方法的一个示例性实施例中，如图1所示，所述制备方法可以包括：
步骤S01，配制原料。
配制原料包括以电石渣为主要原料，按照一定的质量配比，添加熟料配制。为了使水硬性石灰达到自身的性能要求，例如强度、附着力、防水性、修复性等，必须使原料的成分满足相应的要求。因此，原料的配制环节对产品的制备尤为重要。本发明采用电石渣为主要原料，配合以熟料，能够很好的满足水硬性石灰需要的成分构成，并省去了煅烧过程，生产工艺简单。
在本实施例中，电石渣与水泥熟料的配比可以为，按照质量百分比计，50％～90％的电石渣和余量的水泥熟料。经发明人研究发现，设置上述电石渣与水泥熟料配比的好处在于既能够大量处理电石渣，又能生产出不同等级的水硬性石灰。超出电石渣的上限生产出的水硬性石灰强度太低达不到水硬性石灰28d强度大于等于2MPa的最低要求，超出电石渣配比范围的下限生产出的水硬性石灰强度太高，达不到水硬性石灰低水化热的目的。
在本实施例中，所述电石渣的化学成分可以为，按质量百分比计，75％～95％的氧化钙、0％～10％的二氧化硅、0％～5％的氧化铝以及不超过3％的三氧化硫，其余为不可避免的一些杂质。例如，杂质可以包括铁氧化物、钛的氧化物、氯元素、镁元素等。
以上，由于电石渣是电石法制乙炔工艺中产生的一种工业废渣，其具有强碱特性。因此大量堆放电石渣会污染空气、水资源与环境。电石渣的主要矿物晶相为氢氧化钙和少量碳酸钙，又因为氢氧化钙为水硬性石灰的主要组成部分，因此可以利用其生产水硬性石灰，即可将电石渣大量消耗又可变废为宝。再加上目前温室效应严重，国家提倡低碳生产，与生产水泥相比，以50～90％的电石渣和10％～50％的熟料生产水硬性石灰，即可降低50％-90％的碳排放。
在本实施例中，对于电石渣与熟料的不同配比，可以生产出抗压强度不同的水硬性石灰。例如，以质量百分比计的，50％～70％的电石渣和30％～50％的熟料混合为原料，生产水硬性石灰可以制备得到的水硬性石灰养护28天的抗压强度范围为(5MPa，15MPa)。以大于70％且小于80％的电石渣和20％～30％的熟料混合为原料，可以制备得到的水硬性石灰养护28天的抗压强度范围为(3.5MPa，10MPa)。以80～90％的电石渣和10％～20％的熟料混合为原料，可以制备得到的水硬性石灰养护28天的抗压强度范围为(2.0MPa，7.0MPa)。上述得到的水硬性石灰中的氢氧化钙含量在40％～75％。
在本实施例中，所述水泥熟料可以为硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、铝酸盐水泥熟料、油井水泥熟料、低热水泥熟料以及白水泥熟料中的一种或几种组合。当然，本发明的水泥熟料不限于此，所使用的水泥熟料为常规使用水泥熟料即可，例如油井G级水泥熟料等。
在本实施例中，由于电石渣可能存在湿度较大的问题，需要将电石渣干燥后再与熟料进行混合，而熟料不需要干燥。干燥方法可以通过在空气中自然干燥，也可以通过机械干燥。例如，可以通过烘干机进行干燥。干燥温度可以不高于400℃。
步骤S02，将配制后的原料粉磨后得到水硬性石灰。
在本实施例中，需要配制的原料进行粉磨，已使原料达到规定的粒径。粉磨的方式不限，例如可以使用球磨机进行粉磨。混磨的时间可以根据原料本身的粒度大小进行确定，例如，可以用球磨机粉磨0.5小时～3小时。
在本实施例中，粉磨后产物的粒径需要满足0.2mm筛余量不超过5.0％，0.09mm的筛余量不超过15％。
在本实施例中，所述制备得到水硬性石灰后需要对其进行密封保存以防止其碳化。
在本实施例中，所述水硬性石灰中包含氢氧化钙以及三氧化硫。按质量百分比计，氢氧化钙含量可以为40％～75％，三氧化硫含量可以不超过3％。
本发明的另一方提供了一种水硬性石灰。在本发明的水硬性石灰的一个示例性实施例中，所述水硬性石灰可以由以上所述的水硬性石灰制备方法所制备得到，所述水硬性石灰可以包括，按质量百分比计，40％～75％的氢氧化钙以及不超过3％的三氧化硫，所述水硬性石灰标准养护7天的抗压强度为0.4MPa～7.5MPa，标准养护28天的抗压强度为2.0MPa～15MPa
在本实施例中，所述水硬性石灰0.2mm筛余量满足不超过5％，0.09mm筛余量满足不超过15％。例如，0.09mm筛余量可以为5％～15％。
以上，在本发明的水硬性石灰中含有硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸钙、铁相固溶体、无水硫铝酸钙和氢氧化钙，硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸钙、铁相固溶体、无水硫铝酸钙是主要的水化反应相，它是由水泥熟料提供。水泥熟料含量越高其水硬程度也就越高，水泥熟料含量越低其水硬程度也就越低。水硬性石灰在空气中硬化的主要相是Ca(OH)2相，其硬化机理类似于气硬性石灰，Ca(OH)2是由电石渣提供，其含量越高最终水硬性石灰的水硬程度也就越低，其含量低最终水硬性石灰的水硬程度也就越高。水硬性石灰可以通过上述水硬性石灰制备方法所制备得到。
为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例对其进行进一步说明。
示例1
按电石渣50％，白水泥熟料50％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣50％，白水泥熟料50％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例2
按电石渣75％，白水泥熟料25％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣75％，白水泥熟料25％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例3
按电石渣90％，白水泥熟料10％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣90％，白水泥熟料10％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例4
按电石渣60％，硅酸盐水泥熟料40％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣60％，硅酸盐水泥熟料40％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例5
按电石渣75％，硅酸盐水泥熟料25％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣70％，硅酸盐水泥熟料30％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例6
按电石渣85％，硅酸盐水泥熟料15％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣50％，硅酸盐水泥熟料50％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例7
按电石渣60％，油井G级水泥熟料40％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣60％，油井G级水泥熟料40％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例8
按电石渣80％，油井G级水泥熟料20％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣80％，油井G级水泥熟料20％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例9
按电石渣90％，油井G级水泥熟料10％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣90％，油井G级水泥熟料10％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例10
按电石渣60％，硫铝酸盐水泥熟料40％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣60％，硫铝酸盐水泥熟料40％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例11
按电石渣75％，硫铝酸盐水泥熟料25％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣75％，硫铝酸盐水泥熟料25％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例12
按电石渣90％，硫铝酸盐水泥熟料10％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣90％，硫铝酸盐水泥熟料10％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例13
按电石渣60％，铝酸盐水泥熟料40％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣60％，铝酸盐水泥熟料40％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例14
按电石渣75％，铝酸盐水泥熟料25％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣75％，铝酸盐水泥熟料25％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例15
按电石渣90％，铝酸盐水泥熟料10％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣90％，铝酸盐熟料10％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例16
按电石渣50％，低热水泥熟料50％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣50％，低热水泥熟料50％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例17
按电石渣75％，低热水泥熟料25％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣75％，低热水泥熟料25％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例18
按电石渣90％，低热水泥熟料10％配置水硬性石灰，其制备方法包括：
1)将电石渣烘干；
2)按照所需电石渣90％，白水泥熟料10％的质量比，进行配料；
3)原料经粉磨2小时，当0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％时，即制得水硬性石灰。
示例1～18的水硬性石灰的性能如下表所示：
| 示例 | 堆积密度(kg/m<sup>3</sup>) | 7d/MPa | 28d/MPa | Ca(OH)<sub>2</sub>(wt％) |
| 1 | 956 | 7.5 | 11.5 | 40.1 |
| 2 | 915 | 4.6 | 7.5 | 61.2 |
| 3 | 864 | 0.7 | 2.4 | 75.1 |
| 4 | 968 | 8.9 | 13.0 | 48.1 |
| 5 | 867 | 5.3 | 8.0 | 61.4 |
| 6 | 845 | 0.9 | 2.5 | 71.2 |
| 7 | 986 | 9.5 | 14.5 | 50.2 |
| 8 | 931 | 6.4 | 9.5 | 62.3 |
| 9 | 895 | 1.2 | 2.9 | 70.3 |
| 10 | 995 | 10.2 | 15.0 | 49.0 |
| 11 | 942 | 6.8 | 10.0 | 63.2 |
| 12 | 897 | 1.7 | 3.4 | 74.2 |
| 13 | 988 | 9.8 | 14.8 | 49.2 |
| 14 | 939 | 6.1 | 9.6 | 62.5 |
| 15 | 889 | 1.5 | 2.8 | 73.9 |
| 16 | 942 | 6.5 | 10.5 | 40.0 |
| 17 | 901 | 3.4 | 6.8 | 61.6 |
| 18 | 861 | 0.5 | 2.1 | 75.4 |
从以上数据可以看出，电石渣和熟料的不同配比可以得到不同抗压强度以及不同氧化钙含量的水硬性石灰。
综上所述，本发明的水硬性石灰制备方法相比与传统的通过煅烧制备石灰的方法而言，工艺流程短，操作简单，能耗低，成本低，能够合理利用资源，适用于大规模生产；制备得到的水硬性石灰可以大量应用在墙体装饰围护、建筑砂浆、文物保护，古建筑修复，历史建筑的修缮加固等方面，具有柔性和施工性好，粘性好并对墙体有很强的附着力，能使墙体透气保持呼吸有利于水蒸气的交换，具有较高的防水性，有很好的自我修复性，有很好的抗冻性，有很好的抗盐性，价格便宜，经济型好等优点。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。
Claims (7)
1.一种水硬性石灰制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
配制原料；
将配制的原料粉磨至粒径为0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm的筛余量不超过15％，得到水硬性石灰，其中，
配制的原料包括以质量百分比计的50％～90％的电石渣和余量的水泥熟料，所述电石渣化学成分包括以质量百分比计的75％～95％的氧化钙、0％～10％的二氧化硅、0％～5％的氧化铝以及不超过3％的三氧化硫。
2.根据权利要求1所述的水硬性石灰制备方法，其特征在于，所述水泥熟料为硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、铝酸盐水泥熟料、油井水泥熟料、低热水泥熟料以及白水泥熟料中的一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述的水硬性石灰制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
控制质量百分比计的50％～70％电石渣和余量为水泥熟料为原料进行配制，得到水硬性石灰养护28天的抗压强度为5MPa～15MPa；
控制质量百分比计的大于70％且小于80％电石渣和余量为水泥熟料为原料进行配制，得到水硬性石灰养护28天的抗压强度为3.5MPa～10MPa；
控制质量百分比计的80％～90％电石渣和余量为水泥熟料为原料进行配制，得到水硬性石灰养护28天的抗压强度为2.0MPa～7.0MPa。
4.根据权利要求1所述的水硬性石灰制备方法，其特征在于，所述水硬性石灰中包括质量占比为40％～75％的氢氧化钙以及不超过3％的三氧化硫。
5.根据权利要求1所述的水硬性石灰制备方法，其特征在于，所述水硬性石灰标准养护7天的抗压强度为0.4MPa～7.5MPa，标准养护28天的抗压强度为2.0MPa～15MPa。
6.一种水硬性石灰，其特征在于，所述水硬性石灰由权利要求1至6中任意一项所述的水硬性石灰制备方法所制备得到，所述水硬性石灰包括，按质量百分比计，40％～75％的氢氧化钙以及不超过3％的三氧化硫，所述水硬性石灰在0.2mm筛余量不超过5％，0.09mm筛余量不超过15％。
7.根据权利要求6所述的水硬性石灰，其特征在于，所述水硬性石灰标准养护7天的抗压强度为0.4MPa～7.5MPa，标准养护28天的抗压强度为2.0MPa～15MPa。
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| CN201811573577.6A Active CN111348849B (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 一种水硬性石灰及其制备方法 |
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| CN (1) | CN111348849B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114804796A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-07-29 | 东南大学 | 一种古建筑修补胶凝材料及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016039609A1 (es) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | Alanís Ortega Javier Isaías | Cal hidráulica puzolánica de alta resistencia, proceso para su preparación y su utilización en morteros y concretos |
-
2018
- 2018-12-21 CN CN201811573577.6A patent/CN111348849B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016039609A1 (es) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | Alanís Ortega Javier Isaías | Cal hidráulica puzolánica de alta resistencia, proceso para su preparación y su utilización en morteros y concretos |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张云升著: "《中国古代灰浆科学化研究》", 31 December 2015, 东南大学出版社 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114804796A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-07-29 | 东南大学 | 一种古建筑修补胶凝材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111348849B (zh) | 2022-03-18 |
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