CN115974447B - 一种赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料及其制备方法与应用。所述掺合料包括：抗硫酸盐侵蚀剂57‑79份、粉煤灰15‑25份、硅灰5‑15份，SAP 1‑3份。所述抗硫酸盐侵蚀剂采用如下方法制备：(1)根据设计改性活化赤泥的矿物组成，其主矿相Ca2AlxFe2‑xO5，次矿相C2S或C3S。(2)将赤泥、钙基原料与铁基原料混匀后煅烧，然后急冷，将得到的煅烧产物粉磨，即得改性活化赤泥。(3)将所述改性活化赤泥、石膏、聚乙烯醇、水混匀，然后对得到的混合料进行养护，即得所述抗硫酸盐侵蚀剂。本发明利用赤泥制备抗硫酸盐侵蚀剂，并与硅灰、粉煤灰和高吸水树脂协同，有效提高了水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀能力。
Description
技术领域
本发明涉及硅酸盐水泥基材料技术领域，具体涉及一种赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料及其制备方法与应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
硅酸盐水泥是使用量最大的胶凝材料，但硅酸盐水泥存在着抗硫酸盐侵蚀性能差的问题，因此需要改善其抗硫酸盐侵蚀性能，使硅酸盐水泥混凝土结构能在高硫酸盐环境下安全服役。利用矿物掺合料改善水泥抗硫酸盐侵蚀性能是目前常用的手段之一。专利公开号为CN113754325A的现有技术将赤泥、粉煤灰、矿渣等混合后进行煅烧，制备出活性辅助胶凝材料。但此方法制备的辅助性胶凝材料仅为简单的混合煅烧，主要组成为非晶相，煅烧后成分较为复杂。专利公开号为CN113860783A的现有技术利用赤泥制备后期强度增强胶凝材料，但此方法制备产物的主要矿物为C2S，不利于水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的提升。此外，专利公开号为CN112225516A的现有技术还研究了利用富铁原材料多制备以C4AF为主的掺合料或胶凝材料，但该技术的水化产物钙矾石易转化为单硫型水化硫铝酸钙，导致其抗硫酸盐侵蚀性能一般，且所需煅烧温度高，能耗大。
发明内容
本发明提供一种赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料及其制备方法与应用。本发明利用赤泥制备抗硫酸盐侵蚀剂，并与硅灰、粉煤灰和高吸水树脂(SAP)协同，有效提高了水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀能力。为实现上述目的，本发明公开如下所述的技术方案。
首先，本发明提供一种赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料，其制备原料包括以下重量份的组分：抗硫酸盐侵蚀剂57-79份、粉煤灰15-25份、硅灰5-15份，SAP 1-3份。其中，所述抗硫酸盐侵蚀剂采用如下方法制备：
(1)根据赤泥的化学成分设计改性活化赤泥的矿物组成，其主矿相为Ca2AlxFe2-xO5(0.33≤x≤0.66)，次矿相为C2S或C3S，所需不足的钙元素和铁元素用钙基原料与铁基原料补充。
(2)将所述赤泥、钙基原料与铁基原料混合均匀后进行煅烧处理，然后急冷至室温，将得到的煅烧产物粉磨，即得改性活化赤泥。
(3)将所述改性活化赤泥、石膏、聚乙烯醇、水混匀，然后对得到的混合料进行养护以形成含铁钙矾石，即得所述抗硫酸盐侵蚀剂。
进一步地，所述抗硫酸盐侵蚀剂的粒径为10-100μm，比表面积为300-400m2/kg。
进一步地，所述粉煤灰的粒径为20-30μm，比表面积为300-400m2/kg。
进一步地，所述硅灰的粒径为0.1-1μm，比表面积为15-30m2/g。
进一步地，所述SAP的粒径为100μm～200μm。所述SAP包括但不限于聚丙烯酸系高吸水树脂等。在本发明中，所述SAP的存在可以抑制水泥水化后产生的孔隙数量。
进一步地，步骤(1)中，所述钙基原料包括但不限于碳酸钙、氧化钙、电石渣等中的至少一种。所述铁基原料包括但不限于Fe2O3、钢渣等中的至少一种。
优选地，步骤(1)中，所述主矿相为C6AF2，次矿相为C2S。这种矿物相的抗硫酸盐侵蚀剂所产生的含铁钙矾石具有更佳的抗硫酸盐侵蚀提升效果。
进一步地，步骤(2)中，所述煅烧温度为1200-1300℃，升温速率为10-20℃/min，煅烧时间为1-2h，完成后风冷至室温。
进一步地，步骤(2)中，所述改性活化赤泥的粒径为10-30μm，比表面积为300-600m2/kg。
进一步地，步骤(3)中，所述改性活化赤泥、石膏、聚乙烯醇的重量份比为1：2-5：0.003-0.006，料水比为1：3-5。可选地，所述石膏包括天然二水石膏或脱硫石膏，主要成分为CaSO4·2H2O。所述聚乙烯醇分子量为2.5-3.5万。
进一步地，步骤(3)中，所述养护在相对湿度大于90％的室温条件下进行。
其次，本发明提供所述赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料的制备方法，包括如下步骤：将所述抗硫酸盐侵蚀剂、粉煤灰、硅灰、SAP混合均匀，即得所述赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料。
进一步地，所述混合的时间为2-6h，以使所述抗硫酸盐侵蚀剂、粉煤灰、硅灰、SAP混合均匀。
在本发明中，所述粉煤灰与硅灰通过抗硫酸盐侵蚀剂的掺入可以初步受到碱激发效应，在赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料中形成水化硅酸钙等水化产物，在掺入到水泥后，使含铁钙矾石与粉煤灰与硅灰的水化产物协同填充硬化水泥浆体内部的孔隙，同时，SAP的存在可以抑制水泥水化后产生的孔隙数量。
再次，本发明公开所述赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料在硅酸盐水泥基材料中的应用。可选地，所述掺合料为硅酸盐水泥基材料质量的15-40％。
相较于现有技术，本发明至少具有以下方面的有益效果：本发明的赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料可以有效提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀能力，其主要原因包括：
(a)抗硫酸盐侵蚀剂中主矿相Ca2AlxFe2-xO5，其水化产物主要为含铁三硫型水化硫铝酸钙，其具有极好的稳定性，可以有效避免三硫型水化硫铝酸钙向单硫型水化硫铝酸钙的转变。同时，本发明发现，石膏和改性活化赤泥混合水化反应，而所述聚乙烯醇中的羟基能够调控矿物水化速率以及产物中晶体和凝胶体的形成速率和含量，从而使含铁钙矾石的形成更加均匀，促进含铁钙矾石的形成和稳定性，可以有效避免三硫型水化硫铝酸钙向单硫型水化硫铝酸钙的转变，从而抑制因抗硫相相变而导致抗硫能力劣化的问题，确保水泥基材料保持稳定、长期的抗硫酸盐侵蚀的能力。
(b)本发明的赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料与水泥基材料复掺后可以有效的填充孔隙。而普通硅酸盐水泥中三硫型水化硫铝酸钙向单硫型水化硫铝酸钙的转变会导致硬化水泥浆体内部孔隙率增加，而本发明中的赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料具有主矿相Ca2AlxFe2-xO5，其能够在水化过程中形成FH3凝胶，为硬化浆体内部的三硫型水化硫铝酸钙提供富Fe环境，减少其向单硫型水化硫铝酸钙转变趋势，因此，掺入本发明的掺合料后可有效抑制硬化浆体内部水化产物转变防止孔隙率扩大，有效的提升了水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能。
(c)本发明发现，由于本发明的抗硫酸盐侵蚀剂的主要成分为Ca2AlxFe2-xO5，其能够提供更多的Fe3+离子，这为抗硫酸盐侵蚀剂提供了更多的成核位置，降低了内部的成核势垒，从而能够形成更多的铁胶(FH3)。而且本发明通过显微观察发现：所述FH3主要形成在含铁三硫型水化硫铝酸钙的周围，与含铁三硫型水化硫铝酸钙协同作用，能够极大程度地填充水泥基材料中的孔隙，从而显著增强水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀能力。
(d)由于赤泥中的Na+、K+等离子易固溶于抗硫酸盐侵蚀剂中的主矿相Ca2AlxFe2- xO5，提高了主矿相缺陷，从而可以有效降低煅烧温度，使本发明的抗硫酸盐侵蚀剂在1200～1300℃的较低温度下即可生成，有效降低了能耗和二氧化碳的排放。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1是下列实施例1制备的改性活性赤泥的XRD测试图。
图2是下列实施例1制备的改性活性赤泥块的效果图。
图3是下列实施例2制备的改性活性赤泥块的光学显微镜观察图。
图4是采用下列实施例2制备的赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料制备的硬化浆体的孔隙SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
下述实施例中，所用赤泥的主要化学成分如下表1所示：
表1赤泥的化学成分
| 化学组成 | CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | K2O | Na2O | Loss |
| 含量/wt.％ | 3.56 | 15.33 | 22.50 | 33.56 | 0.06 | 8.68 | 16.31 |
下述实施例中，所述的SAP的来自任丘市泉兴化工有限公司，型号为QX-SAP，外观呈白色颗粒状，吸纯水倍数≥500倍。
实施例1
1.一种抗硫酸盐侵蚀剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)根据赤泥的化学成分设计改性活化赤泥的矿物组成，改性活性赤泥的主矿相为Ca2Al0.66Fe1.34O5，次矿相为C3S.
(2)称取100重量份赤泥，添加160重量份CaCO3与37重量份Fe2O3，将CaCO3、Fe2O3与赤泥混合12h，得到混合料。
(3)将混合料在1300℃烧制1h，升温速率为20℃/min，烧制完毕后吹风急冷至室温，得到改性活性赤泥块；将烧制好的改性活性赤泥块磨细至45μm，筛余6％，得到平均粒径为30μm的改性活性赤泥，比表面积为300m2/kg，如图2所示。
(4)将所述改性活化赤泥、天然二水石膏、聚乙烯醇(分子量为2.5万)按照1：2：0.003的重量比混合，根据料水比1：3的比例加水搅拌后在湿度大于90％的条件下自然养护7d，破碎后粉磨至200目筛以下，得到平均粒径为10μm，比表面积为300m2/kg的抗硫酸盐侵蚀剂，其XRD测试图如1所示，可以看出，该抗硫酸盐侵蚀剂的主要矿相为C6AF2(即Ca2Al0.66Fe1.34O5)，次矿相为C3S。
2.一种赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料的制备方法，包括以下步骤
(a)取79重量份的抗硫酸盐侵蚀剂、15重量份平均粒径为30μm，比表面积为300m2/kg的粉煤灰、1重量份粒径为200μm的SAP与5重量份平均粒径为1μm，比表面积为15m2/g的硅灰。
(b)将粉煤灰和硅灰在40℃下真空干燥24h后，将所述抗硫酸盐侵蚀剂、粉煤灰、SAP、硅灰混合后机械搅拌2h，得到赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料。
将本实施例制备的赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料掺加到P·I型硅酸盐水泥中(掺加比例为硅酸盐水泥质量的15％)，制成标准试样，按照GB/T 749-2008标准对该试样浸泡处理后进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.034％，完全满足GB/T 748-2005标准的规定。
实施例2
1.一种抗硫酸盐侵蚀剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)根据赤泥的化学成分设计改性活化赤泥的矿物组成，改性活性赤泥的主矿相为Ca2Al0.66Fe1.34O5，次矿相为C3S。
(2)称取100重量份赤泥，添加176重量份CaCO3与37重量份Fe2O3，将CaCO3、Fe2O3与赤泥混合12h，得到混合料。
(3)将混合料在1200℃烧制2h，升温速率为10℃/min，烧制完毕后吹风急冷至室温，得到改性活性赤泥块(如图3所示)；将烧制好的改性活性赤泥块磨细至45μm，全部过筛，得到粒径为30μm的改性活性赤泥，比表面积为300m2/kg。
(4)将所述改性活化赤泥：天然二水石膏：聚乙烯醇(分子量为3.5万)按照1：5：0.006的重量比混合，根据料水比1：5加水搅拌后在湿度大于90％的条件下自然养护28d，破碎后粉磨至200目筛以下，得到平均粒径为100μm，比表面积为400m2/kg的抗硫酸盐侵蚀剂。
2.一种赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料的制备方法，包括以下步骤
(a)取57重量份的抗硫酸盐侵蚀剂、25重量份平均粒径为20μm，比表面积为400m2/kg的粉煤灰、3重量份100μm的SAP与15重量份平均粒径为0.1μm，比表面积为30m2/g的硅灰。
(b)将粉煤灰和硅灰在40℃下真空干燥24h后，将所述抗硫酸盐侵蚀剂、粉煤灰、SAP、硅灰混合后机械搅拌6h，得到赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料。
将本实施例制备的赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料掺加到P·I型硅酸盐水泥中(掺加比例为硅酸盐水泥质量的40％)，制成标准试样，按照GB/T 749-2008标准对该试样浸泡处理后进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.026％，完全满足GB/T748-2005标准的规定。
另外，用本实施例制备的赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料制备的硬化浆体的孔隙SEM图如图4所示，可以看出在硬化水泥浆体孔隙内形成了大量的钙矾石，且未发现明显的单硫型水化硫铝酸钙的存在。
实施例3
1.一种抗硫酸盐侵蚀剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)根据赤泥的化学成分设计改性活化赤泥的矿物组成，改性活性赤泥的主矿相为Ca2Al0.33Fe1.67O5，次矿相为C2S。
(2)称取100重量份赤泥，添加292重量份CaCO3与143重量份Fe2O3，将CaCO3、Fe2O3与赤泥混合12h，得到混合料。
(3)将混合料在1250℃烧制1.5h，升温速率为20℃/min，烧制完毕后吹风急冷至室温，得到改性活性赤泥块；将烧制好的改性活性赤泥块磨细至45μm，筛余6％，得到平均粒径为30μm的改性活性赤泥，比表面积为300m2/kg。
(4)将所述改性活化赤泥、天然二水石膏、聚乙烯醇(分子量为3.0万)按照1：2：0.004的重量比混合，根据料水比1：4加水搅拌后在湿度大于90％的条件下自然养护14d，破碎后粉磨至200目筛以下，得到平均粒径为10μm，比表面积为300m2/kg的抗硫酸盐侵蚀剂。
2.一种赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料的制备方法，包括以下步骤
(a)取68重量份的抗硫酸盐侵蚀剂、20重量份平均粒径为30μm，比表面积为300m2/kg的粉煤灰、2重量份粒径为160μm的SAP与10重量份平均粒径为1μm，比表面积为15m2/g的硅灰。
(b)将粉煤灰和硅灰在40℃下真空干燥24h后，将所述抗硫酸盐侵蚀剂、粉煤灰、SAP、硅灰混合后机械搅拌2h，得到赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料。
将本实施例制备的赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料掺加到P·I型硅酸盐水泥中(掺加比例为硅酸盐水泥质量的25％)，制成标准试样，按照GB/T 749-2008标准对该试样浸泡处理后进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.031％，完全满足GB/T 748-2005标准的规定。
对比例1
一种赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料的制备方法，同实施例1，区别在于，将实施例1中所述抗硫酸盐侵蚀剂的制备中主矿相设计为Ca2Fe2O5，Al2O3全部生成Ca3Al2O5。具体如下：
(1)根据赤泥的化学成分设计改性活化赤泥的矿物组成，改性活性赤泥的主矿相为Ca2AlFeO5，次矿相为C2S。
(2)称取100重量份赤泥，添加135重量份CaCO3，将CaCO3与赤泥混合12h，得到混合料。
(3)将混合料在1200℃烧制1h，升温速率为20℃/min，烧制完毕后吹风急冷至室温，得到改性活性赤泥块；将烧制好的改性活性赤泥块磨细至45μm，筛余6％，得到平均粒径为30μm的改性活性赤泥，比表面积为300m2/kg。
(4)将所述改性活化赤泥、天然二水石膏、聚乙烯醇(分子量为2.5万)按照1：2：0.003的重量比混合，根据料水比1：3加水搅拌后在湿度大于90％的条件下自然养护7d，破碎后粉磨至200目筛以下，得到平均粒径为10μm，比表面积为300m2/kg的抗硫酸盐侵蚀剂。
将本实施例制备的赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料掺加到P·I型硅酸盐水泥中(掺加比例为硅酸盐水泥质量的15％)，制成标准试样，按照GB/T 749-2008标准对该试样浸泡处理后进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.053％，不满足GB/T 748-2005标准的规定。
对比例2
一种赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料的制备方法，同实施例1，区别在于，将实施例1中所述抗硫酸盐侵蚀剂的制备中主矿相设计为Ca2AlFeO5，具体如下：
(1)根据赤泥的化学成分设计改性活化赤泥的矿物组成，改性活性赤泥的主矿相为Ca2AlFeO5，次矿相为C2S。
(2)称取100重量份赤泥，添加115重量份CaCO3与2重量份Fe2O3，将CaCO3、Fe2O3与赤泥混合12h，得到混合料。
(3)将混合料在1300℃烧制1h，升温速率为20℃/min，烧制完毕后吹风急冷至室温，得到改性活性赤泥块；将烧制好的改性活性赤泥块磨细至45μm，筛余6％，得到平均粒径为30μm的改性活性赤泥，比表面积为300m2/kg。
(4)将所述改性活化赤泥、天然二水石膏、聚乙烯醇(分子量为2.5万)按照1：2：0.003的重量比混合，根据料水比1：3加水搅拌后在湿度大于90％的条件下自然养护7d，破碎后粉磨至200目筛以下，得到平均粒径为10μm，比表面积为300m2/kg的抗硫酸盐侵蚀剂。
将本对比例制备的赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料掺加到P·I型硅酸盐水泥中(掺加比例为硅酸盐水泥质量的15％)，制成标准试样，按照GB/T 749-2008标准对该试样浸泡处理后进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.092％，不满足GB/T 748-2005标准的规定。
对比例3
1.一种抗硫酸盐侵蚀剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)根据赤泥的化学成分设计改性活化赤泥的矿物组成，改性活性赤泥的主矿相为Ca2Al0.66Fe1.34O5，次矿相为C3S。
(2)称取100重量份赤泥，添加160重量份CaCO3与37重量份Fe2O3，将CaCO3、Fe2O3与赤泥混合12h，得到混合料。
(3)将混合料在1300℃烧制1h，升温速率为20℃/min，烧制完毕后吹风急冷至室温，得到改性活性赤泥块；将烧制好的改性活性赤泥块磨细至45μm，筛余6％，得到平均粒径为30μm的改性活性赤泥，比表面积为300m2/kg。
(4)按照1：2：0.003的重量比准备活化赤泥、天然二水石膏、聚乙烯醇(分子量为2.5万)三种原料。将所述活化赤泥和天然二水石膏混合，然后根据料水比1：3加水搅拌后在湿度大于90％的条件下自然养护7d，破碎后粉磨至200目筛以下，得到平均粒径为10μm，比表面积为300m2/kg的抗硫酸盐侵蚀剂。所述聚乙烯醇不在本步骤使用，备用。
2.一种赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料的制备方法，包括以下步骤
(a)取79重量份的抗硫酸盐侵蚀剂、15重量份平均粒径为30μm，比表面积为300m2/kg的粉煤灰、1重量份粒径为200μm的SAP与5重量份平均粒径为1μm，比表面积为15m2/g的硅灰。
(b)将粉煤灰和硅灰在40℃下真空干燥24h后，将所述抗硫酸盐侵蚀剂、粉煤灰、SAP、硅灰和本实施例上述步骤(4)备用的所述聚乙烯醇混合后机械搅拌2h，得到赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料。
将本对比例制备的赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料掺加到P·I型硅酸盐水泥中(掺加比例为硅酸盐水泥质量的15％)，制成标准试样，按照GB/T 749-2008标准对该试样浸泡处理后进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.072％，不满足GB/T 748-2005标准的规定。
对比例4
此对比例与实施例1的区别在于：仅将硅灰、粉煤灰、与SAP干混24h，制成掺合料。
将本实施例制备的赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料掺加到P·I型硅酸盐水泥中(掺加比例为硅酸盐水泥质量的15％)，制成标准试样，按照GB/T 749-2008标准对该试样浸泡处理后进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.131％，不满足GB/T 748-2005标准的规定。
对比例5
一种抗硫酸盐侵蚀剂的制备方法，同实施例2，区别在于步骤(4)采用如下方法：将改性活化赤泥：天然二水石膏按照1：5的重量比混合，根据料水比1：5加水搅拌后在湿度大于90％的条件下养护28d后，破碎后粉磨至200目筛以下，得到平均粒径为100μm，比表面积为400m2/kg的抗硫酸盐侵蚀剂。
将本实施例制备的赤泥基高抗硫水泥基材料用掺合料掺加到P·I型硅酸盐水泥中(掺加比例为硅酸盐水泥质量的40％)，制成标准试样，按照GB/T 749-2008标准对该试样浸泡处理后进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.069％，不满足GB/T 748-2005标准的规定。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修复，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修复、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料，其特征在于，该掺合料的制备原料包括以下重量份的组分：抗硫酸盐侵蚀剂57-79份、粉煤灰15-25份、硅灰5-15份，SAP 1-3份；其中，所述抗硫酸盐侵蚀剂采用如下方法制备：
（1）根据赤泥的化学成分设计改性活化赤泥的矿物组成，其主矿相为Ca2AlxFe2-xO5，且0.33≤x≤0.66，次矿相为C2S或C3S，所需不足的钙元素和铁元素用钙基原料与铁基原料补充；
（2）将所述赤泥、钙基原料与铁基原料混合均匀后进行煅烧处理，然后急冷至室温，将得到的煅烧产物粉磨，即得改性活化赤泥；
（3）将所述改性活化赤泥、石膏、聚乙烯醇、水混匀，然后对得到的混合料进行养护，即得所述抗硫酸盐侵蚀剂；
步骤（2）中，所述煅烧温度为1200-1300℃，升温速率为10-20℃/min，煅烧时间为1-2h，完成后风冷至室温；
步骤（3）中，所述改性活化赤泥、石膏、聚乙烯醇的重量份比为1：2-5：0.003-0.006，料水比为1：3-5。
2. 根据权利要求1所述的赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料，其特征在于，所述抗硫酸盐侵蚀剂的粒径为10-100μm，比表面积为300-400 m2/kg。
3. 根据权利要求1所述的赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料，其特征在于，所述粉煤灰的粒径为20-30 μm。
4. 根据权利要求1所述的赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料，其特征在于，所述硅灰的粒径为0.1-1 μm。
5. 根据权利要求1所述的赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料，其特征在于，所述SAP的粒径为100 μm~200 μm。
6.根据权利要求1所述的赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料，其特征在于，所述SAP包括聚丙烯酸系高吸水树脂。
7.根据权利要求1所述的赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料，其特征在于，步骤（1）中，所述钙基原料包括氧化钙、碳酸钙、电石渣中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料，其特征在于，所述铁基原料包括Fe2O3、钢渣中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料，其特征在于，步骤（1）中，所述主矿相为C6AF2，次矿相为C2S。
10.根据权利要求1所述的赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料，其特征在于，所述石膏包括天然二水石膏或脱硫石膏，主要成分为CaSO4·2H2O。
11.根据权利要求1所述的赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料，其特征在于，所述聚乙烯醇分子量为2.5-3.5万。
12. 根据权利要求1-11任一项所述的赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料，其特征在于，步骤（2）中，所述改性活化赤泥的粒径为10-30μm，比表面积为300-600 m2/kg。
13.权利要求1-12任一项所述的赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述抗硫酸盐侵蚀剂、粉煤灰、硅灰、SAP混合均匀，即得所述赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料。
14.权利要求13所述的赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料的制备方法，其特征在于，所述混合时间为2-6h。
15.权利要求1-12任一项所述赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料，或者权利要求13或14所述的制备方法得到的赤泥基高抗硫水泥基材料掺合料在硅酸盐水泥基材料中的应用。
16.根据权利要求15所述的应用，其特征在于，所述掺合料为硅酸盐水泥基材料质量的15-40%。
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