[發明專利]一種游離氧化鈣體積安定劑及其制備和應用

有效

• 申請號: 200910199160.2
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN101717219A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 李陽
• 申請（專利權）人: 上海市建筑科學研究院(集團)有限公司;上海建研建材科技有限公司
• 主分類號: C04B22/06
• 分類號: C04B22/06;C04B22/08;C04B28/02;C01F11/02
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳瑾瑜

技術領域

本發明涉及建筑材料領域，具體涉及水硬性膠凝材料，具體地說 是一種游離氧化鈣體積安定劑，可作為游離氧化鈣含量高的工業固體 廢棄物的改性劑。

背景技術

隨著混凝土、水泥技術的發展，工業固體廢棄物如粉煤灰、鋼渣 等，已在混凝土摻合料和水泥混合材得到廣泛應用。但是高鈣灰、鋼 渣、干法脫硫灰等均含有不穩定化學成分——游離氧化鈣，給工程應 用帶來了很大的不便。以高鈣灰為例，上海市2001年粉煤灰實際率 為97.6％，其中未利用部分主要是高鈣灰。預計2010年前后，上海 市高鈣灰年排放量將增加160萬噸。與低鈣灰相比，高鈣灰用作水泥 混合材或混凝土摻合料具有強度活性高、減水效果好、早期強度發展 快等優點，但由于游離氧化鈣含量較高，可能引起水泥安定性不良和 混凝土脹裂，極大地影響了其在混凝土中的應用。因此，改善高鈣灰、 鋼渣、干法脫硫灰等廢棄物的體積安定性，是非常具有實際意義和工 程價值的。

硅渣是化學工業中利用煅燒鋁礬土和硫酸制取硫酸鋁的剩余物。 硫酸鋁在造紙、自來水水處理行業有廣泛用途。每生產1噸硫酸鋁約 產生0.3～0.4噸硅渣。我國現在年排放約100萬噸。目前這類廢渣主 要以填埋方式處置，污染環境。硅渣含SiO₂高達60％以上，礦物成 分主要是無定形的SiO₂和Al₂O₃，具有較高的活性，屬人工火山灰材 料的一種。

發明內容

本發明目的是提供一種游離氧化鈣體積安定劑，作為改善高鈣灰、 鋼渣、干法脫硫灰等的體積安定劑。

本發明還提供上述游離氧化鈣體積安定劑的制備方法。

本發明還將上述游離氧化鈣體積安定劑用于制備水硬性膠凝材 料。

一種游離氧化鈣體積安定劑，其組分包括干燥的硅渣和堿性改良 劑，按100份重量計，硅渣的含量為80～100份，堿性改良劑含量為 0～20份。

硅渣是化學工業中利用煅燒鋁礬土和硫酸制取硫酸鋁的剩余物， 含SiO₂高達60％以上，礦物成分主要是無定形的SiO₂和Al₂O₃。硅 渣為酸性，因此，為了不影響水泥的正常水化，需要加入堿性改良劑 調節，將硅渣調整到中性或弱堿性。

優選的，按100份重量計，游離氧化鈣體積安定劑中硅渣的含量 為90～98份，堿性改良劑含量為2～10份。

堿性改良劑選自生石灰、水泥、硅酸鈉或偏硅酸鈉的一種或幾種， 優選為生石灰。

這種游離氧化鈣體積安定劑的平均粒徑為10～100μm。優選的 是，80μm篩篩余量一般為0～20％，更優選為1％～3％。

上述游離氧化鈣體積安定劑的制備方為，將干燥后的硅渣與堿性 改良劑按配比混合研磨。硅渣是化學工業中利用煅燒鋁礬土和硫酸制 取硫酸鋁的剩余物，由于含水率高達50％以上，應經烘干預處理后再 粉磨。將硅渣在40℃～1000℃下烘干，優選為80℃～200℃。

上述游離氧化鈣體積安定劑可用于制備水硬性膠凝材料，在膠凝 材料中的重量比為2％～20％，優選為5％～10％。

本發明利用價格低廉、資源豐富的硅渣為原材料，將其烘干、改 性、研磨，制成一種游離氧化鈣體積安定劑，吸收高鈣灰、鋼渣、干 法脫硫灰等材料中的f-CaO，進而解決其安定性問題。可用下列方程 式表示：

xCa(OH)₂+SiO₂+(n-1)H₂O→xCaO·SiO₂·nH₂O

(1.5～2.0)CaO·SiO₂·aq+SiO₂→(0.8～1.5)CaO·SiO₂·aq

3CaO·Al₂O₃·6H₂O+SiO₂+mH₂O→xCaO·SiO₂·mH₂O+yCaO·Al₂O₃·n H₂O