專利名稱：一種抗裂型堿激發(fā)生態(tài)水泥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有良好抗裂性的堿激發(fā)生態(tài)水泥的配方及制備方法。
背景技術(shù)：
1957年，烏克蘭基輔建筑科技大學(xué)的格魯霍夫斯基(BArjiyXOBCKHiO發(fā)明了堿激發(fā)水 泥，是用高濃度的堿或堿金屬硅酸鹽和碳酸鹽來激活礦渣粉等制備的系列膠凝材料，目前 在很多領(lǐng)域都有所應(yīng)用。堿激發(fā)礦渣水泥有很多波特蘭水泥不具備的優(yōu)良性能如早強高 強、強度增長持續(xù)、低需水量、高抗?jié)B性、低水化熱、高抗凍融性能、護(hù)筋作用強、節(jié)能、
低碳排放和大量利用廢渣，但是這種水泥也有諸多缺點如過快的凝結(jié)時間、泛堿、粉化、 過大的強度變異，還有人擔(dān)心其堿集料反應(yīng)的可能性，最重要的是其收縮開裂十分嚴(yán)重。 其嚴(yán)重的開裂問題極大制約了這種水泥的推廣應(yīng)用。
堿激發(fā)水泥收縮開裂的根本原因是由亍其水化產(chǎn)物中主要是凝膠狀的C-S-H，基本不
含結(jié)晶相，由于這種凝膠體積收縮率高，因此其抗裂性差。另外本申請者對堿激發(fā)水泥和
普通硅酸鹽水泥的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較研究，研究表明堿激發(fā)水泥水化物中孔結(jié)構(gòu)和普 通硅酸鹽水泥相比比較細(xì)，孔隙液表面張力比較高；其水化物相C-S-H的凝膠顆粒也比較 小，因此其水化膜比較厚，這些原因?qū)е铝似浔容^高的體積收縮，因此其抗裂性急劇變差。 本申請者在堿激發(fā)水泥中也加入一定量的活性氧化鎂，在氧化鎂水化形成氫氧化鎂的 過程中導(dǎo)致成固相休積的膨脹(大約148%)，只要控制好氧化鎂的燒成溫度，避免其死燒，
則可以避免其在強度形成后產(chǎn)生過大不均勻膨脹而導(dǎo)致安定性不良，不僅達(dá)到增強作用也 起到補償收縮，在水化產(chǎn)物中也引入了一定的晶相，因此能大幅度改善其抗裂性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的g在針對普通的堿激發(fā)水泥抗裂性差的缺陷，提供一種抗裂型堿激發(fā)生態(tài)水泥。
本發(fā)明通過在堿激發(fā)水泥中加入活性氧化鎂，利用氧化鎂水化生產(chǎn)氫氧化鎂的過程中的 體積膨脹來補償收縮并改善水化物組成，從而達(dá)到提高抗裂性的目的。
本發(fā)明的一種抗裂型的堿激發(fā)水泥，由A、 B和C組分組成，A、 B、 C三組分的固 相質(zhì)量比為5 l(h 75 90: 5 15， A組分為激發(fā)劑，為水玻璃與硫酸鈉、磷酸鈉、碳酸 鈉、氯化鈉和氯化鎂的一種或幾種的混合物；B組分為一種以礦渣為主要成分的礦物摻和 料，C組分為活性氧化鎂。組分C起膨脹作用。
其中，所述的激發(fā)劑A的組成，按質(zhì)量計，模數(shù)0.7 1.4水玻璃占80%以上，硫酸鈉、
3磷酸鈉、碳酸鈉、氯化鈉和氯化鎂的一種或幾種占20%以下，其中氯化鈉和氯化鎂含量不 高于0.2°/。，配成固含量不低于40%的溶液使用，或者以固態(tài)粉水狀使用。
所述的礦物和料B是以礦渣為主要成分細(xì)摻和料，其組成按質(zhì)量計，礦渣粉占30% 70%,其它摻和料為70%~30%，其他摻和料是硅灰、粉煤灰、偏高嶺土、赤泥、燒頁巖、 煤矸石、安定性合格鋼渣和合金渣的中的一種或幾種，但硅灰摻量不大于10%，根據(jù)其他 摻和料的活性調(diào)整礦渣的摻量，其他摻和料的活性高，礦渣摻量取低值，其他摻和料活性 低，礦渣摻量取高值，礦物細(xì)摻料的細(xì)度控制在比表面350 8001 2/§，各成分混合均勻或 混合粉磨。
所述的組分C為活性氧化鎂，其中MgO的質(zhì)量含量不應(yīng)低于70%，活性氧化鎂的燒 成溫度為700 100(TC。
所述的B、 C組分事先混合粉磨，或者分開粉磨包裝，在使用前B組分和C組分混合均勻。
本發(fā)明的抗裂型的堿激發(fā)水泥用于混凝土、砂漿和灌縫和灌注材料。其抗?jié)B性好，早 強高強。其體積收縮率和普通波特蘭水泥接近，遠(yuǎn)優(yōu)于普通的堿激發(fā)水泥。該水泥具有堿 激發(fā)水泥的優(yōu)點，并克服了其容易收縮開裂的缺點，能大量利用工業(yè)固體廢棄物，不需要 使用水泥熟料，因此其能耗和二氧化碳排放低，是一類生態(tài)型的水泥。
本發(fā)明的抗裂型的堿激發(fā)水泥早強高強、后期強度增長持續(xù)、需水量低、抗?jié)B性高、 水化熱低、抗凍融性能好、護(hù)筋作用強、抗裂性好、節(jié)能和低碳排放、并能大量利用廢渣。 該水泥應(yīng)用范圍廣，可廣泛應(yīng)用于土木建筑、水利、國防、油井和礦道支護(hù)等工程。


圖1為本發(fā)明的抗裂型堿激發(fā)水泥與普通硅酸鹽水泥、普通的堿激發(fā)水泥的試樣照片。
中間為普通硅酸鹽水泥，基本無裂縫；左為普通的堿激發(fā)水泥，開裂嚴(yán)重；右邊為本 發(fā)明的抗裂型堿激發(fā)水泥，只有一條細(xì)微裂縫。
圖2為加入不同煅燒溫度的氧化鎂的抗裂型堿激發(fā)水泥與普通堿激發(fā)水泥的試樣照片。
從左到右依次是普通堿激發(fā)水泥，70(TC煅燒活性氧化鎂改性的堿激發(fā)水泥，800°C 煅燒氧化鎂改性的堿激發(fā)水泥，IOO(TC煅燒活性氧化鎂改性的堿激發(fā)水泥。利用活性氧化 鎂改件后的堿激發(fā)水泥抗裂性比普通堿激發(fā)水泥大幅度提高。
具體實施方式
下面實施例對本發(fā)明的抗裂型的堿激發(fā)水泥進(jìn)一步說明，其實施例在下述組成及條件 范圍內(nèi)任意取值，A、 B、 C三組分的固相質(zhì)量比為5 10: 75 90: 5 15;所述的激發(fā) 劑A的組成，按質(zhì)量計，模數(shù)0.7 1.4水玻璃占80%以上，硫酸鈉、磷酸鈉、碳酸鈉、氯 化鈉和氯化鎂的一種或幾種占20%以下，其中氯化鈉和氯化鎂含量不高于0.2%;所述的礦 物和料B組成按質(zhì)量計，礦渣粉占30% 70%，其它摻和料為70% 30%，其他摻和料是硅 灰、粉煤灰、偏高嶺土、赤泥、燒頁巖、煤矸石、安定性合格鋼渣和合金渣的中的一種或 幾種，但硅灰摻量不大于10%,礦物細(xì)摻料為比表面350 S00m:g的細(xì)粉；所述的組分C 是燒成溫度為700 100(TC的活性氧化鎂。 實施例1
抗裂型堿激發(fā)水泥的質(zhì)量配比為A:B:C-7.5:83:9.5。其中A為模數(shù)為1的水玻璃；B 由粉煤灰與礦渣按40: 60質(zhì)量比組成，比表面積為380m2/g; C為煅燒溫度為750°C生產(chǎn) 活性氧化鎂，標(biāo)準(zhǔn)砂漿的水灰比為0.34。
本實例得到的抗裂型堿激發(fā)水泥膠砂的3天抗折強度為5.06MPa，抗壓強度為22.7 MPa; 7天抗折強度為6.35MPa，抗壓強度為33.1 MPa; 28天抗折強度為7.78 MPa，抗壓 強度為46.2 MPa。膠砂的收縮率1天為0.00188%， 3天為0.00477%, 7天為0.00817 %， 14天為0.00863%， 21天為0.00895%， 28天為0. 00915% 。 實施例2
抗裂型堿激發(fā)水泥的質(zhì)量配比為A:B:C=9.5:83:9.5。其中A為模數(shù)為1.2的水玻璃； B由粉煤灰與礦渣按40: 60質(zhì)量比組成，比表面積為680 m2/g; C為煅燒溫度為80(TC生 產(chǎn)活性氧化鎂，標(biāo)準(zhǔn)砂漿的水灰比為0.37。
本實例得到的抗裂型堿激發(fā)水泥膠砂的3天抗折強度為9.24MPa，抗壓強度為41.2 MPa; 7天抗折強度為12.12MPa，抗壓強度為63.2 MPa; 28天抗折強度為14.33 MPa，抗 壓強度為84.6 MPa。膠砂的收縮率1天為0.00201°/。， 3天為0.00493%, 7天為0.00921 %， 14天為0.00863%, 21天為0.008947%， 28天為0. 009151 % 。 實施例3
抗裂型堿激發(fā)水泥的質(zhì)量配比為A:B:C=5:SO:15。其中A為模數(shù)為0.8的水玻璃加 20%的Na2S04組成；B由燒煤奸石與礦渣按60: 40質(zhì)量組成，比表面積為450 m2/g; C 為煅燒溫度為80(TC生產(chǎn)活性氧化鎂，標(biāo)準(zhǔn)砂漿的水灰比為0.36。
本實例得到的抗裂型堿激發(fā)水泥的3天抗折強度為4.46 MPa,抗壓強度為19.1 MPa; 7天抗折強度為6.20MPa，抗壓強度為30.8MPa; 28天抗折強度為7.39 MPa,抗壓強度為50.2 MPa。膠砂的收縮率1天為0.00201%， 3天為0.00504%， 7天為0.00932%, 14 天為0.00874%， 21天為0.00912%, 28天為0. 00931 % 。 實施例4
抗裂型堿激發(fā)水泥的質(zhì)量配比為A:B:C=10:75:15。其中A為模數(shù)為1.0的水玻璃加 5%的NaC03組成；B由磷澄礦渣=30: 70組成比表面積為490m2/g; C為煅燒溫度為1000 'C生產(chǎn)活性氧化鎂，標(biāo)準(zhǔn)砂漿的水灰比為0.32。
本實例得到的抗裂型堿激發(fā)水泥的3天抗折強度為6.16MPa，抗壓強度為29.4MPa; 7 天抗折強度為7.03 MPa，抗壓強度為36.5 MPa; 28天抗折強度為8.42 MPa，抗壓強度為 53.9 MPa。膠砂的收縮率1天為0.00187%， 3天為0.00525%, 7天為0.00848%， 14 天為0.00876%, 21天為0.00889%, 28天為0. 00913% 。 實施例5
抗裂型堿激發(fā)水泥的質(zhì)量配比為A:B:C-8:83:9。其中A為模數(shù)為l.O的水玻璃加10% 的NaC03組成；B由赤泥礦渣=30: 70組成比表面積為460 m2/g; C為煅燒溫度為900 'C生產(chǎn)活性氧化鎂，標(biāo)準(zhǔn)砂漿的水灰比為0.35。
本實例得到的抗裂型堿激發(fā)水泥的3天抗折強度為5.16MPa，抗壓強度為25.1MPa; 7 天抗折強度為6.13 MPa，抗壓強度為30.5 MPa; 2S天抗折強度為7.32 MPa，抗壓強度為 43.9 MPa。膠砂的收縮率1天為0.00143%， 3天為0.00415%， 7天為0.00794%， 14 天為0.00821%， 21天為0.00846%， 28天為0. 00875% 。
權(quán)利要求
1、一種抗裂型的堿激發(fā)水泥，其特征在于，這種水泥由A、B和C組分組成，A、B、C三組分的固相質(zhì)量比為5～10∶75～90∶5～15，A組分為激發(fā)劑，為水玻璃與硫酸鈉、磷酸鈉、碳酸鈉、氯化鈉和氯化鎂的一種或幾種的混合物；B組分為一種以礦渣為主要成分的礦物摻和料，C組分為活性氧化鎂。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種抗裂型的堿激發(fā)水泥，其特征在于，所述的激發(fā) 劑A的組成，按質(zhì)量計，模數(shù)0.7 1.4水玻璃占80%以上，硫酸鈉、磷酸鈉、碳 酸鈉、氯化鈉和氯化鎂的一種或幾種占20%以下，其中氯化鈉和氯化鎂含量不高 于0.2%，配成固含量不低于40%的溶液使用，或者以固態(tài)粉末狀使用。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種抗裂型的堿激發(fā)水泥，其特征在于，所述的礦物 摻和料B是以礦渣為主要成分細(xì)摻和料，其組成按質(zhì)量計，礦渣粉占30% 70%， 其它慘和料為70% 30%，其他摻和料是硅灰、粉煤灰、偏高嶺土、赤泥、燒頁巖、 煤矸石、安定性合格鋼渣和合金渣的中的一種或幾種，但硅灰摻量不大于10%， 根據(jù)其他摻和料的活性調(diào)整礦渣的摻量，其他摻和料的活性高，礦渣摻量取低值， 其他摻和料活性低，礦渣摻量取高值，礦物細(xì)摻料的細(xì)度控制在比表面350 800m2/g ，各成分混合均勻或混合粉磨。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種抗裂型的堿激發(fā)水泥，其特征在于，所述的組分 C為活性氧化鎂，其中MgO的質(zhì)量含量不應(yīng)低于70%,活性氧化鎂的燒成溫度為 700 1000°C 。
5、 如權(quán)利要求1所述的一種抗裂型的堿激發(fā)水泥，其特征在于，所述的B、 C組分事先混合粉磨，或者分開粉磨包裝，在使用前B組分和C組分混合均勻。
6 、權(quán)利要求1所述的一種抗裂型的堿激發(fā)水泥用途，其特征在于，所述的水 泥用于混凝土、砂漿和灌縫和灌注林料。
全文摘要
一種抗裂型堿激發(fā)生態(tài)水泥，由A、B和C組成，A、B、C固相質(zhì)量比為5～10∶75～90∶5～15。A.為激發(fā)劑，其組成按質(zhì)量計，模數(shù)0.7～1.4水玻璃占≥80％，硫酸鈉、磷酸鈉、碳酸鈉、氯化鈉和氯化鎂中一種或幾種占≤20％，配成固含量≥40％的溶液使用。B.為礦物摻和料，其組成按質(zhì)量計，礦渣粉30％～70％，其它摻和料30％～70％，其他摻和料是硅灰、粉煤灰、偏高嶺土、赤泥、燒頁巖、煤矸石、鋼渣和合金渣中一種或幾種，磨成比表面350～800m²/g粉。C.為活性氧化鎂，其中MgO的質(zhì)量含量≥70％?；钚匝趸V700～1000℃燒成后和B混合粉磨。該水泥為早強、耐久、抗?jié)B、抗腐蝕、抗凍融、水化熱低、抗裂性好、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的低碳排放生態(tài)水泥，用于土木建筑、水利、國防、油井及礦道支護(hù)工程。
文檔編號C04B7/14GK101456685SQ200910060408
公開日2009年6月17日 申請日期2009年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月4日
發(fā)明者周明凱, 濤 張, 沈衛(wèi)國, 王義恒 申請人:武漢理工大學(xué)