CN101250035B - 一种用于水泥或混凝土的膨胀剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于水泥或混凝土的膨胀剂，其组份含量重量百分比为：镁渣70～95％，石膏5～15％，粉煤灰0～20％，添加剂0～5％，该膨胀剂利用工业废渣镁渣直接生产所得，解决了镁渣的大量堆积的问题，该膨胀剂具有较大的限制膨胀率、较高的抗压和抗折强度。本发明公开了上述膨胀剂的制备方法，将含CaO和MgO含量大于50％的镁渣，与石膏、粉煤灰及添加剂按比例混合磨细，比表面积达到300～600m2/kg，该方法制备膨胀剂时不需煅烧。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泥或混凝土膨胀剂领域。本发明可用于水泥灌浆、防水混凝土、大体积混凝土、道路混凝土、膨胀混凝土和补偿收缩混凝土等工程领域。本发明还涉及该膨胀剂的制备方法。
背景技术
金属镁在汽车工业、精密机械工业、结构材料、电化学工业及空间技术上的广泛应用。近年来，镁工业快速发展，同时也产生了大量的工业废渣。每生产1吨金属镁约排出9吨左右的镁渣。目前，我国镁渣的年排放量近百万吨，并且随着炼镁工业的发展，其排放量将逐年增加。
对镁渣的利用，目前没有一个很好的办法。虽然在很多方面已经有了尝试，但镁渣利用的研究还很不成熟，镁渣的大量堆积仍没得到解决。
镁渣的主要成分是CaO和MgO，CaO与水能够反应生成Ca(OH)2，体积增大97.92％，MgO与水能够反应生成Mg(OH)2，体积增大94％以上。而利用CaO和MgO为主要成分的材料生产用于混凝土的膨胀剂国内外都有报道，因此利用镁渣生产用于水泥和混凝土的膨胀剂是可行的。
用于水泥或水泥混凝土中的膨胀剂的功能是使硬化后的混凝土产生一定的体积膨胀，减少水泥或水泥混凝土硬化早期产生的收缩裂缝。一般认为，硫铝化合物、氧化钙何氧化镁均可作为水泥或混凝土膨胀剂的化学组成。按照化学成分不同，膨胀剂可分为硫铝酸盐型膨胀剂、石灰系膨胀剂、氧化镁型膨胀剂、铁粉系膨胀剂和复合膨胀剂。
目前应用最多的是以明矾石和石膏为主要原料生产的硫铝酸盐型膨胀剂，氧化钙型和氧化镁型膨胀剂研究较少，大多是应用矿物煅烧制成。而利用镁渣直接生产作为膨胀剂未见相关报道，这种方法即节约了能源，降低了成本，又利用了工业废渣，利于环保。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种用于水泥或混凝土的膨胀剂，该膨胀剂利用工业废渣镁渣直接生产所得，解决了镁渣的大量堆积的问题，该膨胀剂具有较大的限制膨胀率、较高的抗压和抗折强度。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：其组份含量重量百分比为：镁渣70～95％，石膏5～15％，粉煤灰0～20％，添加剂0～5％。
所述镁渣化学成分至少包括MgO、CaO和SiO2。
所述镁渣化学成分中MgO与CaO2之合的含量大于50％。
所述石膏选用硬石膏或二水石膏或工业石膏
所述石膏成分至少包括CaSO4。
所述粉煤灰选用一级或二级粉煤灰。
所述添加剂选用硫酸钠或氯化钙。
所述镁渣、石膏、粉煤灰、添加剂的混合物粉磨碎的比表面积为300～600m2/kg。
本发明膨胀剂在混凝土中以水泥的质量计的添加比例为8～15％。
本发明要解决的另一个技术问题是：提供上述用于水泥或混凝土的膨胀剂的制备方法，该方法制备膨胀剂时不需煅烧。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：将含CaO和MgO含量大于50％的镁渣，与石膏、粉煤灰及添加剂按比例混合磨细，比表面积达到300～600m2/kg。
本发明的有益效果是：本发明的混凝土膨胀剂主要原料为工业炼镁的废渣，其主要成分为CaO及MgO，与水作用生成膨胀性产物，从而起到膨胀作用。与传统膨胀剂的煅烧生产工艺相比，利用工业镁渣为原料，由于这些镁渣是在冶炼镁时1200℃左右的高温下形成的，因此不需再次煅烧，这样即节约了能源，降低了生产成本低，又利用了工业废渣，变废为宝，节约了由于镁渣堆放而占用的大量土地，降低了镁渣对环境造成的污染。
具体实施方式
选择矿物成分符合要求(CaO+MgO含量大于50％)的镁渣，与石膏、粉煤灰及添加剂按比例混合磨细，比表面积达到300～600m2/kg即可。该膨胀剂在混凝土中的添加比例为8～15％(以水泥的质量计)。
实施例1
称取镁渣(CaO+MgO含量为59％)82g，二水石膏10g，二级粉煤灰5g，硫酸钠3g，混合磨细(比表面积300～600m2/kg)制成水泥混凝土膨胀剂，按照国家标准检测，掺量为水泥质量的10％时，水中养护7天限制膨胀率为0.19％，水中养护28天限制膨胀率为0.07％，空气中养护21天限制膨胀率为0.074％，7天抗压强度33.7MPa，28天抗压强度48.5MPa，7天抗折强度8.3MPa，28天抗折强度9.2MPa，符合《混凝土膨胀剂》JC476-2001标准要求。
实施例2
称取镁渣(CaO+MgO含量为65％)90g，二水石膏10g，混合磨细(比表面积300～600m2/kg)制成水泥混凝土膨胀剂，按照国家标准检测，掺量为水泥质量的12％时，水中养护7天限制膨胀率为0.11％，水中养护28天限制膨胀率为0.06％，空气中养护21天限制膨胀率为0.015％，7天抗压强度33.6MPa，28天抗压强度45.4MPa，7天抗折强度7.8MPa，28天抗折强度8.1MPa，符合《混凝土膨胀剂》JC476-2001标准要求。
实施例3
称取镁渣(CaO+MgO含量为57％)75g，二水石膏15g，二级粉煤灰7g，硫酸钠3g，混合磨细(比表面积300～600m2/kg)制成水泥混凝土膨胀剂，按照国家标准检测，掺量为水泥质量的10％时，水中养护7天限制膨胀率为0.09％，水中养护28天限制膨胀率为0.01％，空气中养护21天限制膨胀率为0.004％，7天抗压强度31.2MPa，28天抗压强度45.7MPa，7天抗折强度6.7MPa，28天抗折强度7.6MPa，符合《混凝土膨胀剂》JC476-2001标准要求。
实施例4
称取镁渣(CaO+MgO含量为62％)86g，无水石膏6g，二级粉煤灰5g，氯化钙3g，混合磨细(比表面积300～600m2/kg)制成水泥混凝土膨胀剂，按照国家标准检测，掺量为水泥质量的10％时，水中养护7天限制膨胀率为0.15％，水中养护28天限制膨胀率为0.02％，空气中养护21天限制膨胀率为0.030％，7天抗压强度36.7MPa，28天抗压强度46.7MPa，7天抗折强度8.2MPa，28天抗折强度8.4MPa，符合《混凝土膨胀剂》JC476-2001标准要求。
Claims (6)
1.一种用于水泥或混凝土的膨胀剂，其特征是：其组份含量重量百分比为：镁渣70～95％，石膏5～15％，粉煤灰0～20％，添加剂0～5％；所述镁渣化学成分至少包括MgO、CaO和SiO2；所述镁渣化学成分中MgO与CaO之和的含量大于50％；；所述添加剂选用硫酸钠或氯化钙。
2.根据权利要求1所述的一种用于水泥或混凝土的膨胀剂，其特征是：所述石膏选用硬石膏或二水石膏或工业石膏
3.根据权利要求1所述的一种用于水泥或混凝土的膨胀剂，其特征是：所述石膏成分至少包括CaSO4。
4.根据权利要求1所述的一种用于水泥或混凝土的膨胀剂，其特征是：所述粉煤灰选用一级或二级粉煤灰。
5.一种权利要求1至7任一项所述膨胀剂的应用，其特征是：所述膨胀剂在混凝土中以水泥的质量计的添加比例为8～15％。
6.一种权利要求1所述膨胀剂的制备方法，其特征是：将含CaO和MgO含量大于50％的镁渣，与石膏、粉煤灰及添加剂按比例混合磨细，比表面积达到300～600m2/kg。
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