[发明专利]一种游离氧化钙体积安定剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及水硬性胶凝材料，具体地说 是一种游离氧化钙体积安定剂，可作为游离氧化钙含量高的工业固体 废弃物的改性剂。

背景技术

随着混凝土、水泥技术的发展，工业固体废弃物如粉煤灰、钢渣 等，已在混凝土掺合料和水泥混合材得到广泛应用。但是高钙灰、钢 渣、干法脱硫灰等均含有不稳定化学成分——游离氧化钙，给工程应 用带来了很大的不便。以高钙灰为例，上海市2001年粉煤灰实际率 为97.6％，其中未利用部分主要是高钙灰。预计2010年前后，上海 市高钙灰年排放量将增加160万吨。与低钙灰相比，高钙灰用作水泥 混合材或混凝土掺合料具有强度活性高、减水效果好、早期强度发展 快等优点，但由于游离氧化钙含量较高，可能引起水泥安定性不良和 混凝土胀裂，极大地影响了其在混凝土中的应用。因此，改善高钙灰、 钢渣、干法脱硫灰等废弃物的体积安定性，是非常具有实际意义和工 程价值的。

硅渣是化学工业中利用煅烧铝矾土和硫酸制取硫酸铝的剩余物。 硫酸铝在造纸、自来水水处理行业有广泛用途。每生产1吨硫酸铝约 产生0.3～0.4吨硅渣。我国现在年排放约100万吨。目前这类废渣主 要以填埋方式处置，污染环境。硅渣含SiO₂高达60％以上，矿物成 分主要是无定形的SiO₂和Al₂O₃，具有较高的活性，属人工火山灰材 料的一种。

发明内容

本发明目的是提供一种游离氧化钙体积安定剂，作为改善高钙灰、 钢渣、干法脱硫灰等的体积安定剂。

本发明还提供上述游离氧化钙体积安定剂的制备方法。

本发明还将上述游离氧化钙体积安定剂用于制备水硬性胶凝材 料。

一种游离氧化钙体积安定剂，其组分包括干燥的硅渣和碱性改良 剂，按100份重量计，硅渣的含量为80～100份，碱性改良剂含量为 0～20份。

硅渣是化学工业中利用煅烧铝矾土和硫酸制取硫酸铝的剩余物， 含SiO₂高达60％以上，矿物成分主要是无定形的SiO₂和Al₂O₃。硅 渣为酸性，因此，为了不影响水泥的正常水化，需要加入碱性改良剂 调节，将硅渣调整到中性或弱碱性。

优选的，按100份重量计，游离氧化钙体积安定剂中硅渣的含量 为90～98份，碱性改良剂含量为2～10份。

碱性改良剂选自生石灰、水泥、硅酸钠或偏硅酸钠的一种或几种， 优选为生石灰。

这种游离氧化钙体积安定剂的平均粒径为10～100μm。优选的 是，80μm筛筛余量一般为0～20％，更优选为1％～3％。

上述游离氧化钙体积安定剂的制备方为，将干燥后的硅渣与碱性 改良剂按配比混合研磨。硅渣是化学工业中利用煅烧铝矾土和硫酸制 取硫酸铝的剩余物，由于含水率高达50％以上，应经烘干预处理后再 粉磨。将硅渣在40℃～1000℃下烘干，优选为80℃～200℃。

上述游离氧化钙体积安定剂可用于制备水硬性胶凝材料，在胶凝 材料中的重量比为2％～20％，优选为5％～10％。

本发明利用价格低廉、资源丰富的硅渣为原材料，将其烘干、改 性、研磨，制成一种游离氧化钙体积安定剂，吸收高钙灰、钢渣、干 法脱硫灰等材料中的f-CaO，进而解决其安定性问题。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