低熱水泥活性劑及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及水泥技術領域，尤其涉及一種低熱水泥活性劑及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 傳統硅酸鹽水泥熟料需要豐富的鈣質、硅質、鋁質和鐵質元素，一般采用石灰石作 為提供鈣質的原料，價格相對昂貴，同時消耗大量豐富的天然礦石，且在生產過程中造成 C02、N0x等的大量排放，這些均對于可持續發展是不利的。低熱水泥，即高貝利特水泥，能有 效降低水泥生產過程中的資源能源消耗、氣態污染物的排放，并能滿足國家重點工程對高 性能混凝土，如耐久性、長生命周期的迫切需要，且已取得了豐富的工程應用。但是相對于 傳統硅酸鹽水泥，低熱水泥水化進程比較緩慢，早期強度偏低，因而使用范圍受限。因此，以 較低的成本提高低熱水泥水化活性的方法，減少水化熱、改善低熱水泥耐久性是解決上述 問題的研究方向。

【發明內容】

[0003] 有鑒于此，本發明實施例提供一種低熱水泥活性劑及其制備方法和應用，主要目 的是提供一種水泥活性劑以提高低熱水泥水活化性。
[0004] 為達到上述目的，本發明主要提供如下技術方案：
[0005] -方面，本發明實施例提供了一種低熱水泥活性劑的制備方法，包括如下步驟：
[0006] 將鈣質供體和無定形氧化硅供體混合進行水熱合成處理，其中鈣質供體提供的鈣 和無定形氧化硅供體提供的硅的摩爾比為1. 3~2. 5,將水熱合成處理所得產物與調節劑 混合均勻煅燒得到低熱水泥活性劑，所述調節劑用于控制水化速率，所述調節劑的摻入量 為水熱合成處理所得產物質量的1~10%。
[0007] 作為優選，所述煅燒溫度為600~800°C。
[0008] 作為優選，所述低熱水泥活性劑的比表面積為4~8m2/g。
[0009] 作為優選，所述鈣質供體為石灰、氫氧化鈣、消石灰、煅燒生料和石灰石廢石中的 一種或多種的任意組合。
[0010] 作為優選，所述無定形氧化硅供體為硅膠、硅藻土、白炭黑、稻殼灰和活性硅鋁質 工業廢渣中的一種或多種的任意組合；所述活性硅鋁質工業廢渣包括粉煤灰、固硫灰渣、銅 渣選銅尾礦、銅尾礦和硅灰。
[0011] 作為優選，水熱合成處理的溫度為90~300°C，壓力為0? 1~8.OMPa。
[0012] 作為優選，調節劑為硫酸鈉、硅酸鈉、木質素系表面活性劑、硫酸鉀、硅酸鋇、鉻酸 鈉和氧化硼中的一種或多種的任意組合。
[0013] 另一方面，本發明實施例提供了一種低熱水泥活性劑，其由上述任一種制備方法 制備而成。
[0014] 作為優選，所述活性劑由如下質量百分含量的礦物組成：
[0015]
[0016] 作為優選，所述活性貝利特包括a-C2S、a' -C2S和活性f3 _C2S。
[0017] 再一方面，本發明實施例提供了一種上述低熱水泥活性劑在提高低熱水泥水活化 性中的應用，所述活性劑摻入低熱水泥中，摻入低熱水泥中的活性劑占摻后總量的質量百 分含量為1-20%。
[0018] 與現有技術相比，本發明的有益效果在于：
[0019] 本發明實施例提供的低熱水泥活性劑及其制備方法和應用可以低溫煅燒獲得低 熱水泥活性劑、顯著提高低熱水泥的水化活性，并且以工業廢渣為原料，制備成本低廉，制 備工藝相對簡單。實現了工業廢渣資源綜合利用、節能降耗等等多項效益。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細描述，但不作為對本發明的限定。在 下述說明中，不同的"一實施例"或"實施例"指的不一定是同一實施例。此外，一或多個實 施例中的特定特征、結構、或特點可由任何合適形式組合。
[0021] 實施例1
[0022] 將石灰（CaO含量為65%)作為鈣質供體，銅渣選銅尾礦（SiO2含量為35% )為無 定形氧化硅供體，并控制Ca/Si的摩爾比為2. 0,將石灰和銅渣選銅尾礦混合，經水熱合成 處理4h，水熱合成處理期間控制溫度為195°C、壓力為1.6MPa，然后往水熱合成產物中添加 1% (質量）硅酸鋇作為調節劑混合均勻。然后，將加入了調節劑的混合產物在700°C煅燒 得到低熱水泥活性劑。把低熱水泥活性劑粉磨，比表面積在6.5m2/g ;該低熱水泥活性劑的 礦物組成及質量百分含量如下，活性貝利特79%，C12A7 8%，C4AF11.5%，CaO1.5%。將 粉磨后的低熱水泥活性劑均勻摻入低熱水泥中，摻加的活性劑占摻后總質量的5%。
[0023] 表1為低熱水泥摻入實施案例1的活性劑前后的性能參數。
[0024] 表 1
[0025]
[0026] 由表1可知，現有的普通低熱水泥在摻入本發明的活性劑后能滿足42. 5等級水泥 的各項應用性能，說明本發明實施例的活性劑可以明顯提高低熱水泥的活性，并且采用工 業廢渣制得，在成本上有明顯優勢，并滿足市場需要。
[0027] 實施例2
[0028] 將氫氧化鈣（CaO含量為54% )作為鈣質供體，稻殼灰（SiO2含量為60% )為無 定形氧化硅供體，并控制Ca/Si的摩爾比為2. 5,將氫氧化鈣和稻殼灰混合，經水熱合成處 理4h，水熱合成處理期間控制溫度為150°C、壓力為0. 5MPa，然后將水熱合成產物添加1% 硅酸鈉作為調節劑混合均勻。然后，將加入了調節劑的混合產物在800°C煅燒得到低熱水泥 活性劑。把低熱水泥活性劑粉磨，比表面積為4. 3m2/g。該低熱水泥活性劑的礦物組成及質 量百分含量如下，活性貝利特86%，C12A7 7%，C4AF6%，CaO1%。
[0029] 對比例1
[0030] 與實施例2不同僅在于煅燒溫度為IlOOtC。得到的水泥活性劑粉磨，比表面積為 I. 9m2/g〇
[0031] 將實施例2和對比例1的水泥活性劑分別均勻摻入同一型號的低熱水泥中，摻加 的活性劑分別占摻后總質量的5%。低熱水泥摻入實施例2和對比例1的活性劑前后的性 能參數見表2。
[0032] 表2為低熱水泥摻入活性劑前后的性能參數。
[0033] 表 2
[0034]
[0035] 由表2可知，現有的普通低熱水泥在摻入本發明的活性劑后能滿足42. 5等級水泥 的各項應用性能，說明本發明實施例的活性劑可以明顯提高低熱水泥的活性，并且采用工 業廢渣制得，在成本上有明顯優勢，并滿足市場需要。并且較對比例1獲得的活性劑的活化 效果好。
[0036] 本發明實施例中活性貝利特包括a-C2S、a' -C2S和活性P-C2S。是高溫穩定存 在的晶型，具有較高的膠凝性；其中P型活性一般相對較低，本發明實施例中由產物顆粒 較小，比表面積大，晶體結晶度差等諸多原因使得P型活性較高。
[0037] 本發明通過鈣質供體和無定形氧化硅供體進行水熱合成處理，從而獲得低熱水泥 活性劑，并改善了低熱水泥的水化活性，并可大量利用活性鈣質、活性硅鋁質工業廢渣，實 現節能減排。解決了工業廢渣的大量排放，占用大量自然土地資源等問題。提高了工業廢 渣利用率。
[0038] 以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應 涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為 準。
【主權項】
1. 低熱水泥活性劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 將鈣質供體和無定形氧化硅供體混合進行水熱合成處理，其中鈣質供體提供的鈣和無 定形氧化硅供體提供的硅的摩爾比為1. 3~2. 5,將水熱合成處理所得產物與調節劑混合 均勻煅燒得到低熱水泥活性劑。2. 根據權利要求1所述的低熱水泥活性劑的制備方法，其特征在于，所述煅燒溫度為 600 ~800。。。3. 根據權利要求1所述的低熱水泥活性劑的制備方法，其特征在于，所述低熱水泥活 性劑的比表面積為4~8m2/g。4. 根據權利要求1所述的低熱水泥活性劑的制備方法，其特征在于，所述鈣質供體為 石灰、氫氧化鈣、消石灰、煅燒生料和石灰石廢石中的一種或多種的任意組合。5. 根據權利要求1所述的低熱水泥活性劑的制備方法，其特征在于，所述無定形氧化 硅供體為硅膠、硅藻土、白炭黑、稻殼灰和活性硅鋁質工業廢渣中的一種或多種的任意組 合；所述活性硅鋁質工業廢渣包括粉煤灰、固硫灰渣、銅渣選銅尾礦、銅尾礦和硅灰。6. 根據權利要求1所述的低熱水泥活性劑的制備方法，其特征在于，水熱合成處理的 溫度為90~300 °C，壓力為0· 1~8. OMPa。7. 根據權利要求1所述的低熱水泥活性劑的制備方法，其特征在于，所述調節劑為硫 酸鈉、硅酸鈉、木質素系表面活性劑、硫酸鉀、硅酸鋇、鉻酸鈉和氧化硼中的一種或多種的任 意組合。8. 低熱水泥活性劑，其特征在于，其由權利要求1-7任一項所述的制備方法制備而成。9. 根據權利要求8所述的低熱水泥活性劑，其特征在于，所述活性劑由如下質量百分 含量的礦物組成： 活性貝利特 73-90%； Ci2A7 4^12%；： C4AF 4~13%;: CaO 0-2% c10. 根據權利要求9所述的低熱水泥活性劑的制備方法，其特征在于，所述活性貝利特 包括活性 a -C2S、a ' -C2S 和 β _C2S。11. 權利要求8-10任一項所述的低熱水泥活性劑在提高低熱水泥水活化性中的應用， 所述活性劑摻入低熱水泥中，摻入低熱水泥中的活性劑的質量百分含量為1-20 %。
【專利摘要】本發明公開了一種低熱水泥活性劑及其制備方法和應用，涉及低熱水泥技術領域，其中低熱水泥活性劑的制備方法包括如下步驟：將鈣質供體和無定形氧化硅供體混合進行水熱合成處理，其中鈣質供體提供的鈣和無定形氧化硅供體提供的硅的摩爾比為1.3～2.5，將水熱合成處理所得產物與調節劑混合均勻煅燒得到低熱水泥活性劑。本發明能夠提高低熱水泥的水化活性。
【IPC分類】C04B22/06, C04B22/10, C04B28/00
【公開號】CN105174771
【申請號】
【發明人】劉姚君, 汪瀾
【申請人】中國建筑材料科學研究總院
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月7日