[发明专利]硫铝酸钙型水泥膨胀剂及工艺

说明书

本发明涉及一种水泥膨胀剂，特别是一种利用工业废渣粉煤灰和氟石羔为原料的硫铝酸钙型水泥膨胀剂及工艺。

粉煤灰是热电厂排出的废渣，氟石羔是化工厂生产氟利昂排出的废渣，它们大量占用农田，污染环境，如何利用它们，使它们变废为室，这是目前急需解决的课题。

目前国内外各种类型的水泥膨胀剂很多，它们都是利用纯原料进行高温处理，成本高于水泥价格的1～2倍，如日本的CAS水泥膨胀剂。

本发明的目的是为了解决现有水泥膨胀剂成本过高，而提出一种利用热电厂排出的粉煤灰废渣和化工厂生产氟利昂的废渣氟石羔为原料成本低廉的硫铝酸钙型水泥膨胀剂。

本发明所谈的硫铝酸钙型水泥膨胀剂是采用热电厂排出的粉煤灰废渣和化工厂生产氟利昂的废渣氟石羔为原料经混合磨细而成的。从这两种材料来看，粉煤灰的主要成分有二氧化硅、三氧化二铝，以及少量的氧化镁、氧化锰、三氧化二铁、硫等，由于经过锻烧，其主要成分能与水泥水化硬化时起反应，生成具有较高强度的水化硅酸钙和水化铝酸钙的矿物，这种矿物在常温下形成比较缓慢，但在高温压下反应迅速，因此，粉煤灰是属于活性材料或者是低活性材料，一般来说，粉煤灰中的活性三氧化铝约占25%左右，高达30%，因此它具备了生成钙矾石的第一个条件。氟石羔是由营石和硫酸加温500～800℃反应提取冷冻剂（氟利昂）后剩下来的废渣，其主要成分是硫酸钙，以及少量未反应的营石和硫酸。

上述原材料掺入水泥混凝土中，与水泥水化时，析出的氢氧化钙胶凝起反应，生成不容于水的水化硫铝酸钙（钙矾石），其反应式为：

硫酸铝同样与水泥水化时析出的氢氧化钙胶凝反应，生成水化硫铝酸钙，其反应式为：

由以上二种原材料进行按比例组合配制，进行混合磨细即成本发明所述的硫铝酸钙型水泥膨胀剂。

本发明所述的硫铝酸钙型水泥膨胀剂适用于基本建设工程中的大体积混凝土、泵送混凝土、防水混凝土、高强预应力混凝土、设备基础灌桨的自密混凝土、水工混凝土等。

在水泥中掺入15～20%的硫铝酸钙型水泥膨胀剂，不仅可代替水泥，还能促进混凝土早强、高强，提高混凝土强度20%以上，特别是抗拉强度的提高更为显著。从混凝土的配合比来说，每m³混凝土水泥用量可以减少50kg，但强度同样达到设计标准，如以水泥价格每吨150元计算，则可节省7.5元/m³，对工程成本的降低有很大效益。除此之外还可降低水泥水化热，微膨胀，如将硫铝酸钙型水泥膨胀剂加入高热水泥中可使水泥改性成高热或中热微膨胀水泥，如加入中热水泥中可使水泥改性成中热或低热微膨胀水泥，如加入到低热水泥中可使水泥改性成低热微膨胀水泥。

硫铝酸钙型水泥膨胀剂加入水泥混凝土中，除降低混凝土的水化热外，还可使混凝土达到微膨胀或不收缩，少收缩的作用，能提高混凝土的密实抗渗能力，改善混凝土的和易性和可泵性，混凝土不离析、保水性能好。本发明解决了粉煤灰和氟石羔的污染问题，使它们变废为宝，硫铝酸钙型水泥膨胀剂原材料来源充裕，适用范围广，成本大大低于现有国内外同类产品。

本发明的具体工艺是将热电厂排出的粉煤灰废渣与化工厂生产氟利昂的废渣氟石羔碾碎后混合均匀，其中粉煤灰占60～70%重量，氟石羔占30～40%重量。