双渣双碱碱—矿渣水泥

摘要

本发明公开了用双渣双碱制成的425-525#碱—矿渣水泥。该水泥是由粒化高炉矿渣和微铬渣为基材，以含碳酸钠的坨碱和固体水玻璃为激发剂，按重量配比是粒化高炉矿渣68-79％、微铬渣5-20％、碳酸钠10.5-13.2％、固体水玻璃1.5-2.8％的比例组合而成。该发明工艺设备简单、节能降耗、成本低廉、效益显著，且具有力学性能好、防冻性能强、耐久性、抗变形性、抗钢锈耐腐蚀性和抗大气性等优点，适于各种环境下硬化，使用方便用途广泛。

说明书

本发明涉及一种组合物，特别是涉及一种由工业废渣和碱性激发剂所构成的组合物。

专利号94111000名称为碱-矿渣水泥的制备所涉及的碱-矿渣水泥是一种以炼铁高炉矿渣为主要成份，配以碱金属激发剂和氢氧化钙缓凝剂配制的。该水泥的重量百分比是矿渣92-95％，激发剂3-5％，缓凝剂2-5％。该水泥不经高温煅烧，具有早强、高强、耐磨、抗渗、耐酸碱腐蚀等优点，但其早期强度虽好而耐久性、抗大气性、防冻性和抗变形能力等都较差。

本发明的目的是要提供一种无需煅烧，不仅具有强度高、耐磨、抗渗、耐酸碱腐蚀性，而且耐久性、抗大气性、抗冻性和抗变形性均好的双渣双碱碱-矿渣水泥。

本发明的方案如下所述：该发明是由以粒化高炉矿渣与微铬渣为基材，以含碳酸钠(Na₂CO₃)的坨碱为主、固体水玻璃(Na₂SIO₄)为辅共同作为激发剂，即称“双渣双碱。按重量(以干基物料计算)配比是粒化高炉矿渣68-79％、微铬渣5-20％、碳酸钠10.5-13.2％、固体水玻璃1.5-2.8％的比例组成，本方案制成的碱_矿渣水泥为425-525^#。

下面结合附图对本发明的方案做进一步详细说明：

图1是双渣双碱碱-矿渣水泥的工艺方块图。

由图1所示的双渣双碱碱-矿渣水泥其所用物料中的粒化高炉矿渣及微铬渣均为工业废渣，其碱度系数分别为1.0-1.05及1.7-1.9，并要求微铬渣细度在0.08No筛筛余在7％以下。含碳酸钠的坨碱系天然碱经粗加工形成的初级产品，该坨碱不含有对水泥有害的成份(如CL-离子等)，其中碳酸钠约占40％，结晶水约占60％，而固体水玻璃是油脂化工的付产品之一，主要成份是硅酸钠(Na₂SIO₄)，其模数为1.0-1.5。在所述四种物料中，高炉矿渣∶微铬渣＝85.5％∶14.5％，总用碱量为两种矿渣用量的13.7％，其中含碳酸钠的坨碱12％；固体水玻璃1.7％。换算成最终的干基物料配比是粒化高炉矿渣∶微铬渣∶碳酸钠(Na₂CO₃)∶固体水玻璃＝75％∶13％∶10.5％∶1.5％。由于粒化高炉矿渣和坨碱含有水份，首先必须将含有水份的两种物料进行烘干且同时进行，即混合烘干。混合比可由粒化高炉矿渣与坨碱的干态混合比75％∶10.5％换算成湿态混合比为78％∶22％的比例投料，经混合湿料、烘干变成混合干料。再将混合干料、微铬渣、固体水玻璃分别送至磨头仓，并按85.5％∶13％∶1.5％的配比通过喂料装置控制计量，然后投入球磨机粉磨后即为本发明的双渣双碱碱-矿渣水泥。该水泥细度应控制在比面积4500CM²/g以上。

由于粒化高炉矿渣是一种很好的活性材料，通常生产硅酸盐水泥都用它做活性外掺剂。但其活性毕竟有限且易磨性差，本发明为了提高被激发物质也就是提高粒化高炉矿渣的活性并改善易磨性，选取了微铬渣作为它的辅助校正材料与之相匹配，收到了良好效果。不仅切实改善了易磨性并且使碱度系数从粒化高炉矿渣的1.0-1.05提高到被激发物质的1.1-1.2，从而大大提高了被激发物质的活性。这是本发明的特点之一。本发明的另一个特点是采用含碳酸钠的坨碱与固体水玻璃共同作激发剂。大量实验证明，单独选用固体水玻璃作为激发剂制成的碱-矿渣水泥，早期强度虽好但耐久性欠佳，恰恰相反，单独选用坨碱作为激发剂虽后期强度和耐久性均好，却早期强度增长缓慢，都不十分理想。将两者有机结合，共同作为激发剂使两者得到相互补偿，这样既可在保证早期强度的同时又能满足后期强度和耐久性的要求。

下表是选取不同原料配方所做出的平行、对比实验数据：

  方案  序号      水泥原料      及配合比磨  制细  度   胶砂   成型   养护 28天破型1组 自然环境 放置8年 88年开始  8年后试块    外观  (1996年)8年后各抽1组破型   I    粒化高炉矿渣        85％    工业纯碱15％比面积：4500～4600CM²/g   3组   标准   条件抗压：32.5兆帕抗折：6.2兆帕   2组     完好抗压：38.4兆帕抗折：6.8兆帕   I    粒化高炉矿渣        85％    工业纯碱13％    模数1.5固体水       玻璃2％4500～4600CM²/g   3组   标准   条件抗压：44.2兆帕抗折：8.8兆帕   2组  秃角、倒楞  表面有微裂  纹并有“反  霜”现象。抗压：42.8兆帕抗折：7.5兆帕   II    粒化高炉矿渣    75％、微铬渣    10％、工业纯碱    13％、模数1.5    固体水玻璃2％4500-4600CM²/g   3组   标准   条件抗压：48.5兆帕抗折：11.4兆帕   2组     完好抗压：60.2兆帕抗折：12.4兆帕

从上述实验数据可明显看出，第I方案8年后试块完好，抗压强度比标养28天测得结果提高了5.9MPa，抗大气性和耐久性都很好，但早期强度低，不能满足正常施工要求。第II方案早期强度好可满足正常施工要求，但8年后试块外观出现了难以置信的秃角、倒楞、表面微裂纹及“反霜”现象，且抗压强度比标养28天下降了1.4MPa，抗折强度下降了1.3MPa。第III方案无论早期强度、后期强度及耐久性均好，8年后试块外观完好，抗压强度比标养28天提高11.7MPa，抗大气性和抗压强度、抗折强度都很理想。因此第III方案系最佳方案。本发明为降低成本，以含碳酸钠(Na₂CO₃)的坨碱取代了工业纯碱。不仅如此，通过粒化高炉矿渣的单掺试验及两种矿渣的双掺对比试验结果进一步表明，在其它条件均相同的情况下，双掺的碱-矿渣水泥比单掺的碱-矿渣水泥在产品性能上有明显的改善，28天抗压强度提高4-10MPa，钢筋握裹力提高5-7MPa，抗渗性提高3-4Kg。本发明水泥的水灰比一般在0.32-0.35，初凝时间在1小时20分-2小时，终凝时间不超3小时30分，安定性合格，标养28天其抗压强度均在45-55MPa以上，抗折强度均在10-12MPa以上。与此同时且具有较强的抗冻性(冻融周期在300次以上)、抗钢锈耐腐蚀性、与钢筋的结合性(结合力为同标号硅酸盐水泥的两倍以上)、抗变形性及抗大气性等特点，不仅适于蒸养、标养，同时也适于各种自然条件下硬化。除水下工程禁用外，其它环境均可使用应用范围广泛。

综上所述，本发明与现有技术相比具有以下优点：1、可大量消化工业废渣变废为宝，保护生态环境。2、产品工艺设备简单，可降低能耗和设备投资等。因而能大幅度降低成本，有显著的经济效益。3、力学性能好，抗冻性能强，且具耐久性，尤其为产品在高寒地区的应用开辟了广阔前景，更具有实用价值。4、抗钢锈、耐腐蚀、抗变形、抗大气性强，适于各种自然环境下硬化，使用方便应用范围广。