本发明属于土木工程材料领域，尤其涉及一种电石渣基微膨胀剂及其制备方法。
背景技术：
现有膨胀剂有许多品种，大多数品种以钙矾石为膨胀源，属于硫铝酸钙类膨胀剂，不具有持续的微膨胀性，而且采用高品位的矿物原料、生产工艺技术复杂和高温煅烧难度较大等原因，生产成本普遍较高。
本发明的电石渣基微膨胀剂具有较为持续的膨胀效果，用于水泥基胶凝材料(含混凝土)，在凝结硬化过程中可产生微膨胀，补偿收缩。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种电石渣基微膨胀剂及其制备方法,以解决现有膨胀剂不具有较为持续的膨胀性的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：
电石渣基微膨胀剂，包括如下重量份的原料：
电石渣733份，煤矸石131份，粉煤灰91份，脱硫石膏30份，蔗糖5份，聚乳酸10份。
进一步，所述电石渣、煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏过200目方孔筛，筛余量小于5％。
进一步，所述电石渣为乌兰察布市所产电石渣；所述煤矸石为鄂尔多斯地区所产高铝煤矸石；所述粉煤灰为鄂尔多斯地区所产固废；所述脱硫石膏为鄂尔多斯地区电厂所产固废。
进一步，所述电石渣中cao含量为69％，烧失量为30％，所述煤矸石中al2o3和sio2含量为82％，烧失量为17％；所述粉煤灰al2o3和sio2含量为60％，烧失量为35％；所述脱硫石膏中so3含量为54％；蔗糖主要成分为c12h22o11纯度为99.4％。
当膨胀剂加入到水泥基材料中时，cao、caso4、al2o3、sio2和水泥水化所产生的caoh会发生以下化学反应：
[反应式1]
cao+h2o→2caoh
[反应式2]
al2o3+3ca(oh)2+3caso4+29h2o→3(cao·al2o3·3caso4·32h2o)
电石渣主要提供cao，是膨胀剂的主要成分，它与水发生反应生成具有膨胀性的caoh；煤矸石主要提供al2o3，煤矸石在经过高温活化后，其中所含的具有活性的al2o3会与caso4以及caoh发生反应生成具有膨胀性的钙矾石；粉煤灰主要提供al2o3，在水化过程中它不但可以生成具有微膨胀性的钙矾石，而且它在胶凝材料中起到微集料效应，提高胶凝材料体系的密实性；脱硫石膏主要提供caso4，在碱激发过程中可以与al2o3、ca(oh)2、h2o发生反应生成具有膨胀性的钙矾石；蔗糖要作用是调控电石渣的水化速度，防止水化过快导致体系出现微裂缝而影响其强度；聚乳酸主要作用是延迟cao水化的时间，防止cao在水化初期就发生剧烈水化反应生成大量具有膨胀性的ca(oh)2。
电石渣基微膨胀剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备微膨胀剂所需材料配比为：电石渣733份、煤矸石131份、粉煤灰91份、脱硫石膏30份、蔗糖5份，聚乳酸10份。
(2)材料预处理：利用行星球磨机对电石渣、煤矸石进行球磨，过200目方孔筛，筛余量＜5％；粉煤灰过200目方孔筛，筛余量＜5％；脱硫石膏过325目方孔筛，筛余量＜5％；将上述材料置于鼓风干燥箱中烘干24h,烘干温度为105℃，密封保存备用。
(3)电石渣煅烧：将预处理的电石渣置于高温炉内，并以5℃/min的升温速率将炉温升至910℃，在910℃下煅烧60min，然后将电石渣取出，在空气中冷却至室温，密封保存防止受潮。
(4)煤矸石煅烧：将预处理的煤矸石置于高温炉中，以5℃/min的升温速率将炉温升至800℃并保温煅烧60min，然后将煤矸石取出，在空气中冷却至室温，密封保存。
(5)将蔗糖与水以1:2的配比进行混合，充分搅拌将蔗糖溶解。然后将电石渣置于混合搅拌其中，混合搅拌器的参数为：容器φ120cm,旋转次数为300次/min，旋转行程为100mm，振动次数为150次/min，震动高度为40mm；电石渣置于混合搅拌器后将蔗糖溶液以喷雾的形式均匀的洒在电石渣上，使电石渣与蔗糖溶液充分混合，使蔗糖溶液充分地将电石渣包裹；将混合好的电石渣置于鼓风干燥箱中进行烘干备用。
(6)将聚乳酸溶于二氯甲烷中，配比为1:4；将上述经过裹糖的电石渣置于混合搅拌器中，搅拌器参数为：容器φ120cm,旋转次数为300次/min，旋转行程为100mm，振动次数为150次/min，震动高度为40mm；然后以雾化形式将聚乳酸溶液均匀的喷洒在电石渣上，使聚乳酸对电石渣进行充分地包裹，利用旋转蒸发仪器于50℃下对二氯甲烷进行真空去除；将制备好的电石渣进行密封存放，防止受潮。
(7)膨胀剂的制备：将上述制备好的电石渣与煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏以733∶131∶91∶30的配比进行混合，再将混合材料置于物料混合搅拌机中进行充分混合，即制得膨胀剂。
本发明的一种电石渣基微膨胀剂及其制备方法，具有以下优点：
(1)具有微膨胀功能
本发明用于水泥基胶凝材料(含混凝土)时具有较好的微膨胀性，在聚乳酸和蔗糖的复合调控作用下，可使微膨胀剂在水泥基胶凝材料(含混凝土)凝结硬化过程中具有较为持续的膨胀性。
(2)造价低廉
用于该发明的主要材料是固废，和传统膨胀剂相比，该发明具有原料易得、造价低廉等优点。
(3)有效利用固废
该发明所使用的主要材料为电石渣、煤矸石、粉煤灰等工业固废，其固废使用占比可达到98％，对固废的有效利用不但可以减低产品的造价，而且还有可以效解决工业固废污染大气、土资源、水资源等一系列问题。
具体实施方式
为了更好地了解本发明，下面对本发明一种电石渣基微膨胀剂及其制备方法做进一步详细的描述。
制备1000g电石渣基微膨胀剂，所需的材料及配比如下：
电石渣733g，煤矸石131g，粉煤灰91g，脱硫石膏30g，蔗糖5g，聚乳酸10g。
电石渣、煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏过200目方孔筛，筛余量小于5％。
电石渣为乌兰察布市所产电石渣；所述煤矸石为鄂尔多斯地区所产高铝煤矸石；所述粉煤灰为鄂尔多斯地区所产固废；所述脱硫石膏为鄂尔多斯地区电厂所产固废。
电石渣中cao含量为69％，烧失量为30％，所述煤矸石中al2o3和sio2含量为82％，烧失量为17％；所述粉煤灰al2o3和sio2含量为60％，烧失量为35％；所述脱硫石膏中so3含量为54％；蔗糖主要成分为c12h22o11纯度为99.4％；聚乳酸摩尔质量为10000g。
当膨胀剂加入到水泥基材料中时，cao、caso4、al2o3、sio2和水泥水化所产生的caoh会发生以下化学反应：
[反应式1]
cao+h2o→2caoh
[反应式2]
al2o3+3ca(oh)2+3caso4+29h2o→3(cao·al2o3·3caso4·32h2o)
电石渣主要提供cao，是膨胀剂的主要成分，它与水发生反应生成具有膨胀性的caoh；煤矸石主要提供al2o3，煤矸石在经过高温活化后，其中所含的具有活性的al2o3会与caso4以及caoh发生反应生成具有膨胀性的钙矾石；粉煤灰主要提供al2o3，在水化过程中它不但可以生成具有微膨胀性的钙矾石，而且它在胶凝材料中起到微集料效应，提高胶凝材料体系的密实性；脱硫石膏主要提供caso4，在碱激发过程中可以与al2o3、ca(oh)2、h2o发生反应生成具有膨胀性的钙矾石；蔗糖要作用是调控电石渣的水化速度，防止水化过快导致体系出现微裂缝而影响其强度；聚乳酸主要作用是延迟cao水化的时间，防止cao在水化初期就发生剧烈水化反应生成大量具有膨胀性的ca(oh)2。
电石渣基微膨胀剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备微膨胀剂所需材料配比为：电石渣733g，煤矸石131g，粉煤灰91g，脱硫石膏30g，蔗糖5g，聚乳酸10g。
(2)材料预处理：利用行星球磨机对电石渣、煤矸石进行球磨，过200目方孔筛，筛余量＜5％；粉煤灰过200目方孔筛，筛余量＜5％；脱硫石膏过200目方孔筛，筛余量＜5％；将上述材料置于鼓风干燥箱中烘干24h,烘干温度为105℃，密封保存备用。
(3)电石渣煅烧：将预处理的电石渣置于高温炉内，并以5℃/min的升温速率将炉温升至910℃，在910℃下煅烧60min，然后将电石渣取出，在空气中冷却至室温，密封保存防止受潮。
(4)煤矸石煅烧：将预处理的煤矸石置于高温炉中，以5℃/min的升温速率将炉温升至800℃并保温煅烧60min，然后将煤矸石取出，在空气中冷却至室温，密封保存。
(5)将蔗糖与水以1:2的配比进行混合，充分搅拌将蔗糖溶解。然后将电石渣置于混合搅拌其中，混合搅拌器的参数为：容器φ120cm,旋转次数为300次/min，旋转行程为100mm，振动次数为150次/min，震动高度为40mm；电石渣置于混合搅拌器后将蔗糖溶液以喷雾的形式均匀的洒在电石渣上，使电石渣与蔗糖溶液充分混合，使蔗糖溶液充分地将电石渣包裹；将混合好的电石渣置于鼓风干燥箱中进行烘干备用。
(6)将聚乳酸溶于二氯甲烷中，配比为1:4；将上述经过裹糖的电石渣置于混合搅拌器中，搅拌器参数为：容器φ120cm,旋转次数为300次/min，旋转行程为100mm，振动次数为150次/min，震动高度为40mm；然后以雾化形式将聚乳酸溶液均匀的喷洒在电石渣上，使聚乳酸对电石渣进行充分地包裹，利用旋转蒸发仪器于50℃下对二氯甲烷进行真空去除；将制备好的电石渣进行密封存放，防止受潮。
(7)膨胀剂的制备：将上述制备好的电石渣与煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏以733∶131∶91∶30的配比进行混合，再将混合材料置于物料混合搅拌机中进行充分混合，即制得膨胀剂。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。