新型白色混凝土膨胀剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及特种水泥技术领域，尤其是提供一种新型白色混凝土膨胀剂及其制备方法。


背景技术：

2.膨胀剂用于混凝土工程已经有几十年的历史了，主要目的是解决混凝土收缩裂纹的问题。较为常见的膨胀剂材料是混凝土膨胀剂，混凝土在硬化过程中，常因为干缩、冷缩和化学收缩引起混凝土出现不同程度的收缩而造成开裂。在混凝土中掺加膨胀剂可以在一定程度上补偿混凝土的收缩值，防止混凝土出现收缩开裂，从而改善混凝土的力学性能和耐久性能。随着高性能混凝土的广泛使用，以及超长无缝施工技术的广泛运用，混凝土的结构自防水得到高度重视，由于混凝土膨胀剂是配制抗裂防水混凝土的重要材料，因此在结构防水工程、大坝工程、地下工程和道路工程等领域获得广泛应用。
3.近年来，随着装饰混凝土在建筑装饰工程中的广泛应用，各种混凝土建筑结构部件和装饰部件如屋面板、墙面板、地面板、挑窗以及城市家具等通常采用白色和彩色混凝土材料，在装饰混凝土中掺加传统的混凝土膨胀剂虽然可以补偿收缩，但无法保证混凝土装饰色彩要求。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的是提供一种新型白色混凝土膨胀剂的制备方法，旨在满足市场需求的装饰混凝土即要能解决收缩裂纹问题、又要能解决色彩装饰性要求的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.第一方面，本发明提供了一种新型白色混凝土膨胀剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
7.s1、将石灰质原料、石膏、铝质原料和调整剂计量配合后粉磨，得到膨胀剂生料；
8.s2、将膨胀剂生料高温煅烧，得到出窑熟料；
9.s3、对出窑熟料进行急速冷却，并冷却到100℃以下，得到膨胀剂熟料；
10.s4、将膨胀剂熟料掺入稳定剂并粉磨，得到白色混凝土膨胀剂。
11.本发明的有益效果：本发明通过对石灰质原料、石膏、铝质原料和调整剂计量配比后粉磨得到生料，将膨胀剂生料喂入煅烧炉中高温煅烧得到出窑熟料，再将出窑熟料进行急速冷却并冷却到100℃以下得到铝酸盐熟料，最后对铝酸盐熟料粉磨，即可得到新型白色混凝土膨胀剂。本发明采用调整剂的作用是调整物料的最低共熔点温度，扩大烧结温度范围，防止硫的高温逃逸，同时可促进烧结和降低能耗。采用本发明所示的原料并以上述制备方法制备即能够得到具有高白度的白色混凝土膨胀剂，从而可以补偿收缩和满足装饰色彩要求。
12.优选地，所述步骤s1中，石灰质原料、石膏、铝质原料和调整剂的配比如下：
13.石灰质原料60～80份，石膏20～35份，铝质原料1～7份，调整剂2～7份；
14.其中，所述石灰质原料包括石灰石、白垩、贝壳、电石渣、生石灰的一种或多种复合；
15.所述石膏包括天然二水石膏、无水石膏、脱硫石膏、模具石膏的一种或多种复合；
16.所述铝质原料包括铝矾土、氧化铝、氢氧化铝、铝灰的一种或多种复合；
17.所述调整剂包括萤石、重晶石、冰晶石的一种或多种复合。
18.优选地，所述步骤s1中，将石灰质原料、石膏、铝质原料和调整剂计量配合后粉磨至细度为80μm方孔筛筛余≤10％。
19.优选地，所述步骤s2中，高温煅烧的具体方法包括，
20.将膨胀剂生料喂入煅烧窑中，且在1200℃～1450℃的温度环境下煅烧30min～60min。其中，煅烧窑可以使用回转窑、立窑、辊道窑、隧道窑、电炉窑等。
21.优选地，高温煅烧时，所采用的燃料包括石油焦、生物质燃料、重油、无烟煤、烟煤等。
22.优选地，所述步骤s3中，对出窑熟料进行冷却的具体方法包括，利用冷却机对出窑熟料进行急速冷却冷却。所述冷却机包括篦式冷却机和单筒冷却机。
23.优选地，所述步骤s4中，膨胀剂熟料和稳定剂的配比如下：
24.膨胀剂熟料80～90％，稳定剂10～20％；
25.其中，所述稳定剂包括白石粉、白色矿粉、煅烧高岭土、锂渣的一种或多种复合。
26.优选地，所述步骤s4中，将膨胀剂熟料掺入稳定剂并粉磨至比表面积为350～600m2/kg。
27.第二方面，本发明还提供了一种如上述的新型白色混凝土膨胀剂的制备方法所制得的新型白色混凝土膨胀剂；
28.所述白色混凝土膨胀剂包括膨胀剂熟料和稳定剂，所述膨胀剂熟料和所述稳定剂的配比如下：
29.膨胀剂熟料80～90％，稳定剂10～20％；
30.其中，所述稳定剂包括白石粉、白色矿粉、煅烧高岭土、锂渣的一种或多种复合。
31.优选地，所述膨胀剂熟料由膨胀剂生料制得，所述膨胀剂生料包括如下配比的下列组分：
32.石灰质原料60～80份，石膏20～35份，铝质原料1～7份，调整剂2～7份；
33.其中，所述石灰质原料包括石灰石、白垩、贝壳、电石渣、生石灰的一种或多种复合；
34.所述石膏包括天然二水石膏、无水石膏、脱硫石膏、模具石膏的一种或多种复合；
35.所述铝质原料包括铝矾土、氧化铝、氢氧化铝、铝灰的一种或多种复合；
36.所述调整剂包括萤石、重晶石、冰晶石的一种或多种复合。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本发明实施例提供的新型白色混凝土膨胀剂的制备方法的制备工艺流程图。
具体实施方式
39.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
42.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.近年来，随着装饰混凝土在建筑装饰工程中的广泛应用，各种混凝土建筑结构部件和装饰部件如屋面板、墙面板、地面板、挑窗以及城市家具等通常采用白色和彩色混凝土材料，在装饰混凝土中掺加传统的混凝土膨胀剂虽然可以补偿收缩，但无法保证混凝土装饰色彩要求。
44.请参考图1，针对于上述的技术问题，第一方面，本发明提供了一种新型白色混凝土膨胀剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
45.s1、将石灰质原料、石膏、铝质原料和调整剂计量配合后粉磨，得到膨胀剂生料；
46.s2、将膨胀剂生料高温煅烧，得到出窑熟料；
47.s3、对出窑熟料进行急速冷却，并冷却到100℃以下，得到膨胀剂熟料；
48.s4、将膨胀剂熟料掺入稳定剂并粉磨，得到白色混凝土膨胀剂。
49.本发明通过对石灰质原料、石膏、铝质原料和调整剂计量配比后粉磨得到生料，将膨胀剂生料喂入煅烧炉中高温煅烧得到出窑熟料，再将出窑熟料进行急速冷却并冷却到100℃以下得到铝酸盐熟料，最后对铝酸盐熟料粉磨，即可得到新型白色混凝土膨胀剂。本发明采用调整剂的作用是调整物料的最低共熔点温度，扩大烧结温度范围，防止硫的高温逃逸，同时可促进烧结和降低能耗。采用本发明所示的原料并以上述制备方法制备即能够得到具有高白度的白色混凝土膨胀剂，从而可以补偿收缩和满足装饰色彩要求。
50.优选地，所述步骤s1中，石灰质原料、石膏、铝质原料和调整剂的配比如下：
51.石灰质原料60～80份，石膏20～35份，铝质原料1～7份，调整剂2～7份；
52.其中，所述石灰质原料包括石灰石、白垩、贝壳、电石渣、生石灰的一种或多种复合；石灰石、白垩、贝壳、电石渣和生石灰，需按上述的配比折算成caco3的份数；
53.所述石膏包括天然二水石膏、无水石膏、脱硫石膏、模具石膏的一种或多种复合；
54.所述铝质原料包括铝矾土、氧化铝、氢氧化铝、铝灰的一种或多种复合；
55.所述调整剂包括萤石、重晶石、冰晶石的一种或多种复合。
56.优选地，所述步骤s1中，将石灰质原料、石膏、铝质原料和调整剂计量配合后粉磨至细度为80μm方孔筛筛余≤10％，以得到膨胀剂生料。上述的粉磨操作可以采用磨机，将石灰质原料、石膏、铝质原料和调整剂计量配合后喂入磨机粉磨；其中，磨机可以采用球磨机、辊磨机、棒磨机、挤压机等。
57.优选地，所述步骤s2中，高温煅烧的具体方法包括，
58.将膨胀剂生料喂入煅烧窑中，且在1200℃～1450℃的温度环境下煅烧30min～60min。其中，煅烧窑可以使用回转窑、立窑、辊道窑、隧道窑、电炉窑等。
59.优选地，高温煅烧时，所采用的燃料包括石油焦、生物质燃料、重油、无烟煤、烟煤等。石油焦和生物质燃料的作用是利用石油焦的低灰分特点，防止铁的污染，保证产品白度，同时可以为原料提供硫元素。而生物质燃料可以改善石油焦的燃烧特性。
60.优选地，所述步骤s3中，对出窑熟料进行冷却的具体方法包括，利用冷却机对出窑熟料进行急速冷却。上述的冷却机可以使用篦式冷却机、单筒冷却机等，利用篦式冷却机、单筒冷却机对出窑熟料进行急速冷却。
61.优选地，所述步骤s4中，膨胀剂熟料和稳定剂的配比如下：
62.膨胀剂熟料80～90％，稳定剂10～20％；
63.其中，所述稳定剂包括白石粉、白色矿粉、煅烧高岭土、锂渣的一种或多种复合。
64.优选地，所述步骤s4中，将膨胀剂熟料掺入稳定剂并粉磨至比表面积为350～600m2/kg。
65.第二方面，本发明还提供了一种如上述的新型白色混凝土膨胀剂的制备方法所制得的新型白色混凝土膨胀剂；
66.所述白色混凝土膨胀剂包括膨胀剂熟料和稳定剂，所述膨胀剂熟料和所述稳定剂的配比如下：
67.膨胀剂熟料80～90％，稳定剂10～20％；
68.其中，所述稳定剂包括白石粉、白色矿粉、煅烧高岭土、锂渣的一种或多种复合。具体地，上述的白石粉可以是石灰石或白云石粉，上述的白色矿粉可以是高炉矿渣粉，上述的锂渣可以是锂云母提锂渣。
69.优选地，所述膨胀剂熟料由膨胀剂生料制得，所述膨胀剂生料包括如下配比的下列组分：
70.石灰质原料60～80份，石膏20～35份，铝质原料1～7份，调整剂2～7份；
71.其中，所述石灰质原料包括石灰石、白垩、贝壳、电石渣、生石灰的一种或多种复合；
72.所述石膏包括天然二水石膏、无水石膏、脱硫石膏、模具石膏的一种或多种复合；
73.所述铝质原料包括铝矾土、氧化铝、氢氧化铝、铝灰的一种或多种复合；
74.所述调整剂包括萤石、重晶石、冰晶石的一种或多种复合。
75.实施例1
76.本实施例中，本发明提供了一种新型白色混凝土膨胀剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
77.s1、将石灰质原料、石膏、铝质原料和调整剂计量配比：石灰石(cao≥50％)70份，天然二水石膏23份，铝矾土(al2o3≥65％)4份，萤石1份，重晶石2份。将上述的原料计量配合后喂入球磨机粉磨至80μm方孔筛筛余≤10％，制成膨胀剂生料。
78.s2、将膨胀剂生料喂入ф2.7
×
42m带五级旋风预热器回转窑煅烧，得到出窑熟料；回转窑煅烧采用石油焦和生物质燃料(稻壳)复合燃料，石油焦和稻壳两种燃料配合比为为8∶2；烧成温度控制在1350℃，回转窑内停留时间45min～50min。
79.s3、出窑熟料在单筒冷却机中冷却到100℃下，得到膨胀剂熟料。
80.s4、将上述出窑熟料与稳定剂(白石粉和白色矿粉)在ф2.2
×
9m球磨机中共同粉磨至比表面积450m2/kg得到膨胀剂产品。熟料与稳定剂的配合比为：熟料80％，白石粉10％，白色矿粉10％。
81.实施例2
82.本实施例中，本发明提供了一种新型白色混凝土膨胀剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
83.s1、将石灰质原料、石膏、铝质原料和调整剂计量配比：石灰石(cao≥50％)75份，天然二水石膏8份，模具石膏10份，铝矾土(al2o3≥65％)4份，冰晶石1份，重晶石2份。将上述的原料计量配合后喂入球磨机粉磨至80μm方孔筛筛余≤10％，制成膨胀剂生料。
84.s2、将膨胀剂生料喂入ф2.7
×
42m带五级旋风预热器回转窑煅烧，得到出窑熟料；回转窑煅烧采用石油焦和生物质燃料(稻壳)复合燃料，石油焦和稻壳两种燃料配合比为为8∶2；烧成温度控制在1350℃，回转窑内停留时间45min～50min。
85.s3、出窑熟料在单筒冷却机中冷却到100℃下，得到膨胀剂熟料。
86.s4、将上述出窑熟料与稳定剂(白石粉和白色矿粉)在ф2.2
×
9m球磨机中共同粉磨至比表面积450m2/kg得到膨胀剂产品。熟料与稳定剂的配合比为：熟料80％，煅烧高岭土10％，白色矿粉10％。
87.实施例3
88.本实施例中，本发明提供了一种新型白色混凝土膨胀剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
89.s1、将石灰质原料、石膏、铝质原料和调整剂计量配比：生石灰65份，天然二水石膏15份，模具石膏13，铝矾土(al2o3≥65％)5份，重晶石2份。将上述的原料计量配合后喂入球磨机粉磨至80μm方孔筛筛余≤10％，制成膨胀剂生料。
90.s2、将膨胀剂生料喂入ф2.7
×
42m带五级旋风预热器回转窑煅烧，得到出窑熟料；回转窑煅烧采用石油焦和生物质燃料(稻壳)复合燃料，石油焦和稻壳两种燃料配合比为为8∶2；烧成温度控制在1350℃，回转窑内停留时间45min～50min。
91.s3、出窑熟料在单筒冷却机中冷却到100℃下，得到膨胀剂熟料。
92.s4、将上述出窑熟料与稳定剂(白石粉和白色矿粉)在ф2.2
×
9m球磨机中共同粉磨至比表面积450m2/kg得到膨胀剂产品。熟料与稳定剂的配合比为：熟料80％，白色矿粉12％，锂渣8％。
93.上述三个实施例所制备产品的性能检测结果见表1。
94.表1.实施例制备的白色膨胀产品的性能指标
95.性能指标实施例1实施例2实施例3白度878887水中7d限制膨胀率0.16％0.17％0.15％空气中21d限制膨胀率-0.008-0.003-0.01
96.由表1可见，采用本发明所提供的新型白色混凝土膨胀剂的制备方法所制得的白色混凝土膨胀剂具有很高的白度，且限制膨胀率指标符合gb23439-2009的要求。满足市场需求的装饰混凝土即要能解决收缩裂纹问题、又要能解决色彩装饰性要求的问题。
97.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。