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高活性偏高嶺土簡介

發布時間:2017-08-02

本公司生產的高活性偏高嶺土。其技術是引進河南理工大學資源環保係李凱琦教授曆經六年時間潛心研究成功的。利用此技術在本公司的半懸浮連續煆燒生產線上生產出來的偏高嶺土,其活性達到進口同類產品水平。某些指標甚至比進口產品優秀。該產品可廣泛地應用於水泥行業作高標準水泥功能添加劑及混凝土行業作高標準混凝土添加劑,其主要功能是提高混凝土的各項質量指標,延長混凝土構件的壽命,是大型建築物、關鍵工程提高設計壽命,減少質量事故的重要功能應用材料。以下進行簡單介紹。

高性能混凝土(High performance concrete,簡稱HPC)的出現,為開發和利用包括工業廢渣在內的礦物材料提供了廣闊的前景。HPC是用優質矽酸鹽水泥、優質輔助膠凝材料及高效減水劑、砂、石子等配製成。目前常用的輔助膠凝材料有矽灰、超細狀態的礦渣(粉煤灰、天然沸石)等。輔助膠凝材料(Suplementary cementing matedals——SCM分),在現代混凝土工程建設中占有非常重要的地位。

高嶺土用途廣泛,是陶瓷工業的主要原料,在造紙工業上用作填料和遮光劑;應用於耐火材料、油漆、塑料、橡膠等行業。在水泥工業生產中,利用黏土原料中高嶺土脫水後形成的偏高嶺土與碳酸鈣分解出的氧化鈣形成水硬性很高的矽酸鈣礦物。目前,經過研究人員的努力,又開發了偏高嶺土新的用途,即作為高活性輔助膠凝材料直接用於水泥生產和現代混凝土材料中。偏高嶺土在水泥和混凝土中的作用可概括為如下:抑製鋁酸鹽水泥水化產生的轉化等,從而在總體上提高混凝土的而久性(壽命)。另外,偏高嶺土還可以用來製造地聚合物材料。

偏高嶺土的製備與活性來源

高嶺土(Al2O32SiO22H2O-AS2H2)經過適當的煆燒脫水後成為偏高嶺土(AS2)。在煆燒過程中,100——800℃高嶺土失去吸附水,400~1000℃失去結晶水發生脫水反應。脫水後高嶺土的結構處於一種無定形的不穩定狀態,由於其成分是能與Ca(OH)2反應的SiO2Al2O3,因而此時的偏高嶺土具有很高的火山灰活性。若原料經過精選,再經過特殊加工處理,則可製成高活性偏高嶺土(High Reactivity Metakaolin——HRM)。但是,如果煆燒溫度超過一定的限度後,就會形成莫來石晶體,這時稱之為“死燒”,就會失去水化活性。一般來說,材料火山灰活性的大小在標準條件下是按材料對Ca(OH)2吸收值大小來衡量的。

偏高嶺作為新一代的SCM,用於製備混凝土可顯著提高混凝土的物理力學性能及耐久性能,在多方麵優於用矽灰配製的混凝土。此前矽灰一直是應用效果最好的SCM,但是,由於矽灰是冶金工業收集下采的一種工業副產物,其產量和質量都不太穩定,目前產量很少,市場供應根本不能滿足日益增長的高標準工程建設需要,因而偏高嶺土被視為是替代矽灰的新一代輔助膠凝材料(以下稱HRM)。

偏高嶺土在水泥與混凝土中的應用

偏高嶺土可廣泛用於高強、高性能混凝土及輕質混凝土、預應力混凝土、纖維水泥混凝土製品等。

由偏高嶺土作用輔助材料而製成的混凝土,在強度、抗滲性、抗議C1-滲性、抗蝕性等方麵均超過矽灰。作為摻合料用時是在攪拌時加入,作為混和材時可與水泥料共同粉磨。偏高嶺土在水泥、混凝土中的作用主要體現為:

1、作為水泥、混凝土強度的促進劑。

偏高嶺土由活性SiO2Al2O3組成,在水泥水化早期可提供活性Al2O3,使得早期水化中就形成足夠多的鈣礬石針狀晶體而導致形成凝聚結構,因而可相對縮短水泥的凝結時間。例如用於噴射水泥和泡沫混凝土中,以便在早期形成結構。偏高嶺土中的SiO2Al2O3可吸收水泥水化出的氫氧化鈣生成二次C-S-H和具有膠凝性質的C2ASH8,從而提高了水泥、混凝土的強度。

根據AG亚游集团近年以來的研究,在矽酸鹽水泥中摻入10%的偏高嶺土,28天時可使水泥強度提高約10個兆帕;同樣的摻量可使混凝土28天抗壓強度提高20%,這與國外的許多研究結果是一致的。

2、作為抑製堿骨料反應的抑製劑。

抑製堿骨料反應引起的混凝土破壞是世界混凝土界高度重視的問題。我國近年來對此進行了研究。目前,抑製與消除堿骨料反應的措施主要從以下幾個方麵進行考慮:使用非活性骨料;減少水泥及混凝土中的堿含量;使用外加材料。

使用非活性骨料是抑製堿骨料反應有效和安全的措施。但是,受骨料資源的影響,這種方法的實際應用是有限的。

減少水泥及混凝土中的堿含量是防止混凝土堿骨料反應的最根本措施。但是我國的水泥(特別是北方的水泥)一般具有近期不可能使之降低到高科技水平。這是由於水泥原料的成分具有局限性,再加上受到生產工藝條件的限製。這種狀況恐怕還要持續相當長一段時間。雖然有個別企業已生產出低堿水泥,但大多數企業的水泥產品堿含量還是比較高,而且,混凝土在攪拌過程中經常加入含堿的外加劑,因而混凝土中的堿含量還要提高。高的堿含量為堿骨料反應留下了隱患。

堿骨料反應是水泥中的堿與活性骨料發生反應,生成膨脹產物致使混凝土開裂與破壞,我國許多建築物的破壞都是由堿骨料反應所致,如北京的三元立交橋、西直門立交橋等。偏高嶺土是一種堿骨反應的抑製材料。因為偏高嶺土中溶出的矽氧四麵體成為吸附堿離子的活性中心,水化成為石灰--絡合物及C-S-H、水化鋁酸鈣。一般情況下,加入20%仿高嶺土便可有效地抑製混凝土堿骨料反應。即使把水泥含堿量增加至2.5%Na2O)當量(甚至是5.0% Na2O當量)的超高堿量,偏高嶺土取代量為30%,仍可有效地抑製堿骨料反應。因此,用偏高嶺土作原料可製備無堿害水泥。國外為此也出現了消除混凝土堿骨料反應的水泥(專利技術)。

3、防止混凝土的粉化。

混凝土的風化有一次粉化和二次粉化。一次粉化發生在混凝土養護期間,由於泌水作用,水分上升至混凝土表麵,水分蒸發後就留下細小的Ca(OH)2晶體,這些Ca(OH)2晶體與空氣中的CO2發生反應成碳酸鈣留在混凝土表麵的縫隙中。二次粉化發生在混凝土硬化後,由於水分的運動,把混凝土內部的可溶Ca(OH)2帶到了表麵,從而在表麵縫隙中形成了碳酸鈣顆粒。

HRM能夠消除一次風化和二次風化的現象。因為HRM有強烈的吸水傾向,保水性好,因而不會發生泌水現象;更主要的事HRM具有強烈地吸收Ca(OH)2的能力,這樣就消除了風化的根源。研究表明加入20%HRM在反應14天後體係中的Ca(OH)2已基本上被消除了。

4、作為高性能混凝土自收縮的抑製劑。

混凝土的自收縮不是因失水而收縮,而是因為水泥水化引起內部濕度降低而產生,它的產生並不引起混凝土重量的變化,但成為混凝土早期裂紋的主要原因。自收縮產生兩種裂紋,一是混凝土的表麵裂紋,二是水泥漿體與骨料之間的微裂紋,裂紋的出現必然影響混凝土的長期性能。研究表明,偏高嶺可以減緩混凝土早期出現的自動收縮,從而改善混凝土的長期性能。

5、抑製鋁酸鹽水泥水化產物的相轉變。

通常條件下鋁酸鹽水泥產物為六方片狀晶體CAH10CAHI8,是介穩相。隨著時間延長及溫度的升高,上述產物逐步轉變成穩定的立方晶體C3AH6,使得固相體積大幅度減少、孔隙增加,強度顯著降低,因而鋁酸鹽水泥不能用於結構材料。根據研究,加入偏高嶺土可有效地防止這種轉化的生產,從而保持強度不發生倒縮。

6、提高混凝土的密度及強度

由於水泥公業中粉磨細度一般控製在200~250目左右,水泥粒子的粒徑較大。因而在粒子與粒子之間存在空隙,從而影響混凝土的密度及強度。偏高領土的粒徑中小於2um的占70%左右(小於2um相當於6000目以上),小於5um的占90%以上,這些細小的粒子可以填充在水泥粒子的空隙中,從而提高了混凝土的密度及強度。並大大減弱了混凝土的自然呼吸功能,從而是混凝土的壽命得以大大提高。

本公司生產的偏高嶺土產品有YH-1YH-2YH-3YH-4YH-5 五個型號,並且還有新的型號在試製當中。

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