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高活性偏高岭土简介

发布时间:2017-08-02

本公司生产的高活性偏高岭土。其技术是引进河南理工大学资源环保系李凯琦教授历经六年时间潜心研究成功的。利用此技术在本公司的半悬浮连续煅烧生产线上生产出来的偏高岭土,其活性达到进口同类产品水平。某些指标甚至比进口产品优秀。该产品可广泛地应用于水泥行业作高标准水泥功能添加剂及混凝土行业作高标准混凝土添加剂,其主要功能是提高混凝土的各项质量指标,延长混凝土构件的寿命,是大型建筑物、关键工程提高设计寿命,减少质量事故的重要功能应用材料。以下进行简单介绍。

高性能混凝土(High performance concrete,简称HPC)的出现,为开发和利用包括工业废渣在内的矿物材料提供了广阔的前景。HPC是用优质硅酸盐水泥、优质辅助胶凝材料及高效减水剂、砂、石子等配制成。目前常用的辅助胶凝材料有硅灰、超细状态的矿渣(粉煤灰、天然沸石)等。辅助胶凝材料(Suplementary cementing matedals——SCM分),在现代混凝土工程建设中占有非常重要的地位。

高岭土用途广泛,是陶瓷工业的主要原料,在造纸工业上用作填料和遮光剂;应用于耐火材料、油漆、塑料、橡胶等行业。在水泥工业生产中,利用黏土原料中高岭土脱水后形成的偏高岭土与碳酸钙分解出的氧化钙形成水硬性很高的硅酸钙矿物。目前,经过研究人员的努力,又开发了偏高岭土新的用途,即作为高活性辅助胶凝材料直接用于水泥生产和现代混凝土材料中。偏高岭土在水泥和混凝土中的作用可概括为如下:抑制铝酸盐水泥水化产生的转化等,从而在总体上提高混凝土的而久性(寿命)。另外,偏高岭土还可以用来制造地聚合物材料。

偏高岭土的制备与活性来源

高岭土(Al2O32SiO22H2O-AS2H2)经过适当的煅烧脱水后成为偏高岭土(AS2)。在煅烧过程中,100——800℃高岭土失去吸附水,400~1000℃失去结晶水发生脱水反应。脱水后高岭土的结构处于一种无定形的不稳定状态,由于其成分是能与Ca(OH)2反应的SiO2Al2O3,因而此时的偏高岭土具有很高的火山灰活性。若原料经过精选,再经过特殊加工处理,则可制成高活性偏高岭土(High Reactivity Metakaolin——HRM)。但是,如果煅烧温度超过一定的限度后,就会形成莫来石晶体,这时称之为“死烧”,就会失去水化活性。一般来说,材料火山灰活性的大小在标准条件下是按材料对Ca(OH)2吸收值大小来衡量的。

偏高岭作为新一代的SCM,用于制备混凝土可显著提高混凝土的物理力学性能及耐久性能,在多方面优于用硅灰配制的混凝土。此前硅灰一直是应用效果最好的SCM,但是,由于硅灰是冶金工业收集下采的一种工业副产物,其产量和质量都不太稳定,目前产量很少,市场供应根本不能满足日益增长的高标准工程建设需要,因而偏高岭土被视为是替代硅灰的新一代辅助胶凝材料(以下称HRM)。

偏高岭土在水泥与混凝土中的应用

偏高岭土可广泛用于高强、高性能混凝土及轻质混凝土、预应力混凝土、纤维水泥混凝土制品等。

由偏高岭土作用辅助材料而制成的混凝土,在强度、抗渗性、抗议C1-渗性、抗蚀性等方面均超过硅灰。作为掺合料用时是在搅拌时加入,作为混和材时可与水泥料共同粉磨。偏高岭土在水泥、混凝土中的作用主要体现为:

1、作为水泥、混凝土强度的促进剂。

偏高岭土由活性SiO2Al2O3组成,在水泥水化早期可提供活性Al2O3,使得早期水化中就形成足够多的钙矾石针状晶体而导致形成凝聚结构,因而可相对缩短水泥的凝结时间。例如用于喷射水泥和泡沫混凝土中,以便在早期形成结构。偏高岭土中的SiO2Al2O3可吸收水泥水化出的氢氧化钙生成二次C-S-H和具有胶凝性质的C2ASH8,从而提高了水泥、混凝土的强度。

根据我们近年以来的研究,在硅酸盐水泥中掺入10%的偏高岭土,28天时可使水泥强度提高约10个兆帕;同样的掺量可使混凝土28天抗压强度提高20%,这与国外的许多研究结果是一致的。

2、作为抑制碱骨料反应的抑制剂。

抑制碱骨料反应引起的混凝土破坏是世界混凝土界高度重视的问题。我国近年来对此进行了研究。目前,抑制与消除碱骨料反应的措施主要从以下几个方面进行考虑:使用非活性骨料;减少水泥及混凝土中的碱含量;使用外加材料。

使用非活性骨料是抑制碱骨料反应有效和安全的措施。但是,受骨料资源的影响,这种方法的实际应用是有限的。

减少水泥及混凝土中的碱含量是防止混凝土碱骨料反应的最根本措施。但是我国的水泥(特别是北方的水泥)一般具有近期不可能使之降低到高科技水平。这是由于水泥原料的成分具有局限性,再加上受到生产工艺条件的限制。这种状况恐怕还要持续相当长一段时间。虽然有个别企业已生产出低碱水泥,但大多数企业的水泥产品碱含量还是比较高,而且,混凝土在搅拌过程中经常加入含碱的外加剂,因而混凝土中的碱含量还要提高。高的碱含量为碱骨料反应留下了隐患。

碱骨料反应是水泥中的碱与活性骨料发生反应,生成膨胀产物致使混凝土开裂与破坏,我国许多建筑物的破坏都是由碱骨料反应所致,如北京的三元立交桥、西直门立交桥等。偏高岭土是一种碱骨反应的抑制材料。因为偏高岭土中溶出的硅氧四面体成为吸附碱离子的活性中心,水化成为石灰--络合物及C-S-H、水化铝酸钙。一般情况下,加入20%仿高岭土便可有效地抑制混凝土碱骨料反应。即使把水泥含碱量增加至2.5%Na2O)当量(甚至是5.0% Na2O当量)的超高碱量,偏高岭土取代量为30%,仍可有效地抑制碱骨料反应。因此,用偏高岭土作原料可制备无碱害水泥。国外为此也出现了消除混凝土碱骨料反应的水泥(专利技术)。

3、防止混凝土的粉化。

混凝土的风化有一次粉化和二次粉化。一次粉化发生在混凝土养护期间,由于泌水作用,水分上升至混凝土表面,水分蒸发后就留下细小的Ca(OH)2晶体,这些Ca(OH)2晶体与空气中的CO2发生反应成碳酸钙留在混凝土表面的缝隙中。二次粉化发生在混凝土硬化后,由于水分的运动,把混凝土内部的可溶Ca(OH)2带到了表面,从而在表面缝隙中形成了碳酸钙颗粒。

HRM能够消除一次风化和二次风化的现象。因为HRM有强烈的吸水倾向,保水性好,因而不会发生泌水现象;更主要的事HRM具有强烈地吸收Ca(OH)2的能力,这样就消除了风化的根源。研究表明加入20%HRM在反应14天后体系中的Ca(OH)2已基本上被消除了。

4、作为高性能混凝土自收缩的抑制剂。

混凝土的自收缩不是因失水而收缩,而是因为水泥水化引起内部湿度降低而产生,它的产生并不引起混凝土重量的变化,但成为混凝土早期裂纹的主要原因。自收缩产生两种裂纹,一是混凝土的表面裂纹,二是水泥浆体与骨料之间的微裂纹,裂纹的出现必然影响混凝土的长期性能。研究表明,偏高岭可以减缓混凝土早期出现的自动收缩,从而改善混凝土的长期性能。

5、抑制铝酸盐水泥水化产物的相转变。

通常条件下铝酸盐水泥产物为六方片状晶体CAH10CAHI8,是介稳相。随着时间延长及温度的升高,上述产物逐步转变成稳定的立方晶体C3AH6,使得固相体积大幅度减少、孔隙增加,强度显著降低,因而铝酸盐水泥不能用于结构材料。根据研究,加入偏高岭土可有效地防止这种转化的生产,从而保持强度不发生倒缩。

6、提高混凝土的密度及强度

由于水泥公业中粉磨细度一般控制在200~250目左右,水泥粒子的粒径较大。因而在粒子与粒子之间存在空隙,从而影响混凝土的密度及强度。偏高领土的粒径中小于2um的占70%左右(小于2um相当于6000目以上),小于5um的占90%以上,这些细小的粒子可以填充在水泥粒子的空隙中,从而提高了混凝土的密度及强度。并大大减弱了混凝土的自然呼吸功能,从而是混凝土的寿命得以大大提高。

本公司生产的偏高岭土产品有YH-1YH-2YH-3YH-4YH-5 五个型号,并且还有新的型号在试制当中。

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