[发明专利]白云石复合掺合料的制备方法及新应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种混凝土复合掺合料的制备方法，尤其是白云石复合掺合料的制备方法及新应用。 

背景技术：

众所周知，如果在混凝土拌合料中使用了白云石作为骨料，则白云石骨料会与水泥中的碱发生反应，即碱-碳酸盐反应(Alkali—carbonateriaction,)。碱-碳酸盐反应是水泥中的碱与粗集料中的白云石之间在有水的条件下发生反应,并导致混凝土局部体积膨胀，甚至会造成混凝土开裂，是造成混凝土碱骨料反应的原因之一，迄今为止，研究碱骨料反应的目的多是为了如何有效防止和抑制碱骨料反应对混凝土工程造成破坏。 

而另一方面现浇混凝土在硬化过程中，由于混凝土中水分的挥发、物理化学反应、环境温度、湿度的变化等原因，使得普通混凝土会产生较大的体积收缩、甚至会因体积收缩产生裂缝，对混凝土的承载能力、工作性能、耐久性能等产生不利影响。所以工程中通常采用适当增加配筋、降低水灰比、加强养护、掺入部分优质矿物细骨料及减缩剂、膨胀剂等方式来解决混凝土体积收缩造成的影响。虽然在一定程度上减少了混凝土的体积收缩和开裂，但依然存在成本较高塌落度损失较快等不足。 

封孝信等在硅酸盐学报2005年7期《碱碳酸盐反应的膨胀机理》中介绍“碱—碳酸盐反应（也称为去白云石化反应）机理如下： 

CaMg(CO₃)₂+2MOH=CaCO₃+Mg(OH)₂+M₂CO₃

式中，M为碱金属离子：Na+、K+、Li+ 

去白云石化反应的产物层中除了方解石和水镁石外，还有K⁺，Na⁺和CO₃^2-离子，即去白云石化反应的反应产物K⁺，Na⁺和CO₃^2-未回到孔溶液中，而是保留在产物层中占据一定的空间。因此，去白云石化反应产物所占据的空间大于参加反应的白云石所占据的空间，从而引起膨胀”。 

唐明述也在中国科学基金1995年第三期里介绍了碱碳酸盐膨胀机理，白云石表面的Mg2+离子与OH-离子结合形成水镁石，原表面层处的碳酸钙形成方解石，膨胀是由局部反应和结晶压引起的，去白云石反应的自由能⊿G298为负，约为-12.19kJ，即反应在室温下是可以进行的，这也是离子进入受限空间的推动力。 

其本质是白云石里的碳酸镁与环境溶液里的氢氧根离子反应生成氢氧化镁 的过程。而且大量实验结果表明，碱碳酸盐反应与碱-硅酸反应不同，即使采用低碱水泥或普通掺合料材料也不能有效抑制碱-碳酸盐反应。但这却为制备白云石抗渗混凝土复合掺合料提供了便利，即控制碱含量就能控制白云石膨胀的数量。 

抗渗混凝土一般可以由混凝土中掺入适量膨胀剂或膨胀水泥配制成的混凝土。按常用膨胀剂类型可分为：硫铝酸钙类、硫铝酸钙——氧化钙类、氧化钙类膨胀剂、轻烧氧化镁，轻烧白云石。虽然这类膨胀剂能有效地解决混凝土收缩提高混凝土抗渗性能的问题，但生产工艺复杂，需要高温烧结，且膨胀量难以控制，保存时间过长还会造成活性降低而且通常造价高。 

CN102180613A公开了《一种钢渣复合粉及其制备方法》,包括下述重量比的原料:热闷钢渣微粉30-45、精炼渣微粉5-10、矿渣微粉30-45、聚羧酸3-3.5、三乙醇胺3-3.5、硫酸钙5-6、聚合硫酸铝4-5及白云石粉2-3。使钢渣复合粉可用于水泥、混凝土等产品的原料中从而达到降低水泥、混凝土等的制造成本。 

CN101016198公开了《一种超细碳酸盐岩粉混凝土复合掺合料及其制备方法》，由超细碳酸盐岩粉与矿物粉料按20％-90％∶10％-80％重量百分比组成；所用的碳酸盐岩是以方解石、白云石或上述两者矿石为主要矿物成分。将碳酸盐岩粉磨成超细粉，再与其它矿物粉料按比例混合均匀。制成的复合掺合料可以替代20％-80％水泥，降低混凝土的用水量，大幅度降低水泥用量，配制高性能的混凝土。 

此外，还从国家知识产权局网站上检到，有关白云石、混凝土的专利文献八份： 

CN1176231公开了一种“微膨胀型硅酸盐水泥的制造方法”生产一种烧制的水泥，白云石仅是其中的一种原料； 

CN1175559公开了一种“微膨胀、防水、抗裂彩色水泥”用煅烧白云石掺入水泥制成膨胀水泥；