一种固废基纳米水化硅酸钙成核剂、制备方法及应用与流程

本发明属于建筑材料，尤其涉及一种固废基纳米水化硅酸钙成核剂、制备方法及应用。

背景技术：

1、随着交通运输业的迅猛发展，我国西部高原地区也加快了铁路建设，但是西部高原地区地环境比较恶劣，昼夜温差大，水分蒸发快，会导致在铁路工程上使用低热水泥的干燥收缩率显著增大，因此会产生收缩裂缝，极大地影响了工程质量和安全性。

2、低热水泥的水化放热比较低、后期强度增长显著，已经成功地应用于水工大坝中，不会使大坝产生温度裂缝。但是在铁路工程中使用低热水泥需要其有较快的早期强度和较低的干燥收缩率。如何开发一种环保、节能、低碳的外加剂对提升铁路工程质量具有重大的意义。

3、目前，提高低热水泥早期强度的方法有早强剂、速凝剂，但是会降低水泥的后期强度；降低低热水泥干燥收缩率的方法有加入膨胀剂、高分子吸水树脂，但是对早期强度的促进作用不强。还有一般的成核剂，其也只能提高早期强度。

4、现有技术中，还如国家知识产权局公布的cn105753000a，“一种水化硅酸钙晶种的制备方法及其使用方法”使用高纯氧化钙、硅酸钠/硅藻土在聚羧酸高分子聚合物的模板下合成了水化硅酸钙晶种。其主要调整了钙硅比、水固比和分散剂用量，调整工艺参数，选取最优产品。按此方法制备的水化硅酸钙晶种在一定程度上可以满足其在混合材水泥基材料的应用。但是该种技术手段的合成原料为分析纯样品，具有较高的生产成本，并且这种产品性能无法满足西部高原复杂环境，所以这种产品难以适应铁路工程作业的需求。

5、随着我国不断提升工业固体废弃物的综合治理力度，以工业固体废弃物制备建筑材料外加剂是处理固废的有效手段之一。我国生产乙炔气的同时会产生大量副产品电石渣，每消耗1 t电石约产生1.2 t电石渣。电石渣主要成分是氢氧化钙，是宝贵的钙资源。黄磷炉渣是制黄磷生产过程中产生的固体副产物，每生产1t黄磷要产出8-10 t的黄磷炉渣。黄磷炉渣的主要成分为二氧化硅和氧化钙。

6、因此，在现有技术基础上，如何优化、调配出以固废基材料为主料的外加剂，用以改善低热水泥早期强度和抗干缩性，具有极大的现实意义。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、本发明的技术方案为：一种固废基纳米水化硅酸钙成核剂，以重量份数计，包括以下组分：电石渣10-30份、黄磷炉渣20-45份和氢氧化钠溶液400-2000份。

3、所述电石渣中氢氧化钙含量≥80%。

4、所述黄磷炉渣中二氧化硅含量≥35%，氧化钙含量≥40%。

5、所述氢氧化钠溶液的ph值为11-12。

6、一种固废基纳米水化硅酸钙成核剂的制备方法，包括以下步骤：

7、步骤一：所述电石渣和黄磷炉渣按照重量份数配料后粉磨至粒径小于100 μm，混合得到工业固废混合物；

8、步骤二：配制氢氧化钠溶液，将工业固废混合物按比例加入氢氧化钠溶液中；

9、步骤三：将混合的固体和液体转移到旋转高压釜中反应，反应时间为3-5h；

10、步骤四：反应结束后，将固液混合物过滤、干燥，即可得到固废基纳米水化硅酸钙成核剂。

11、步骤三中，升温速率为5℃/min，升至温度为120-140℃。

12、步骤三中，压力为0.5mpa。

13、步骤三中，转速为600r/min。

14、一种固废基纳米水化硅酸钙成核剂在低热水泥中的应用。

15、一种固废基纳米水化硅酸钙成核剂的应用，以低热水泥为主料，加入主料质量1-3%比例的固废基纳米水化硅酸钙成核剂，按水灰比为0.5进行配制。

16、本发明以电石渣、黄磷炉渣和氢氧化钠溶液为原料，合成固废基纳米水化硅酸钙成核剂。利用其纳米级的水化硅酸钙作为低热水泥水化早期的晶种可以为低热水泥水化产物水化硅酸钙凝胶提供成核位点，降低了水化硅酸钙凝胶的成核势垒，促进了低热水泥的水化速率和早期强度的发展，并且能为低热水泥的后期强度的发展提供强有力的保障，有效地改善了低热水泥干燥收缩开裂的问题。

技术特征：

1.一种固废基纳米水化硅酸钙成核剂，其特征在于，以重量份数计，包括以下组分：电石渣10-30份、黄磷炉渣20-45份和氢氧化钠溶液400-2000份。

2.根据权利要求1所述的一种固废基纳米水化硅酸钙成核剂，其特征在于，所述电石渣中氢氧化钙含量≥80%。

3.根据权利要求1所述的一种固废基纳米水化硅酸钙成核剂，其特征在于，所述黄磷炉渣中二氧化硅含量≥35%，氧化钙含量≥40%。

4.根据权利要求1所述的一种固废基纳米水化硅酸钙成核剂，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的ph值为11-12。

5.一种权利要求1-4中任一固废基纳米水化硅酸钙成核剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种固废基纳米水化硅酸钙成核剂的制备方法，其特征在于，步骤三中，升温速率为5℃/min，升至温度为120-140℃。

7.根据权利要求5所述的一种固废基纳米水化硅酸钙成核剂的制备方法，其特征在于，步骤三中，压力为0.5mpa。

8.根据权利要求5所述的一种固废基纳米水化硅酸钙成核剂制的备方法，其特征在于，

9.一种权利要求1-4中任一所述固废基纳米水化硅酸钙成核剂在低热水泥中的应用。

10.根据权利要求9所述的一种固废基纳米水化硅酸钙成核剂的应用，其特征在于，以低热水泥为主料，加入主料质量1-3%比例的固废基纳米水化硅酸钙成核剂，按水灰比为0.5进行配制。

技术总结
一种固废基纳米水化硅酸钙成核剂、制备方法及应用。属于建筑材料技术领域。以重量份数计，包括以下组分：电石渣10‑30份、黄磷炉渣20‑45份和氢氧化钠溶液400‑2000份。所述电石渣中氢氧化钙含量≥80%。所述黄磷炉渣中二氧化硅含量≥35%，氧化钙含量≥40%。所述氢氧化钠溶液的pH值为11‑12。本发明以电石渣、黄磷炉渣和氢氧化钠溶液为原料，合成固废基纳米水化硅酸钙成核剂。利用其纳米级的水化硅酸钙作为低热水泥水化早期的晶种可以为低热水泥水化产物水化硅酸钙凝胶提供成核位点，降低了水化硅酸钙凝胶的成核势垒，促进了低热水泥的水化速率和早期强度的发展，并且能为低热水泥的后期强度的发展提供强有力的保障，有效地改善了低热水泥干燥收缩开裂的问题。

技术研发人员：姚广,郅晓,王敏,文寨军,唐官保,余杨,黄文,张坤悦,高显束,郭随华,王晶,刘云,王显斌,马忠诚,孙明明,李依芮,刘奥
受保护的技术使用者：中国建筑材料科学研究总院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15