【摘 要】本文介紹了一種高鈣膨脹熟料的生產(chǎn)技術。主要原材料是石灰石和鐵粉，其中石灰石CaO≥53%，鐵粉Fe₂O₃≥65%。主要礦物成分為f-CaO>75%，含少量C3S、C4AF，但是不含C3A。熟料的燒成溫度為1400℃~1420℃。高鈣膨脹熟料可用于生產(chǎn)混凝土膨脹劑，輔助原料是硫鋁酸鹽熟料和硬石膏。

  【關鍵詞】高鈣膨脹熟料；混凝土膨脹劑

  1 前言

  近幾年來，以游離氧化鈣為主要膨脹源的混凝土膨脹劑獲得迅速發(fā)展，用于大體積、大面積、長厚墻體等混凝土工程，用于配制無收縮高強灌漿材料，用于制作不同功能的混凝土構件，如石家莊功能建材有限公司、天津豹鳴股份有限公司、唐山北極熊建材有限公司等廠家產(chǎn)品，多獲好評。這類產(chǎn)品經(jīng)多年研究，以高性能、高可靠性面世，在產(chǎn)品設計及生產(chǎn)工藝等主要方面，取得突破性進展，完全不同于上世紀九十年代的石灰膨脹劑，不產(chǎn)生后期的體積不穩(wěn)定性破壞。其中重要的一條是首先設計與生產(chǎn)一種性能穩(wěn)定的高鈣膨脹熟料，然后再按照一定的配比制造混凝土膨脹劑，從而可以有效地控制膨脹劑性能。這種高鈣熟料既是膨脹劑行業(yè)的直接原料，也可以作為要求無收縮、強膨脹類工程材料的一種定型商品。本文依據(jù)石家莊市功能建材有限公司高鈣膨脹熟料的研究與應用情況作一介紹，與大家交流討論。

  2 高鈣膨脹熟料的制備

  2.1 主要礦物組成

  高鈣膨脹熟料以結(jié)晶良好的f-CaO為主要礦物，有效含量>75%；此外，含少量C3S、C4AF；不允許C3A存在。煅燒時，液相含量約12%~15%。這種設計的主要益處是，用其制造的膨脹劑，可以避免和減輕摻入混凝土后促凝和加大坍落度損失；避免和減輕在混凝土硬化之前過多地消耗膨脹能；避免和減輕產(chǎn)品在儲存階段的吸潮變質(zhì)。這種配料的特征是不含無水硫鋁酸鈣。

  2.2 主要原料

  高鈣膨脹熟料的主要原材料為石灰石和鐵粉，石灰石CaO≥53%，鐵粉Fe₂O₃≥65%。其特征是不使用鋁礬土、也不使用石膏配料。

  2.3 燃料

  煤，揮發(fā)分32 %左右，灰分≤10%。使用窯外分解工藝，對燃料中的水分、SO₃和堿含量應進行控制，以防止和減輕還原氣氛、堵塞或結(jié)圈、結(jié)皮。

  2.4 主要控制指標

  入窯生料CaO≥52%，細度≤20%。

  高鈣膨脹熟料的f-CaO>75%，立升重（1400±50）g/L。

  燒成溫度1400℃~1420℃，熟料的結(jié)粒狀態(tài)主要為5mm~20mm顆粒。由于f-CaO結(jié)構穩(wěn)定，不像生石灰那樣見水即消化，也不像在硅酸鹽水泥中那樣導致砼安定性不良。標志是在水中浸泡1h而不潰散。

  3 高鈣膨脹熟料的應用

  3.1 制造補償效率達100%的膨脹劑

  高鈣膨脹熟料第一用途是生產(chǎn)全補償型混凝土膨脹劑FEA100，輔助原料是硫鋁酸鹽熟料，Al₂O₃≥32%；硬石膏，SO₃≥46%。

  FEA100有兩個膨脹源，主要是氧化鈣膨脹源，提供較大的膨脹率貢獻；其次是鈣礬石膨脹源，利于保持混凝土的耐化學侵蝕性、耐水溶性。FEA100由于在成分、堿度上更接近普通水泥，兩者的相容性良好。對水養(yǎng)條件的要求，不像鈣礬石膨脹劑那樣苛刻。早期水化生成Ca(OH)₂，在產(chǎn)生膨脹的同時，部分Ca(OH)₂參與鈣礬石的生成，致密度增高，抗?jié)B、抗裂、抗碳化能力增強。

  在標準檢驗條件下，F(xiàn)EA100的7d水中限制膨脹率均高于0.050%，21d干空限制膨脹率均≥0，達到了收縮的完全補償，補償效率達100%。7d的強度性能達空白強度的75%，28d基本持平或更高。膨脹規(guī)律合理，以水中28d的限制膨脹率為100，其3d齡期可達80%，7d可達88%，至1年時保持微小的增長，增長率約9%。對C60以上高強度等級砼的收縮補償效果非常優(yōu)秀，干空28d的補償效率達80%~100%，至一年齡期時仍保持在50%以上。

  3.2 膨脹可控性與可預測性

  使用高鈣膨脹熟料配制全補償型混凝土膨脹劑的另一技術優(yōu)勢是膨脹率的可控性與可預測性，無論何生產(chǎn)廠家，只要原材料穩(wěn)定，并以成分、性能穩(wěn)定的高鈣熟料為主要膨脹源，通過試驗室試驗均可求得膨脹率與高鈣熟料含量的經(jīng)驗關系。石家莊市功能建材有限公司建立了膨脹劑中f-CaO有效含量與膨脹劑膨脹率的基本線性關系，有效、方便地用于指導生產(chǎn)。在基準水泥不發(fā)生大的變化、在膨脹劑輔助成分與用量處于一定范圍的情況下，可以忽略鈣礬石對膨脹率的貢獻，設引入基準水泥中的f-CaO有效百分含量為fC、水中7d限制膨脹率為ε7，二者之間大體成立如下量值關系：ε7＝1.37fC＋3.97。例如f-CaO=2.0%，則ε7=0.0671%。需要指出，該經(jīng)驗式僅適用于限制膨脹率處于0.050%~0.120%范圍的FEA100產(chǎn)品。換言之，全補償型混凝土膨脹劑產(chǎn)品中的有效f-CaO含量有一個基本確定的數(shù)值范圍，通過調(diào)節(jié)高鈣熟料的摻量可以得到膨脹率大小不同的系列產(chǎn)品，如制作28d自應力值達1.2MPa~1.8MPa的混凝土構件，配制鋼管混凝土，用于填充混凝土工程。

  4 結(jié)束語

  （1） 利用窯外分解工藝，可以生產(chǎn)性能定型的高鈣膨脹熟料，主要礦物組成是f-CaO>75%，不含C3A；主要物理指標是立升重（1400±50）g/L。

  （2） 高鈣膨脹熟料可以用于制造全補償型混凝土膨脹劑，膨脹率具有可控性與可預測性，補償效率可達100%。

  （3）高鈣膨脹熟料可以作為定型商品，用于膨脹劑行業(yè)，用于不同膨脹功能要求的工程材料制備。