本發(fā)明涉及一種輔助性膠凝材料，還涉及該輔助性膠凝材料的制備方法和用途。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)今輔助膠凝材料廣泛應(yīng)用于水泥混凝土領(lǐng)域中，一些作為混合材用于制備混合硅酸鹽水泥，另一些作為摻合料直接加入混凝土中，主要目的是為了改善混凝土的工作性能以及降低水泥用量。混凝土摻合料主要有工業(yè)固體廢棄物和天然礦物兩大類，例如粉煤灰、?；郀t礦渣、硅灰和石灰石粉等。但隨著施工工藝和設(shè)計水平的不斷進(jìn)步，混凝土構(gòu)造物的單體規(guī)模越來越大，水泥基材料內(nèi)部的溫度和水分的變化引起的大體積混凝土開裂的工程事故也隨之不斷增多，但上述的常規(guī)摻合料并不能有效地解決水泥基材料的收縮開裂問題。目前解決水泥基材料收縮開裂常用的措施是使用膨脹水泥或直接添加具有膨脹性能的外加劑，常用的有鈣礬石、氧化鈣和氧化鎂膨脹劑等。但鈣礬石和氧化鈣具有水化需水量大、水化產(chǎn)物物理化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定、膨脹過程不可調(diào)控的缺點，而氧化鎂膨脹劑需水量雖然相對較少，目前氧化鎂膨脹劑主要用于解決大體積混凝土的溫降收縮，在普通民用建筑中應(yīng)用較少，并不能有效地補(bǔ)償水泥基材料的早期的收縮但在制備過程中，較高的溫度下，膨脹性能難以控制，后期不能對漿體收縮起到補(bǔ)償作用。并且這些外加劑在混凝土總質(zhì)量中占比很少，不能減小水泥用量，達(dá)不到節(jié)能環(huán)保的目的。這些缺陷制約了膨脹劑在大體積混凝土的應(yīng)用，因此有必要尋找一種新的輔助膠凝材料，使其既能減少水泥用量，又具有收縮補(bǔ)償作用。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種可減少水泥用量又兼具收縮補(bǔ)償作用的環(huán)保型輔助性膠凝材料，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明利用煅燒后的白云巖粉末水化后產(chǎn)生的微膨脹彌補(bǔ)水泥的收縮。針對現(xiàn)有膨脹水泥和水泥膨脹劑的膨脹率難以控制、后期膨脹不穩(wěn)定等缺陷，通過合理調(diào)控煅燒溫度和保溫時間，制備防收縮性能優(yōu)越的輔助性膠凝材料。輕燒后的白云巖具有活性，水化后產(chǎn)生膨脹，能夠有效防止水泥基材料的收縮且提高了其早期強(qiáng)度，同時替代水泥能有效減少水泥生產(chǎn)帶來的環(huán)境污染，具有節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的作用。本發(fā)明所采取的方案為：一種輔助性膠凝材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將白云巖破碎；(2)將破碎后的白云巖粒料堆積后放入煅燒設(shè)備中進(jìn)行煅燒并保溫，煅燒溫度為800℃±5—900℃±5，所述的保溫時間為1h±2min—2h±2min；(3)取出煅燒產(chǎn)物冷卻，磨制成粉末。作為一種優(yōu)選方式，所述的煅燒溫度為850℃，所述的保溫時間為2h。為了保證所采取白云巖的純度，所述的白云巖主要成分及質(zhì)量含量為：mgo>20％，cao>30％，sio2<0.3％，al2o3<0.7％，fe2o3<0.4％，雜質(zhì)<2％。為了保證煅燒效果，優(yōu)選的，破碎后的白云巖需通過5mm5mm的篩進(jìn)行篩選，將篩余繼續(xù)破碎，直至全部通過55mm的篩。為了保證煅燒后白云巖的活性，必須嚴(yán)格控制煅燒溫度和保溫時間，溫度和保溫時間過低，活性小甚至沒有活性，不具備膨脹性；溫度和保溫時間過高，活性太高，膨脹量太大且易引起安定性不良的問題。優(yōu)選的煅燒溫度為850℃，保溫時間為2小時。煅燒的升溫過程為緩慢升溫，作為一種優(yōu)選方式，煅燒的升溫速率為5─6℃/min，保溫過程完成后，將煅燒產(chǎn)物取出并急冷，優(yōu)選為采用大功率風(fēng)扇吹風(fēng)冷卻至室溫，轉(zhuǎn)速為2000-2500轉(zhuǎn)/分鐘。為了保證白云巖粉末在作為水泥摻合料時的水化效果，需要保證白云巖粉末的粒度，作為一種優(yōu)選，步驟(3)中白云巖粉磨后使用0.16mm篩進(jìn)行篩選，篩余質(zhì)量小于等于10％。本發(fā)明還公開了采用上述方法制備的輔助性膠凝材料。優(yōu)選的該材料為包含caco3、mgo和cao的混合物。優(yōu)選的，混合物中mgo質(zhì)量含量為15.3％—39.2％，cao的質(zhì)量含量為5—52.6％。本發(fā)明還公開了上述輔助性膠凝材料在作為水泥摻合料中的應(yīng)用，該輔助性膠凝材料在砂漿或混凝土制備中替代10％—30％的水泥用量。優(yōu)選的，輔助性膠凝材料替代水泥量為10％-20％。本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果：1、本發(fā)明采用天然白云巖為主要原料，煅燒溫度低，耗能較少。同時原料資源豐富易得，成本低、效益高、加工制造工藝簡單。2、煅燒白云巖水化需水量少，不影響水泥水化，水化產(chǎn)物穩(wěn)定。mgo和cao遇水反應(yīng)發(fā)生膨脹，能夠彌補(bǔ)水泥產(chǎn)生的體積收縮，同時膨脹率易控制，180d膨脹率控制在0.05％以內(nèi),后期不產(chǎn)生安定性不良的問題。3、白云巖在不同煅燒溫度下的產(chǎn)物和活性不一樣，白云巖在800℃時就已經(jīng)完全分解，800℃和850℃時的煅燒產(chǎn)物為mgo和caco3的混合物。白云巖在900℃時分解出cao，此溫度下的產(chǎn)物為cao和mgo的混合物。采取不同煅燒溫度和不同保溫時間可以得到不同膨脹率和不同穩(wěn)定時間的輔助性膠凝材料，以適應(yīng)不同工程對膨脹值和穩(wěn)定時間的要求。4、煅燒白云巖可以大幅減小水泥的使用，最大替代率可達(dá)30％,降低成本的同時減小了環(huán)境污染。5、白云巖粉末由于煅燒溫度和保溫時間的不同，膨脹達(dá)到穩(wěn)定的時間為60d—120d，其180天膨脹率為0.0068％—0.0412％，可根據(jù)實際需要生產(chǎn)具備不同活性的輔助性膠凝材料。附圖說明圖1不同溫度和保溫時間煅燒的輔助性膠凝材料所制備砂漿的xrd圖具體實施方式下面結(jié)合具體實施方式和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實施方式的限制。在下面的實施例和對比例中通過測量砂漿試塊在相應(yīng)養(yǎng)護(hù)齡期的膨脹率和強(qiáng)度來評價白云巖粉末作為膨脹性摻合料的性能。實施例1試驗所用的白云巖取自自安徽和縣，雜質(zhì)含量很低，為1.22％，主要成分如表1所示。水泥為江南小野田水泥有限公司生產(chǎn)的p·ii52.5硅酸鹽水泥，物理性能如表2所示。砂是細(xì)度模數(shù)為2.1的河砂。表1原料w(mgo)w(cao)w(sio2)w(al2o3)w(fe2o3)燒失量總和白云巖21.0130.390.210.610.3946.1798.78表2按照以下方法制備輔助性膠凝材料即白云巖粉末a)開采白云巖，并將其沖洗、烘干和破碎；破碎后的白云巖通過5mm的篩進(jìn)行篩選，將篩余繼續(xù)破碎，直至全部通過5mm的篩；b)將破碎后的白云巖粒料自然堆積于匣缽里，放入煅燒設(shè)備中進(jìn)行煅燒并保溫；煅燒設(shè)備可以為電阻爐、沸騰爐、轉(zhuǎn)爐中的一種或多種，升溫速率為5─6℃/min，煅燒溫度為800℃，保溫時間為1h。c)取出煅燒產(chǎn)物冷卻，球磨制成粉末，冷卻方式為空氣急冷，采用大功率風(fēng)扇吹風(fēng)冷卻至室溫，轉(zhuǎn)速為2000-2500轉(zhuǎn)/分鐘，冷卻后放入球磨機(jī)中球磨1h后，并使用0.16mm篩進(jìn)行篩選，篩余質(zhì)量要求小于等于10％。實施例2煅燒溫度為800℃，保溫時間為2h，其余方法與實施例1相同。實施例3煅燒溫度為850℃，保溫時間為1h，其余方法與實施例1相同。實施例4煅燒溫度為850℃，保溫時間為2h，其余方法與實施例1相同。實施例5煅燒溫度為900℃，保溫時間為1h，其余方法與實施例1相同。實施例6煅燒溫度為900℃，保溫時間為2h，其余方法與實施例1相同。按照上述方法制備的輔助性膠凝材料比表面積和mgo、cao的含量見表3，混合物的比表面積為9.01m2/g—11.72m2/g，混合物中mgo含量為15.3％—39.2％，cao的含量為0—52.6％。表3樣品比表面積/m2·g-1w(f-mgo)/％w(f-cao)/％實施例19.0115.30.0實施例29.0620.30.0實施例39.1324.90.0實施例49.4029.19.8實施例510.9431.324.8實施例611.7239.252.6將所得輔助性膠凝材料作為摻合料等質(zhì)量替代水泥，水泥替換量為10％、20％或30％，按照膠砂比(膠凝材料與沙比例)1:3，水膠比(摻合水與膠凝材料的比)0.5制成40mm×40mm×160mm的水泥砂漿試塊，并測量砂漿試塊在不同齡期的膨脹率，膨脹率結(jié)果見表4。由于輔助性膠凝材料中含有氧化鈣，砂漿試塊不易成型，因而按照水膠比0.6，膠砂比1:3制成40mm×40mm×160mm的水泥砂漿試塊，并測量砂漿試塊在不同齡期的強(qiáng)度，不同實施例不同水泥替代量下的砂漿試塊強(qiáng)度見表5。將所得輔助性膠凝材料作為摻合料等質(zhì)量替代水泥，水泥替換量為10％、20％或30％，按照膠砂比(膠凝材料與沙比例)1:3，水膠比(摻合水與膠凝材料的比)0.5制備砂漿，所得砂漿的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量見表6。白云巖會略增大水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，白云巖摻量越大水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量越大。對比例1水泥替換量為0，即不添加白云巖粉末的砂漿。表4表5表6從表4中看出以白云巖粉末作為礦物摻合料的膠凝材料制備的砂漿試塊均表現(xiàn)出膨脹，而對比例1試塊產(chǎn)生收縮，說明白云巖粉末可補(bǔ)償水泥收縮且膨脹相對穩(wěn)定。從表5中各實施例中強(qiáng)度相對對比例中不摻白云巖粉末的試塊強(qiáng)度沒有明顯降低，且滿足《jgjt98-2010砌筑砂漿配合比設(shè)計規(guī)程》中對于高強(qiáng)度等級砂漿m30的要求。尤其實施例513中試塊強(qiáng)度反而較對比例1中試塊強(qiáng)度略高，說明白云巖粉末可在保證試塊強(qiáng)度的同時兼具補(bǔ)償收縮的作用，且水泥替換量可達(dá)30％，大大節(jié)省了水泥用量，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效果。圖1為摻30％850℃-2h、900℃-1h和900℃-2h白云巖的水泥漿體水養(yǎng)3d的xrd圖。由可知，水養(yǎng)3d的水泥漿體中均未發(fā)現(xiàn)f-cao的衍射峰，說明800-900℃下煅燒制備的f-cao具備較高的活性，在3d之內(nèi)就完全水化，安定性良好。當(dāng)前第1頁12