專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于混凝土的高早強(qiáng)礦物外加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于混凝土的高早強(qiáng)礦物外加劑。
背景技術(shù)：
隨著公路、鐵路、港口、航空及城市建設(shè)的發(fā)展，高性能混凝土技術(shù)已經(jīng)成為了現(xiàn)代工程的需求及發(fā)展方向。利用礦粉、粉煤灰、硅灰等作為礦物外加劑取代部分水泥制備砂漿或混凝土不僅可以減少資源耗費(fèi)、降低混凝土的經(jīng)濟(jì)成本，而且能夠改善混凝土的工作、 力學(xué)及耐久等方面的性能。礦物外加劑已經(jīng)成為了高性能混凝土中不可缺少的重要組成部分。但在實(shí)際工程應(yīng)用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)常用的礦物外加劑存在著如下所示的問(wèn)題第一、 礦粉、粉煤灰等礦物外加劑取代部分水泥配制砂漿或混凝土，會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)，早期強(qiáng)度較低、強(qiáng)度發(fā)展緩慢等問(wèn)題，影響脫模時(shí)間，延誤工期，不能達(dá)到快速施工的要求；第二、 硅灰等礦物外加劑雖然活性較高，理論上能夠提高混凝土的早期及后期強(qiáng)度，但因其比表面積較大、需水量較高，為保證砂漿或混凝土的工作性能，在使用過(guò)程中往往會(huì)多加水，提高水膠比，使得砂漿或混凝土的強(qiáng)度降低。不同礦物外加劑在混凝土中的作用機(jī)理不盡相同，礦物外加劑在提高混凝土某方面性能的同時(shí)，也會(huì)影響其他方面的性能，如硅灰可以提高混凝土的強(qiáng)度及耐久性，但硅灰的需水量較大其摻量有限制，而且摻加硅灰的混凝土自干燥收縮也會(huì)增加；礦粉的需水量不大，摻加礦粉的混凝土早期強(qiáng)度略低、自干燥收縮有所增加；摻粉煤灰的混凝土自干燥收縮變化較小，使用優(yōu)質(zhì)的粉煤灰在一定程度上可以降低混凝土的需水量，但粉煤灰混凝土的抗碳化能力會(huì)有一定下降，等等。國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究表明礦物外加劑之間相互復(fù)合可產(chǎn)生疊加效應(yīng)或超疊效應(yīng)(Synergistic)，不同種類(lèi)礦物外加劑復(fù)合可以發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)以達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)效果。如武漢大學(xué)何真等人在研究中發(fā)現(xiàn)，粉煤灰與礦粉在摻量比例為 1 1，并摻有少量激發(fā)劑的條件下，表現(xiàn)出很好的超疊加效應(yīng)，相比各自單摻的實(shí)驗(yàn)結(jié)果， 砂漿或混凝土的性能有了很大的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于混凝土的高早強(qiáng)礦物外加劑，該礦物外加劑需水量小、早期活性指數(shù)高、強(qiáng)度發(fā)展?fàn)顩r好，抗干縮性能強(qiáng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種用于混凝土的高早強(qiáng)礦物外加劑，其特征在于它由礦粉、粉煤灰、硅灰、偏高嶺土、硫酸鈉和聚羧酸減水劑混合而成， 各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為礦粉30 50%，粉煤灰20 ；35%，硅灰5 15%，偏高嶺土 5 15%，硫酸鈉2 5%，聚羧酸減水劑1 2%。本發(fā)明優(yōu)選的粉煤灰與礦粉的質(zhì)量比為2 3。本發(fā)明優(yōu)選的硅灰與偏高嶺土的質(zhì)量比為1:1。
本發(fā)明優(yōu)選的各種原材料的最佳質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為礦粉45%，粉煤灰30%，硅灰 10%，偏高嶺土 10%，硫酸鈉4%，聚羧酸減水劑1%0所述礦粉的比表面積為550 600kg/m2，所述粉煤灰的比表面積為550 600kg/
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m ο上述一種用于混凝土的高早強(qiáng)礦物外加劑的制備方法，它包括如下步驟1)將礦粉、粉煤灰進(jìn)行粉磨，控制其比表面積在550 600kg/m2范圍內(nèi)；超細(xì)粉磨工藝對(duì)礦粉及粉煤灰有機(jī)械激發(fā)作用，通過(guò)增加顆粒的比表面積，提高其表面能及活性，并可在一定程度上調(diào)整其填充效應(yīng)的效果，經(jīng)過(guò)磨細(xì)的顆粒多為小玻璃球體，顆粒表面光滑， 水化反應(yīng)能夠更加充分的進(jìn)行；2)按各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為礦粉30 50%，粉煤灰20 35%，硅灰5 15%，偏高嶺土 5 15%，硫酸鈉2 5%，聚羧酸減水劑1 2%，將礦粉、粉煤灰、硅灰、 偏高嶺土、硫酸鈉和聚羧酸減水劑混合，得到一種用于混凝土的高早強(qiáng)礦物外加劑。上述原材料中，礦粉、粉煤灰、硅灰、偏高嶺土屬于膠凝材料組分，硫酸鈉及聚羧酸減水劑等化學(xué)外加劑組分可以提高砂漿或混凝土的早期強(qiáng)度還可降低該礦物外加劑的需水量。本發(fā)明還提供一種所述高早強(qiáng)礦物外加劑在制備混凝土中的應(yīng)用，其特征在于， 將所述高早強(qiáng)礦物外加劑以10% (質(zhì)量％ )摻量取代水泥。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的混凝土礦物外加劑取代部分水泥在混凝土中使用，會(huì)出現(xiàn)混凝土早期強(qiáng)度降低、強(qiáng)度發(fā)展緩慢或混凝土的工作性能降低、拌合用水量增加等問(wèn)題，通過(guò)不同種類(lèi)礦物外加劑按合適比例復(fù)摻，輔以機(jī)械粉磨及化學(xué)活化等手段，制備一種高早強(qiáng)的礦物外加劑，預(yù)期達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下所示①SO3 <3.0% ；②Id活性指數(shù)彡125%, 28d 活性指數(shù)彡110% ；③氯離子含量彡0. 02% ；④燒失量彡4. 0% ；⑤含水率彡1. 0% ；⑥需水量比<105%。該高早強(qiáng)礦物外加劑的應(yīng)用范圍較廣，可廣泛應(yīng)用于軌枕、軌道板、預(yù)制梁等混凝土預(yù)制品及其他對(duì)礦物外加劑性能要求較高的混凝土工程。根據(jù)對(duì)各類(lèi)礦物外加劑的組成及結(jié)構(gòu)分析，各類(lèi)礦物外加劑在水泥體系中的作用機(jī)理不盡相同，單獨(dú)的采用一種礦物外加劑會(huì)存在一些缺陷。因此本高早強(qiáng)礦物外加劑的制備以復(fù)摻技術(shù)為主要指導(dǎo)思想，例如粉煤灰中SiOjn Al2O3含量較高，但其CaO含量偏低，將其與CaO含量較高的礦粉按照一定比例復(fù)合使用就可以將體系中的鈣硅比調(diào)整到合適比例，促進(jìn)早期水化產(chǎn)物如鈣釩石等的生成；硅灰微細(xì)的顆粒可以填充在水泥顆粒粒子之間，發(fā)揮良好的填充效應(yīng)，而且硅灰及偏高嶺土的高活性也可以上彌補(bǔ)粉煤灰及礦粉等礦物外加劑水化反應(yīng)慢的缺陷；粉煤灰良好的填充效應(yīng)以及偏高嶺土早期水化反應(yīng)具有的微膨脹的效果可以有效地降低砂漿或混凝土的干縮。本發(fā)明的第一個(gè)特點(diǎn)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)粉煤灰及礦粉在水泥膠砂體系中比例為2 3時(shí)，在保證相同流動(dòng)度的前提下，水泥膠砂的力學(xué)性能達(dá)到最佳效果；硅灰及高鋁粉末在水泥膠砂體系中比例為1 1時(shí)，在保證相同的流動(dòng)度的前提下，力學(xué)性能達(dá)到最佳效果。本發(fā)明的第二個(gè)特點(diǎn)通過(guò)摻加硫酸鹽激發(fā)劑、聚羧酸減水劑等外加劑的化學(xué)活化手段進(jìn)一步提高礦物外加劑的性能。硫酸鈉能夠激發(fā)粉煤灰、礦粉等礦物外加劑的水化活性，促進(jìn)其早期水化進(jìn)程；礦粉等礦物外加劑的加入可以降低混凝土的早期水化溫升，緩解加入硫酸鈉后水泥水化速度加快造成的溫升過(guò)快，避免混凝土中出現(xiàn)溫升裂縫，粉煤灰、 礦粉等與硫酸鈉的復(fù)合在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)改善混凝土的早期及后期性能。磨細(xì)后的粉煤灰、礦粉以及硅灰、偏高嶺土的比表面積較大、表面活性高、吸附水量較多，需水量高，摻加適量的聚羧酸減水劑，可減少高早強(qiáng)礦物外加劑的吸附水量，降低高早強(qiáng)礦物外加劑的需水量。本發(fā)明的有益效果是該礦物外加劑需水量小、早期活性指數(shù)高、強(qiáng)度發(fā)展?fàn)顩r好，抗干縮性能強(qiáng)。本發(fā)明研制的混凝土用高早強(qiáng)礦物外加劑可用于混凝土預(yù)制構(gòu)件、灌漿材料、修補(bǔ)材料等，其需水量小、早期活性指數(shù)高、強(qiáng)度發(fā)展?fàn)顩r良好，其抗干縮性能對(duì)比普通的水泥及礦物摻合料有了很大的提高。該高早強(qiáng)礦物外加劑克服了常用礦物外加劑早期強(qiáng)度低、強(qiáng)度發(fā)展緩慢、需水量高、干縮較大等缺點(diǎn)，并大量利用了工業(yè)廢渣等材料，是一種綠色環(huán)保的高早強(qiáng)礦物外加劑。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例1 3 用于混凝土的高早強(qiáng)礦物外加劑的各原料配比如表1所示。表1高早強(qiáng)礦物外加劑配比
權(quán)利要求
1.一種用于混凝土的高早強(qiáng)礦物外加劑，其特征在于它由礦粉、粉煤灰、硅灰、偏高嶺土、硫酸鈉和聚羧酸減水劑混合而成，各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為礦粉30 50%，粉煤灰 20 35%，硅灰5 15%，偏高嶺土 5 15%，硫酸鈉2 5%，聚羧酸減水劑1 2%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混凝土的高早強(qiáng)礦物外加劑，其特征在于，粉煤灰與礦粉的質(zhì)量比為2 3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混凝土的高早強(qiáng)礦物外加劑，其特征在于，硅灰與偏高嶺土的質(zhì)量比為1 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混凝土的高早強(qiáng)礦物外加劑，其特征在于，各種原材料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為礦粉45%，粉煤灰30%，硅灰10%，偏高嶺土 10%，硫酸鈉 4 %，聚羧酸減水劑1%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混凝土的高早強(qiáng)礦物外加劑，其特征在于，所述礦粉的比表面積為550 600kg/m2，所述粉煤灰的比表面積為550 600kg/m2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于混凝土的高早強(qiáng)礦物外加劑。一種用于混凝土的高早強(qiáng)礦物外加劑，其特征在于它由礦粉、粉煤灰、硅灰、偏高嶺土、硫酸鈉和聚羧酸減水劑混合而成，各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為礦粉30～50％，粉煤灰20～35％，硅灰5～15％，偏高嶺土5～15％，硫酸鈉2～5％，聚羧酸減水劑1～2％。本發(fā)明研制的高早強(qiáng)礦物外加劑可用于混凝土預(yù)制構(gòu)件、灌漿材料、修補(bǔ)材料等，將該高早強(qiáng)礦物外加劑以10％摻量取代水泥制備混凝土，其需水量小、早期活性指數(shù)高、強(qiáng)度發(fā)展?fàn)顩r良好，其抗干縮性能對(duì)比普通的水泥及礦物摻合料有了很大的提高。
文檔編號(hào)C04B24/26GK102329096SQ20111018637
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者萬(wàn)惠文, 徐文冰, 謝春磊, 賈雪麗, 陳琴 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)