一種用于混凝土的偏高嶺土基漿狀改性劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于提高水泥混凝土強(qiáng)度等性能的偏高嶺土基漿狀改性劑及其制備方法。由偏高嶺土和粉煤灰組成的干基再加水混合而成；所述干基中偏高嶺土摻量為20%～80wt%，粉煤灰的摻量為20%～80wt%，水的摻量為干基質(zhì)量的50%～200%；偏高嶺土按如下方法制備得到：將高嶺土粉末在600℃～850℃的溫度下煅燒2～4h，冷卻后，用打散機(jī)打散，平均粒徑在8μm以下；所述的粉煤灰外形為珠狀顆粒，平均粒徑在10μm以下。解決了偏高嶺土在使用過程中對(duì)砂漿及混凝土流動(dòng)性的影響，做到了在不影響流動(dòng)性的前提下提高砂漿及混凝土的早期和后期強(qiáng)度，并且降低了偏高嶺土在建筑材料中的使用成本。
【專利說明】一種用于混凝土的偏高嶺土基漿狀改性劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于提高水泥混凝土強(qiáng)度等性能的偏高嶺土基漿狀改性劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的投入不斷增大，水泥混凝土作為主要的工程材料，其應(yīng)用范圍也不斷的擴(kuò)大，并逐漸延伸到更加嚴(yán)酷的環(huán)境中。例如超高建筑，深層地下建筑，大型核電站，水利設(shè)施建設(shè)，甚至海洋港灣工程建設(shè)，這便對(duì)現(xiàn)代混凝土的性能提出了更高的要求，要求混凝土有更高的強(qiáng)度和耐久性。目前，使用較為廣泛的改善混凝土性能的方法是添加高性能礦物摻和料，傳統(tǒng)礦物摻和料是由硅灰、粉煤灰和礦粉中的一種或者兩種組成。這類常用礦物摻和料應(yīng)用較為成熟，但是也存在一定缺陷，例如硅灰的價(jià)格太高，而且不同地方收集的硅灰品質(zhì)區(qū)別較大，運(yùn)輸困難，并增加混凝土自收縮和開裂的風(fēng)險(xiǎn)；粉煤灰的早期水化能力較差，單摻粉煤灰時(shí)對(duì)混凝土早期強(qiáng)度有一定的不利影響；礦渣來源越來越緊張，因此優(yōu)質(zhì)礦粉難以滿足需求。
[0003]長期以來，各種礦物摻和料均以粉狀的形式加入到水泥混凝土，往往存在分散不充分的問題，甚至發(fā)生顆粒離析的現(xiàn)象，特別是粒小質(zhì)輕的硅灰。另一方面，部分礦物摻合料(如硅灰、偏高嶺土)以粉體形式直接加入混凝土中，會(huì)引起新拌混凝土流動(dòng)性降低，粘聚性增大，或者需水量增大的問題，這將使混凝土的應(yīng)用性能或應(yīng)用范圍受到影響。
[0004]偏高嶺土是一種對(duì)于混凝土的強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性、耐久性有顯著改善作用的礦物材料，但以粉狀加入到混凝土?xí)r，會(huì)出現(xiàn)上述的需水量增加或流動(dòng)性降低的問題，所以，難以在實(shí)際工程中廣泛應(yīng)用。
[0005]高嶺土通過一定的熱工制度煅燒能制備偏高嶺土，偏高嶺土作為一種新型的活性礦物摻和料，已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了長期的研究，并已少量應(yīng)用于工程實(shí)踐。在混凝土中單摻偏高嶺土，可在一定程度上提高混凝`土的早期和后期抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度，提高硬化水泥漿體的抗氯離子滲透、抑制堿骨料反應(yīng)、抗硫酸鹽腐蝕和抗凍融循環(huán)等耐久性。這是由于偏高嶺土中的活性Al2O3可以與水泥水化產(chǎn)物反應(yīng)，促進(jìn)了具有微膨脹作用的鈣礬石的生成，減少混凝土早期的自收縮，偏高嶺土顆粒細(xì)小，粒徑通常在幾微米以下，摻入到混凝土中時(shí)能填充水泥漿體中的空隙，增加漿體的密實(shí)度，且其中的活性成分與Ca(OH)2反應(yīng)生成凝膠產(chǎn)物，起到降低混凝土孔隙率，細(xì)化孔徑的作用，這有效阻止了水分子的擴(kuò)散和有害離子的遷移。但是研究表明，單摻粉狀偏高嶺土?xí)?duì)混凝土工作性能產(chǎn)生顯著的降低作用，甚至影響正常施工，而且偏高嶺土以粉狀形式加入到水泥混凝土中不易分散。以往在應(yīng)用偏高嶺土?xí)r完全以粉狀形式加入到混凝土，在加入之前要采取措施防治偏聞嶺土受潮。
[0006]發(fā)明目的
[0007]本發(fā)明目的在于提供一種用于混凝土的偏高嶺土基漿狀改性劑及其制備方法，提高偏高嶺土在水泥混凝土中的分散效果，改善混凝土流動(dòng)性，提高其早期和后期強(qiáng)度。[0008]為達(dá)到上述目的，采用技術(shù)方案如下:
[0009]一種用于混凝土的偏高嶺土基漿狀改性劑，由偏高嶺土和粉煤灰組成的干基再加水混合而成。
[0010]按上述方案，所述干基中偏高嶺土摻量為20%~80wt%，粉煤灰的摻量為20%~80wt%，水的摻量為干基質(zhì)量的50%~200%。
[0011]按上述方案，所述偏高嶺土按如下方法制備得到:
[0012]將高嶺土粉末在600°C~850°C的溫度下煅燒2~4h，冷卻后，用打散機(jī)打散，平均粒徑在8 μ m以下；所述的高嶺土粉末Al2O3和SiO2的含量在70wt%以上。
[0013]按上述方案，所述的粉煤灰為火電廠煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，外形為珠狀顆粒，平均粒徑在10 μ m以下；所述的粉煤灰Al2O3和SiO2的含量在50wt%以上。
[0014]一種用于混凝土的偏高嶺土基漿狀改性劑的制備方法，包括以下步驟:
[0015]分別將偏高嶺土、粉煤灰烘干備用；將已烘干的偏高嶺土、粉煤灰分別置于打散機(jī)中分散10~15min ;混合攪拌3min形成干基,然后加水?dāng)嚢?0~15min制成偏高嶺土基漿狀改性劑；所述干基中偏高嶺土摻量為20%~80wt%，粉煤灰的摻量為20%~80wt%，水的摻量為干基質(zhì)量的50%~200%。
[0016]按上述方案，所述偏高嶺土按如下方法制備得到:
[0017]將高嶺土粉末在600°C~850°C的溫度下煅燒2~4h，冷卻后，用打散機(jī)打散，平均粒徑在8 μ m以下；所述的高嶺土粉末Al2O3和SiO2的含量在70wt%以上。
[0018]按上述方案，所述的粉煤灰為火電廠煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，外形為珠狀顆粒，平均粒徑在10 μ m以下；`所述的粉煤灰Al2O3和SiO2的含量在50wt%以上。
[0019]本發(fā)明將偏高嶺土與水混合制成漿體，使一部分自由水提前進(jìn)入高嶺土結(jié)構(gòu)層中，從而使之處于一種濕潤狀態(tài)，當(dāng)偏高嶺土料漿與水泥漿和砂石材料混合時(shí)，偏高嶺土就不再和其它材料爭奪水分，還可能會(huì)向體系中輸出部分水分。在總的用水量不增加的情況下，漿狀偏高嶺土能夠改善混凝土流動(dòng)性，主要原因在于漿狀偏高嶺土的加入改變了混凝土體系中物料間水分傳輸?shù)姆较?粉狀偏高嶺土加入時(shí)，由于快速吸水，導(dǎo)致其周圍的水泥顆粒向其靠攏，因而形成了許多“粘稠點(diǎn)”，降低了流動(dòng)性；當(dāng)漿狀偏高嶺土加入時(shí)，由于不吸水甚至向外輸水，因而偏高嶺土顆粒成了 “潤滑劑”，從而改善了流動(dòng)性。
[0020]偏高嶺土料漿應(yīng)用于水泥混凝土中，可以改善偏高嶺土在水泥混凝土中的分散效果，并一定程度減少其對(duì)砂漿及混凝土流動(dòng)性的影響。進(jìn)一步與粉煤灰復(fù)合制備出一種偏高嶺土基礦物漿料，在不影響砂漿及混凝土流動(dòng)性的前提下提高其早期和后期強(qiáng)度。偏高嶺土與粉煤灰復(fù)合之后，粉煤灰的球狀外形所發(fā)揮的滾珠效應(yīng)一方面可以增加偏高嶺土在水泥混凝土中的分散效果，使偏高嶺土的高火山灰活性更好的發(fā)揮；另一方面可以消除偏高嶺土吸水造成對(duì)砂漿及混凝土流動(dòng)性的不良影響，而且兩種摻和料復(fù)合之后級(jí)配更加合理，顆粒堆積更為緊密，從一定程度上減少了填充水的用量，相當(dāng)于減少了部分用水量。將其制成漿體后使用，使其在水泥混凝土中分散的更為均勻，摻和料的火山灰活性能夠更好的發(fā)揮。偏高嶺土和粉煤灰中的活性Al2O3可以與水泥水化產(chǎn)物反應(yīng)，促進(jìn)了具有微膨脹作用的鈣礬石的生成，減少混凝土早期的自收縮，偏高嶺土顆粒細(xì)小，粒徑通常在幾微米以下，而且顆粒級(jí)配合理，摻入到混凝土中時(shí)能填充水泥漿體中的空隙，增加漿體的密實(shí)度，且其中的的活性成分Al2O3和SiO2與Ca(OH)2反應(yīng)生成凝膠產(chǎn)物，起到降低混凝土孔隙率，細(xì)化孔徑的作用，提高了水泥混凝土早期和后期的強(qiáng)度。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:
[0022]所用偏高嶺土可以以工廠化生產(chǎn)，相對(duì)于硅灰，礦粉等摻和料可以做到物質(zhì)的組成穩(wěn)定，這也就保證了所制成混凝土制品強(qiáng)度的穩(wěn)定性；所用的粉煤灰為工業(yè)廢棄物，有利于工業(yè)廢棄物的資源化利用；將其制成偏高嶺土基礦物漿料之后解決了偏高嶺土在使用過程中對(duì)砂漿及混凝土流動(dòng)性的影響，做到了在不影響流動(dòng)性的前提下提高砂漿及混凝土的早期和后期強(qiáng)度，并且降低了偏高嶺土在建筑材料中的使用成本。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0024]偏高嶺土:將高嶺土粉末在600°C~850°C的溫度下煅燒2~4h，冷卻后將其置于打散機(jī)中打散lOmin，用激光粒度分析儀測定其平均粒徑在8μπι以下(取自云南天鴻高嶺礦業(yè)有限公司，其SiO2和Al2O3總含量為70wt%以上)。備用。
[0025]粉煤灰:外形為珠狀顆粒，烘干后將其置于打散機(jī)中打散lOmin，用激光粒度分析儀測定其平均粒徑在10 μ m以下(取自火電廠，其SiO2和Al2O3總含量為50wt%以上)。備用。
[0026]偏高嶺土基漿狀改性劑:將上述烘干備用的偏高嶺土和粉煤灰分別置于打散機(jī)中分散10~15min ;然后混合攪拌3min形成干基,加水?dāng)嚢?0~15min制成偏高嶺土基衆(zhòng)狀改性劑；干基中偏高嶺土摻量為20%~80wt%，粉煤灰的摻量為20%~80wt%，水的摻量為干基質(zhì)量的50%~200%。
[0027]實(shí)施例1
[0028]偏高領(lǐng)土漿料的制備:上述備用偏高嶺土與水按質(zhì)量比1:1混合，置于攪拌機(jī)中攪拌IOmin混合均勻,制成偏高嶺土衆(zhòng)料。
[0029]偏高嶺土基漿狀改性劑的制備:偏高嶺土與粉煤灰按質(zhì)量比1:1混合置于打散機(jī)中打散IOmin,在攪拌機(jī)中混合3min,再加入占干基質(zhì)量百分比100wt%的水?dāng)嚢?5min,得到偏高嶺土基漿狀改性劑。
[0030]將準(zhǔn)備好的各原料按照表1的配比混合配料(摻合料的重量包含其中所含水的重量)，其中Al為基準(zhǔn)試樣，A2為加入上述干粉狀偏高嶺土試樣，A3為加入本實(shí)施例中偏高嶺土漿料的試樣，A4為加入本實(shí)施例中偏高嶺土基漿狀改性劑的試樣，參照GB/T2419-2005《水泥膠沙流動(dòng)度測定方法》測定所制得砂漿試樣的流動(dòng)度。
[0031]表1偏高嶺土基礦物漿料對(duì)流動(dòng)度的影響
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種用于混凝土的偏高嶺土基漿狀改性劑，其特征在于由偏高嶺土和粉煤灰組成的干基再加水混合而成。
2.如權(quán)利要求1所述的用于混凝土的偏高嶺土基漿狀改性劑，其特征在于所述干基中偏高嶺土摻量為20%~80wt%，粉煤灰的摻量為20%~80wt%，水的摻量為干基質(zhì)量的50%~200% ο
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于混凝土的偏高嶺土基漿狀改性劑，其特征在于所述偏高嶺土按如下方法制備得到: 將高嶺土粉末在600°C~850°C的溫度下煅燒2~4h，冷卻后，用打散機(jī)打散，平均粒徑在8 μ m以下；所述的高嶺土粉末Al2O3和SiO2的含量在70wt%以上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的用于混凝土的偏高嶺土基漿狀改性劑，其特征在于所述的粉煤灰為火電廠煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，外形為珠狀顆粒，平均粒徑在IOym以下；所述的粉煤灰Al2O3和SiO2的含量在50wt%以上。
5.一種用于混凝土的偏高嶺土基漿狀改性劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 分別將偏高嶺土、粉煤灰烘干備用；將已烘干的偏高嶺土、粉煤灰分別置于打散機(jī)中分散10~15min ;混合攪拌3min形成干基,然后加水?dāng)嚢?0~15min制成偏高嶺土基衆(zhòng)狀改性劑；所述干基中偏高嶺土摻量為20%~80wt%， 粉煤灰的摻量為20%~80wt%，水的摻量為干基質(zhì)量的50%~200%。
6.如權(quán)利要求5或6所述的用于混凝土的偏高嶺土基漿狀改性劑的制備方法，其特征在于所述偏高嶺土按如下方法制備得到: 將高嶺土粉末在600°C~850°C的溫度下煅燒2~4h，冷卻后，用打散機(jī)打散，平均粒徑在8 μ m以下；所述的高嶺土粉末Al2O3和SiO2的含量在70wt%以上。
7.如權(quán)利要求5或6所述的用于混凝土的偏高嶺土基漿狀改性劑的制備方法，其特征在于所述的粉煤灰為火電廠煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，外形為珠狀顆粒，平均粒徑在10 μ m以下；所述的粉煤灰Al2O3和SiO2的含量在50wt%以上。
【文檔編號(hào)】C04B14/10GK103664026SQ201310603742
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】水中和, 張龍, 韓金龍, 王桂明, 袁凱, 郝瀚 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)