一种混凝土用防裂抗渗剂的制作方法

一种混凝土用防裂抗渗剂的制作方法
【专利摘要】本发明适用于建筑材料领域，提供了一种混凝土用防裂抗渗剂，包括如下重量份数的下列组分：粉煤灰10-70份，氟石膏10-50份，磷矿渣10-70份。该混凝土用防裂抗渗剂能够降低水化热，补偿混凝土收缩，提高混凝土强度，防止其开裂、渗漏等现象，提高了混凝土的稳定性和耐久性。
【专利说明】一种混凝土用防裂抗渗剂

【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种混凝土用防裂抗渗剂。

【背景技术】
[0002] 混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，广泛应用于建筑领域的方方面面。但 是，由于混凝土、尤其大体积混凝土及高强混凝土等，普遍存在收缩现象，导致混凝土开裂， 混凝土强度、防渗、抗腐蚀等性能降低。而目前市场上使用膨胀剂作为补偿收缩混凝土材料 存在的明显缺陷是：混凝土的水化热高，混凝土收缩变形大，普遍存在混凝土开裂、渗漏等 现象，同时，还较大幅度地降低混凝土强度。且国内各种类型的混凝土补偿收缩材料、诸如 膨胀剂等，绝大部分都是利用纯原料进行高温处理，既造成了巨大的能源消耗，又给环境带 来了不同程度地影响。而且，产品生产成本高，因此，该类产品的市场销售价格昂贵。
[0003] 此外，国外进口产品虽说具有一定的防裂抗渗性能，但效果均不明显。因此，对于 混凝土建筑，特别是对于大体积混凝土、高强度的混凝土建筑一如水电大坝、军事工程、核 电站、地铁等，寻找一种能在保证强度的前提下，有效防止混凝土开裂和渗漏，一直是建筑 科技工作者重大研究课题。


【发明内容】

[0004] 本发明的目的在于提供一种混凝土用防裂抗渗剂，旨在解决水电大坝、军事工程、 核电站、地铁等特大体积混凝土及高强、高性能混凝土开裂和渗漏问题。
[0005] 本发明的另一目的在于提供一种操作简单易控的混凝土用防裂抗渗剂的制备方 法。
[0006] 本发明的再一目的在于提供一种混凝土用防裂抗渗剂作为混凝土外加剂或混凝 土掺合料的应用。
[0007] 本发明是这样实现的，一种混凝土用防裂抗渗剂，包括如下重量份数的下列组 分：
[0008] 粉煤灰 10-70份；
[0009] 氟石膏 10-50份；
[0010] 磷矿渣 10-70份。
[0011] 以及，一种混凝土用防裂抗渗剂的制备方法，包括下述步骤：
[0012] 按照上述混凝土用防裂抗渗剂的配方分别称取各组分；
[0013] 将上述各组分进行球磨、混合处理。
[0014] 本发明提供的上述混凝土用防裂抗渗剂以粉煤灰、氟石膏和磷矿渣为原料，降低 了生产成本；通过三种组分之间相互配合，既满足了混凝土早期水化矿物的需要，同时降低 了水化温度，又有效地延长了混凝土后期膨胀时间，保障了混凝土后期收缩补偿；此外，磷 矿渣的添加，能有效的与其他组分发生发应，生成大量高强度物质，显著增加了混凝土的强 度，使得本发明所述混凝土用防裂抗渗剂在制备水电大坝、军事工程、核电工程、地铁工程 等特大体积混凝土以及商强、商性能混凝土时，在确保并提商混凝土强度的如提下能有效 提高其防裂抗渗性能和稳定性能及耐久性能。本实施例提供的混凝土用防裂抗渗剂的制备 方法，成本低廉，工艺简单可控，容易实现产业化发展。

【专利附图】

【附图说明】
[0015] 图1是本发明实施例提供的混凝土用防裂抗渗剂的制备流程图；
[0016] 图2是本发明实施例提供的混凝土用防裂抗渗剂的工艺流程图。

【具体实施方式】
[0017] 为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018] 常用的混凝土中，一方面，由于水泥用量较大，导致混凝土的水化温度较高、早期 自收缩明显，因此，混凝土收缩变形大、容易开裂；另一方面，由于后期混凝土自由水的挥 发，将进一步导致混凝土的收缩变形。收缩会使混凝土结构产生裂缝，降低混凝土结构的密 实性，影响混凝土的抗渗、抗冻、抗腐蚀等性能。有基于此，本发明实施例提供了一种混凝土 用防裂抗渗剂，包括如下重量份数的下列组分：
[0019] 粉煤灰 10-70份；
[0020] 氟石膏 10-50份；
[0021] 磷矿渣 10-70份。
[0022] 具体地，上述混凝土用防裂抗渗剂中，所述粉煤灰是燃煤火电厂排出的主要固体 废物。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤 灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成 河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。因此，有必要对该粉煤灰进 行合理利用，避免其对于环境、人体、生物造成不利影响。
[0023] 研究发现，所述粉煤灰的主要成分有：Si02、A120 3，其在一定条件下能发生水化作 用，是粉煤灰的主要活性成分。粉煤灰中含有部分疏松多孔的未燃炭粒，该物质是一种惰性 物质，其含量对粉煤灰的活性存在影响，其含量越高，粉煤灰的活性值降低越明显，而该成 分的存在对粉煤灰的压实也不利；此外，过量的Fe 203对粉煤灰的活性也不利。为了充分发 挥上述粉煤灰活性成分的作用，同时防止其他成分如未燃炭粒、Fe 203等对所述粉煤灰的活 性造成影响，本发明实施例中，作为优选实施例，所述粉煤灰的烧失量< 15%，以所述粉煤灰 的总重为100%计，其中，Si02的重量百分含量为30-60%，A120 3的重量百分含量为20-40%。 当然，应当理解，所述粉煤灰中还含有除Si02、Al 203以外的其他成分。作为具体实施例，所述 混凝土用防裂抗渗剂中粉煤灰的重量份数为10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、 45份、50份、55份、60份、65份、70份等具体重量份数。
[0024] 氟石膏是氟化盐生产过程中产生的废渣，每年我国氟化盐厂排出的氟石膏量非常 高，该工业废渣的存放不仅占用大量耕地，浪费大量建设资金，而且若存放不当，还会污染 环境。合理利用氟石膏可以变废为宝。
[0025] 氟石膏中的主要成分有CaO和S03，其作为主要的活性成分，能与其他组分的成分 发生反应，生成高强度的活性物质，如水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化硫酸钙等；此外氟石 膏的添加，还能在一定程度上作为凝结时间调节剂使用。本发明实施例中，作为优选实施方 式，以所述氟石骨的总重为100%计，CaO的重量百分含量为20-50%，S0 3的重量百分含量为 30-70%。具有该比例成分的氟石膏，能够更好的与其他成分配合，充分发挥各组分的功能。 当然，应当理解，所述氟石膏中还含有除CaO、S0 3以外的其他成分。作为具体实施例，所述 混凝土用防裂抗渗剂中氟石膏的重量份数为10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、 45份、50份等具体重量份数。
[0026] 本发明实施例中，磷矿渣为磷矿厂利用电炉法制取黄磷时产生的工业废渣，随着 我国黄磷用量的不断加大，所带来的磷渣也越来越多。由于磷矿渣中含有大量能影响动植 物生长、健康的P、F等元素，因此，若不对磷矿渣加以处理或合理利用，将带来环境污染和 危害人体、动植物健康的问题。
[0027] 所述磷矿渣主要成分为：CaO、Si02、P20 5、A1203、Fe203等，一方面，磷矿渣作为防裂 抗渗剂的主要成分之一，与其他成分水化后，能有效减轻混凝土前期的水化热；另一方面， 由于磷矿渣中CaO含量较高，因此，其还能与粉煤灰、氟石膏组分中的Si0 2、A1203、S03等作 用，生成相应的水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫酸钙等物质。由于钙含量的显著增加，本发 明实施例所述防裂抗渗剂中的水化矿物也相应增加，因此，所述防裂抗渗剂能显著提高混 凝土的强度，加入磷矿渣后的防裂抗渗剂，其活性指数得了到较大幅度提高。本发明实施例 防裂抗渗剂中，为了平衡所述磷矿渣在上述两方面的功能，作为优选实施例，以所述磷矿渣 的总重为100%计，其中，Si0 2的重量百分含量为20-40%，A1203的重量百分含量为2-10%， CaO的重量百分含量为30-60%。当然，应当理解，所述磷矿渣中还含有除CaO、Si02、Al20 3以 外的其他成分。作为具体实施例，所述混凝土用防裂抗渗剂中磷矿渣的重量份数为10份、 15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份等具体重量份 数。
[0028] 本发明实施例中，由于三种组分都经过高温煅烧，且三种组分中均含有高活性成 分和低活性成分。其高活性成分能在常温下水化硬化时起反应，并生成具有较高强度的水 化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫酸钙等多种水化矿物；而低活性成分也能在常温下缓慢生成 水化矿物。所述防裂抗渗剂剂加入到混凝土中后，由于水化矿物如水化硅酸钙、水化铝酸 钙、水化硫酸钙等均能与混凝土中的水泥水化时析出的氢氧化钙凝胶发生反应，生成不同 的不溶于水的多种水化矿物，从而显著提高混凝土的抗压性、密实性、稳定性和混凝土的抗 裂性、抗渗性及耐久性。三种组分的有效结合，使得混凝土中活性成分进行优势互补和合理 有效重组。这样，既满足了混凝土早期水化矿物的需要，又保障了混凝土后期收缩补偿和强 度的增长，能够在有效的保证混凝土强度的基础上，提高混凝土的防裂抗渗性能。为确保上 述效果的实现，作为优选实施例，使用本发明实施例所述防裂抗渗剂时，混凝土初凝时间差 在彡90min，混凝土在水中7d的限制膨胀率为0. 010%?0. 025%，混凝土在空气中21d的限 制膨胀率> -〇. 010%，混凝土 28d的抗压强度比> 90%。
[0029] 作为优选实施例，为了更好地达到上述效果，本发明实施例中，以混凝土用防裂抗 渗剂的总重为100%计，MgO的重量百分含量彡5%，S0 3的重量百分含量彡30%，Si02的重量 百分含量< 55%，A1203的重量百分含量< 30%，CaO的重量百分含量< 20%，Fe203的重量百 分含量< 5%。
[0030] 混凝土用防裂抗渗剂的粒径越小，其比表面积相应越大。由于常用水泥的比表面 积约为300m 2/kg左右，当防裂抗渗剂的比表面积比水泥小时，将有利于填充混凝土中的水 泥粒径缝隙，增强混凝土密实度；此外，防裂抗渗剂的比表面积的大小直接影响其水化进 程，比表面积越大水化越快，反之则越慢。本发明实施例中，有效控制水化时间或膨胀速率， 除通过合理调配防裂抗渗剂的组分外，合理的比表面积的控制也是防裂抗渗剂技术要求关 键所在。有鉴于此，作为另一个优选实施例，所述混凝土用防裂抗渗剂的比表面积> 400m2/ kg。所述混凝土用防裂抗渗剂的粒径要求为：80 μ m筛筛余< 1.0%。
[0031] 本发明实施例所述防裂抗渗剂，可以降低水泥水化热，减缓水化进程，减少水泥放 热量，延迟放热峰值出现时间，还可以使混凝土水泥放热更加平缓，使水泥性能发生改变。 因为所述防裂抗渗剂还具有微膨胀特性，因此，将所述防裂抗渗剂加入高热水泥中，可使水 泥改性为中热微膨胀水泥；将所述防裂抗渗剂加入中热水泥中，可使水泥改性为低热微膨 胀水泥。
[0032] 本发明实施例所述防裂抗渗剂取代部分水泥后，混凝土强度仍然能够满足设计要 求。因此，在大体积混凝土中，如大坝工程、国防工程、军事工程、核电工程、地铁工程、机场 跑道工程、公路工程、铁路工程、桥梁工程、隧道工程、工业与民用建筑工程、水利电力工程、 地下(水下）隐蔽建筑等，可以大幅度降低混凝土的水泥用量(如，C25大坝碾压混凝土的水 泥用量可控制在56kg/m 3左右)，从而降低水泥水化热，提高混凝土防裂抗渗性能，进一步满 足其更高的防渗、防腐蚀、稳定性和耐久性要求。本发明的混凝土用防裂抗渗剂，可根据确 定的用量直接掺入水泥混凝土中，与水泥、水以及砂、石等均匀拌合使用。
[0033] 本发明实施例提供的防裂抗渗剂，采用工业废渣粉煤灰、氟石膏和磷矿渣作为组 分，充分利用工业废渣作为再生资源使其变废为宝，既解决了粉煤灰和氟石膏及磷矿渣的 排放对环境所造成的污染，又降低了生产成本，更重要的是减少了混凝土的水化热、热能膨 胀性，可使混凝土达到微膨胀或不收缩或少收缩，改善混凝土的耐高温性能、减轻颗粒分离 和析水现象、减少混凝土的收缩和开裂以及抑制杂散电流对混凝土中钢筋的腐蚀，有利于 提高混凝土防裂、抗渗、抗冻能力；同时，所述混凝土防裂抗渗剂中磷矿渣的添加，其活性指 数达到60%以上，有效地提高了混凝土的强度。此外，本发明实施例所述防裂抗渗剂还能改 善混凝土的和易性和可泵性，增强混凝土粘聚性、包裹性，使混凝土不离析，坍落度无损失， 混凝土保持良好的保水性能，混凝土的力学性能、变形性能以及耐久性能显著提高，可以改 善水电大坝、军事工程、核电站、地铁、路桥、跑道等特大体积混凝土的抗裂、抗渗、抗压、抗 拉、抗折、抗磨、抗蚀、抗震等性能。
[0034] 本发明实施例所述混凝土用防裂抗渗剂，可以通过下述方法制备获得。
[0035] 相应地，本发明实施例还提供了一种混凝土用防裂抗渗剂的制备方法，包括下述 步骤：
[0036] S01.按照上述的混凝土用防裂抗渗剂的配方分别称取各组分；
[0037] S02.将上述各组分进行球磨、混合处理。
[0038] 具体地，上述步骤S01中混凝土用防裂抗渗剂的配方以及配方中的各组分优选含 量和种类如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。
[0039] 上述步骤S02中，将所述称取的各组分进行球磨、混合处理。将各组分进行球磨处 理的设备不受限制，本领域内常用的球磨机均可用于本发明实施例。作为优选实施例，经球 磨处理后的物料，其粒径要求80 μ m筛筛余彡1. 0%、比表面积彡400m2/kg。所述球磨、混合 处理的时间可以根据实际生产条件进行灵活的调整，只要各组分球磨、混合充分即可，如混 合的设备可以是混料罐等。在上述球磨、混合时，可以将物料进行吸尘处理，减少物料粉尘， 并将其经排气口排出并回收。在具体实施例中，可将经球磨、混合后的混料经高压输送机输 送至成品库，形成混凝土用防裂抗渗剂成品，如附图2所示。
[0040] 本发明实施例提供的混凝土用防裂抗渗剂的制备方法，只需将各组分进行球磨、 混合处理即可，其制备工艺简单，易控，生产效率高。
[0041] 本发明实施例还提供了混凝土用防裂抗渗剂作为混凝土外加剂或混凝土掺合料 的应用。
[0042] 作为优选实施例，当混凝土用防裂抗渗剂作为混凝土外加剂应用时，以胶凝材用 量的总重为100%计算，所述防裂抗渗剂占胶凝材总重的重量百分含量为10-15% ;当混凝土 用防裂抗渗剂作为混凝土掺合料应用时，以胶凝材用量的总重为100%计算，所述防裂抗渗 剂占胶凝材总重的重量百分含量为10-60%。
[0043] 实施例1
[0044] 一种混凝土用防裂抗渗剂，包括如下重量份数的下列组分：
[0045] 粉煤灰 45份；
[0046] 氟石膏 30份；
[0047] 磷矿渣 25份。
[0048] 上述混凝土用防裂抗渗剂的制备方法，包括下述步骤：
[0049] S11.按照上述的混凝土用防裂抗渗剂的配方分别称取各组分；
[0050] S12.将上述各组分进行球磨、混合处理。
[0051] 实施例2
[0052] -种混凝土用防裂抗渗剂，包括如下重量份数的下列组分：
[0053] 粉煤灰 25份；
[0054] 氟石膏 30份；
[0055] 磷矿渣 45份。
[0056] 上述混凝土用防裂抗渗剂的制备方法，包括下述步骤：
[0057] S21.按照上述的混凝土用防裂抗渗剂的配方分别称取各组分；
[0058] S22.将上述各组分进行球磨、混合处理。
[0059] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种混凝土用防裂抗渗剂，包括如下重量份数的下列组分： 粉煤灰 10-70份； 氟石骨 10-50份； 磷矿渣 10-70份。
2. 如权利要求1所述的混凝土用防裂抗渗剂，其特征在于，所述粉煤灰的烧失量 < 15%，以所述粉煤灰的总重为100%计，其中，Si02的重量百分含量为30-60%，A120 3的重量 百分含量为20-40%。
3. 如权利要求1所述的混凝土用防裂抗渗剂，其特征在于，以所述氟石膏的总重为 100%计，CaO的重量百分含量为20-50%，S0 3的重量百分含量为30-70%。
4. 如权利要求1所述的混凝土用防裂抗渗剂，其特征在于，以所述磷矿渣的总重为 100%计，其中，Si02的重量百分含量为20-40%，A1 203的重量百分含量为2-10%，CaO的重量 百分含量为30-60%。
5. 如权利要求1-4任一所述的混凝土用防裂抗渗剂，其特征在于，所述混凝土用防裂 抗渗剂的比表面积彡400m2/kg ; 所述混凝土用防裂抗渗剂的粒径要求为：80 μ m筛筛余为< 1.0%。
6. 如权利要求1-4任一所述的混凝土用防裂抗渗剂，其特征在于，以混凝土用防裂抗 渗剂的总重为100%计，MgO的重量百分含量彡5%，S0 3的重量百分含量彡30%，Si02的重量 百分含量< 55%，A1203的重量百分含量< 30%，CaO的重量百分含量< 20%，Fe203的重量百 分含量< 5%。
7. -种混凝土用防裂抗渗剂的制备方法，包括下述步骤： 按照权利要求1-6任一项所述的混凝土用防裂抗渗剂的配方分别称取各组分； 将上述各组分进行球磨、混合处理。
8. 权利要求1-6任一项所述的混凝土用防裂抗渗剂作为混凝土外加剂或混凝土掺合 料的应用。
9. 如权利要求8所述的混凝土用防裂抗渗剂作为混凝土外加剂的应用，其特征在 于，以胶凝材用量的总重为100%计算，所述防裂抗渗剂占胶凝材总重的重量百分含量为 10-15%。
10. 如权利要求8所述的混凝土用防裂抗渗剂作为混凝土掺合料的应用，其特征在 于，以胶凝材用量的总重为100%计算，所述防裂抗渗剂占胶凝材总重的重量百分含量为 10-60%。
【文档编号】C04B103/65GK104140217SQ201410017764
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】龚家玉 申请人:龚家玉