一种碱矿渣水泥缓凝剂及其制备方法与流程

本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种可以延长碱矿渣水泥凝结时间，加大初凝时间与终凝时间间隔的缓凝剂及其制备方法。

背景技术：

建筑材料是应用最为广泛的一类材料。目前传统的建筑材料在应用过程中遵循开发—应用—废弃这一模式，导致资源日益枯竭，且造成大量废弃材料、污染物排出及环境恶化。如每生产一吨钢铁，将有数十吨钢渣、矿渣及其它废渣产出。固体废弃物的排放，占用土地、污染环境、危害人体健康，且也造成巨大的资源浪费。如何减少不可再生资源消耗，充分利用工业废渣，将其变废为宝，成为材料学者一直在努力研究的方向。

碱矿渣水泥是近年来国内外研究的热点之一。它是指将含有活性（无定型）al2o3和sio2的矿渣在强碱条件下，与碱或na2sio3（k2sio3）等相混合，制备的新型建筑材料。其制备工艺简单，能耗低、污染少，而且碱矿渣水泥的性能优异，符合我国的绿色可持续发展战略，其研究与推广尤其对于能源比较紧张的我国具有极其重要的作用。

碱矿渣水泥虽具有快硬早强、耐高温，耐腐蚀，低碳环保等一系列普通硅酸盐水泥所没有的优异性能，但其仍然没有得到广泛的应用，主要因为其施工使用中存在技术难题：快凝问题。在不加缓凝组分的条件下，碱矿渣水泥的初凝时间仅为30分钟。

技术实现要素：

本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种制备简单、效果好、操作简单、有效延长碱矿渣水泥施工时间，且对碱矿渣水泥混凝土的早期强度、后期强度不影响的碱矿渣水泥缓凝剂及其制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种碱矿渣水泥缓凝剂，其特征在于：由如下重量百分比的原料组成：硼酸30-50%、红糖15-35%、超细矿渣粉15-55%。

进一步的，所述硼酸可用硼砂替代。

所述红糖可用蔗糖替代。

所述硼酸或硼砂采用工业级，纯度95%以上。

所述超细矿渣粉的细度要求过200目筛，筛余为2%以内。

所述碱矿渣水泥缓凝剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）混合：将硼酸、红糖以及超细矿渣粉按照上述质量百分比混合均匀；

（2）粉磨：将步骤（1）中混合后的物料在球磨机中进行粉磨，即得碱矿渣水泥缓凝剂。

进一步的，步骤（1）在混料机中将各原料混合10小时，使其充分混合。

步骤（2）粉磨时间为5-8小时，粉磨至比表面积480-550m²/kg。

使用时，将上述缓凝剂溶于水中形成悬浊液，并将悬浊液掺杂在所要缓凝的碱矿渣混凝土中，所述缓凝剂的掺杂质量为制备碱矿渣混凝土时掺入的碱溶液质量的10％～15％。

本发明的有益效果是：本发明的碱矿渣水泥缓凝剂，使用简单，仅根据碱矿渣水泥制作时的碱含量质量，掺量为碱质量的10%-15%，占比碱矿渣水泥质量的2.0-3.0%，因此成本较低；缓凝效果好，根据掺量不同，初凝时间可调节至2小时-15小时，扩大初凝时间与终凝时间作业间隔，终凝时间可调整至10小时-25小时；不影响早期强度与后期强度的增长与发挥；抑制碱矿渣水泥施工后的泛碱现象，该缓凝剂通过中和反应可吸收碱矿渣水泥中加入的多余碱，对施工后的建筑材料的泛碱现象有抑制作用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图1为实施例1制备的缓凝剂掺量对碱矿渣水泥抗压强度的影响；

附图2为实施例2制备的缓凝剂掺量对碱矿渣水泥凝结时间的影响；

附图3为实施例2制备的缓凝剂掺量对碱矿渣水泥试样ph值的影响；

附图4为实施例3制备的缓凝剂掺量对碱矿渣水泥试样浸出液碳酸氢根离子浓度的影响；

附图5为实施例3制备的缓凝剂掺量对碱矿渣水泥试样孔结构的影响。

具体实施方式

实施例一:

称取工业级硼酸45kg、红糖25kg、超细矿渣粉30kg，将上述质量的原料在混料机中充分混合10小时，以保证充分混合均匀。将混合后的料在球磨机中粉磨5小时，测定其比表面积为480m²/kg。由附图1可知，随着缓凝剂掺量的增加，碱矿渣水泥的抗压强度先增加后降低，缓凝剂的最佳掺量为15.0%。缓凝剂的添加可使碱矿渣水泥凝结时间增加，提高碱矿渣水泥浆体的流动度，增加试样的密实度，从而改善抗压强度。

实施例二：

称取工业级硼酸40kg、蔗糖20kg、超细矿渣粉40kg，将上述质量的原料在混料机中充分混合10小时，以保证充分混合均匀。将混合后的料在球磨机中粉磨6小时，测定其比表面积为500m²/kg。由附图2可知，随着缓凝剂的增加，碱矿渣水泥的初凝时间、终凝时间及间隔增加，其凝结时间实现可调控性，有利于碱矿渣水泥的施工及使用。附图3说明，缓凝剂掺量的增加改善了碱矿渣水泥硬化浆体的ph值，对碱矿渣水泥硬化后的泛碱有抑制作用。

实施例三：

称取工业级硼酸50kg、红糖30kg、超细矿渣粉20kg，将上述质量的原料在混料机中充分混合10小时，以保证充分混合均匀。将混合后的料在球磨机中粉磨7小时，测定其比表面积为545m²/kg。由附图4可知，碳酸根离子浓度是碱矿渣水泥浆体泛碱程度的表征，随着缓凝剂的增加，碱矿渣水泥硬化浆体浸出液碳酸根离子浓度先降低后略有增加。充分说明该缓凝剂对碱矿渣水泥泛碱有抑制作用。由附图5不难看出，添加缓凝剂15.0%质量分数时，碱矿渣水泥硬化浆体的孔径尺寸大幅下降，由有害孔逐渐变为低于0.02um的无害孔，同时改善了硬化浆体的密实度，是改善试样抗压强度的一个主要原因。同时阻碍了碱离子溢出通道，也是该缓凝剂可以有效抑制泛碱现象的一个原因。

实施例四：

称取工业级硼酸30kg、红糖15kg、超细矿渣粉55kg，将上述质量的原料在混料机中充分混合10小时，以保证充分混合均匀。将混合后的料在球磨机中粉磨8小时，测定其比表面积为490m²/kg。

实施例五：

称取工业级硼酸35kg、红糖35kg、超细矿渣粉30kg，将上述质量的原料在混料机中充分混合10小时，以保证充分混合均匀。将混合后的料在球磨机中粉磨8小时，测定其比表面积为520m²/kg。

本发明的碱矿渣水泥缓凝剂，使用简单，仅根据碱矿渣水泥制作时的碱含量质量，掺量为碱质量的10%-15%，占比碱矿渣水泥质量的2.0-3.0%，因此成本较低；缓凝效果好，根据掺量不同，初凝时间可调节至2小时-15小时，扩大初凝时间与终凝时间作业间隔，终凝时间可调整至10小时-25小时；不影响早期强度与后期强度的增长与发挥；抑制碱矿渣水泥施工后的泛碱现象，该缓凝剂通过中和反应可吸收碱矿渣水泥中加入的多余碱，对施工后的建筑材料的泛碱现象有抑制作用。

技术特征：

技术总结
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种可以延长碱矿渣水泥凝结时间，加大初凝时间与终凝时间间隔的缓凝剂及其制备方法。该碱矿渣水泥缓凝剂，其特征在于：由如下重量百分比的原料组成：硼酸30‑50%、红糖15‑35%、超细矿渣粉15‑55%。本发明使用简单，仅根据碱矿渣水泥制作时的碱含量质量，掺量为碱质量的10%‑15%，占比碱矿渣水泥质量的2.0‑3.0%，因此成本较低；缓凝效果好，根据掺量不同，初凝时间可调节至2小时‑15小时，扩大初凝时间与终凝时间作业间隔，终凝时间可调整至10小时‑25小时；不影响早期强度与后期强度的增长与发挥；抑制碱矿渣水泥施工后的泛碱现象，该缓凝剂通过中和反应可吸收碱矿渣水泥中加入的多余碱，对施工后的建筑材料的泛碱现象有抑制作用。

技术研发人员：周宗辉;王金邦;程新;杜鹏
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：2017.05.08
技术公布日：2017.09.15