一种提高碱矿渣混凝土抗碳化性能的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑材料技术领域，涉及混凝土制备以及性能改进，特别涉及一种提高碱矿澄混凝土抗碳化性能的方法。
【背景技术】
[0002]碱矿渣水泥是环境友好型绿色胶凝材料，使用性能优异，生产过程能有效利用工业副产品和废渣，生产工艺简单，生产能耗低，自然资源消耗和温室气体排放少，被誉为二十一世纪最具开发潜力的胶凝材料。但碱矿渣混凝土的抗碳化能力较差，而抗碳化性能是混凝土耐久性的重要方面，碳化降低混凝土的碱性，混凝土丧失对钢筋混凝土中钢筋的保护作用，混凝土结构的安全受到威胁。因此增强碱矿渣混凝土的抗碳化性能，是碱矿渣混凝土应用发展的关键技术问题之一。
[0003]目前，国内外对碱矿渣混凝土抗碳化性能的研宄主要在于碱矿渣砂浆、碱矿渣混凝土在既定碳化条件下的碳化程度，以及碳化对碱矿渣砂浆、碱矿渣混凝土力学性能的影响。普通硅酸盐水泥混凝土抗碳化性能提高的技术途径主要通过提高混凝土保护层厚度以及对混凝土表面做覆盖层来实现，做法简单，但成本增加，混凝土构件体积增加。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种提高碱矿渣混凝土抗碳化性能的方法，简单易行，成本低廉，效果良好。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0006]一种提高碱矿渣混凝土抗碳化性能的方法，在碱矿渣混凝土制备过程中掺入Zn(OH)2、ZnCl2、引气剂或二水石膏。其中，掺入Zn(OH)2与ZnCl 2可以提高碱矿渣混凝土的固态分散相碱度，掺入引气剂与二水石膏可以提高碱矿渣混凝土的密实度、改善孔结构。
[0007]所述Zn(OH)2、ZnCl2、或二水石膏通过拌合于矿渣粉中掺入，引气剂溶于拌合水中掺入。
[0008]所述碱矿渣混凝土制备时，以水玻璃为碱组分，粒化高炉矿渣粉为胶凝材料，混凝土水胶比为0.55，砂率为37%，碱当量为4%，Zn (OH)2^ZnCl2,引气剂或二水石膏掺入时，掺量分别为粒化高炉矿渣粉质量的0.5%、0.5%、0.005%与2%。
[0009]所述水玻璃为工业级，含有25.3%的S1jP 9.2%的Na2O,密度为1.405g.cm_3，波美度为40.0，模数(Ms)为2.8，制备碱矿渣混凝土时，通过加入NaOH将模数调整为1.2。
[0010]所述粒化高炉矿渣粉碱性系数为1.05，密度为2.89g/cm3，比表面积为468m2/kg，流动度比为103 %，7d活性指数为79 %，28d活性指数为99 %，其化学组成为:31.50 % S12,11.52% Al2O3, 36.86% CaO, 1.10% Fe2O3,8.29% MgO, 0.19% SO3,0.63% K2O, 0.40% Na2O,杂质9.15%，烧失量0.36%。
[0011]所述Zn(0H)2、ZnCl2、二水石膏均为分析纯AR试剂，所述引气剂为非离子型表面活性物质，黄色粉末，主要成分是天然皂素。
[0012]所述NaOH为工业片碱，纯度99 %，内蒙古君正化工有限责任公司生产。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0014]第一，外掺组分都为常见化学试剂与混凝土用外加剂，容易获得，且外掺组分掺量小。
[0015]第二，外掺组分掺入后不影响碱矿渣混凝土的制备工艺。
[0016]第三，碱矿渣混凝土抗碳化性能改善效果明显。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例详细说明本发明的实施方式。
[0018]实施例1:
[0019]取5.7kg磨好的粒化高炉矿渣粉，与29g Zn(OH)2人工搅拌均匀得到粉料，将3.1kg拌合水直接混入2.88kg水玻璃中制备成碱液，等10.3kg砂与17.6kg碎石在搅拌机搅拌均匀之后，将粉料倒入搅拌机，搅拌5s，然后倒入碱液搅拌80s，即得到15L抗碳化性能较好的碱矿渣混凝土拌合物。
[0020]实施例2:
[0021]取5.7kg磨好的粒化高炉矿渣粉，与29g ZnCl2人工搅拌均匀得到粉料，将3.1kg拌合水直接混入2.88kg水玻璃中制备成碱液，等10.3kg砂与17.6kg碎石在搅拌机搅拌均匀之后，将粉料倒入搅拌机，搅拌5s，然后倒入碱液搅拌80s，即得到15L抗碳化性能较好的碱矿渣混凝土拌合物。
[0022]实施例3:
[0023]取5.7kg磨好的粒化高炉矿渣粉，将0.29g引气剂溶于10mL拌合水中，将其余3.0kg拌合水直接混入2.88kg水玻璃中制备成碱液，等10.3kg砂与17.6kg碎石在搅拌机搅拌均匀之后，将粉料倒入搅拌机，搅拌5s，然后倒入碱液与溶有引气剂的拌合水搅拌80s，即得到15L抗碳化性能较好的碱矿渣混凝土拌合物。
[0024]实施例4:
[0025]取5.7kg磨好的粒化高炉矿渣粉，与114g 二水石膏人工搅拌均匀得到粉料，将3.1kg拌合水直接混入2.88kg水玻璃中制备成碱液，等10.3kg砂与17.6kg碎石在搅拌机搅拌均匀之后，将粉料倒入搅拌机，搅拌5s，然后倒入碱液搅拌80s，即得到15L抗碳化性能较好的碱矿渣混凝土拌合物。
[0026]上述实施例中:
[0027]混凝土水胶比为0.55，砂率为37%，碱当量为4%。
[0028]水玻璃为工业级，含有25.3%的S1jP 9.2%的Na2O,密度为1.405g.cnT3，波美度为40.0，模数(Ms)为2.8，使用时通过加入NaOH将模数调整为1.2，NaOH为工业片碱，纯度99%，内蒙古君正化工有限责任公司生产。
[0029]粒化高炉矿渣粉为西安建科宝龙新材料有限责任公司生产的S95级矿粉，碱性系数为1.05，密度为2.89g/cm3，比表面积为468m2/kg，流动度比为103%，7d活性指数为 79%，28d 活性指数为 99%，其化学组成为:31.50% S12,11.52% Al2O3, 36.86% CaO,1.10% Fe2O3,8.29% MgO,0.19% SO3,0.63% K2O,0.40% Na2O,杂质 9.15%,烧失量0.36% 0
[0030]Zn(OH)2, ZnCl2、二水石膏均为分析纯AR试剂，引气剂为非离子型表面活性物质，黄色粉末，主要成分是天然皂素。
[0031]对采用本发明技术后的碱矿渣混凝土性能进行验证，具体如下:
[0032]基准碱矿渣混凝土(无外掺组分)碳化龄期3d、7d、14d、28d时的碳化深度分别为10mm、11mm、11mm、13mm ;捧入 Zn (0!1)2或 ZnCl 2后的減矿澄混凝土，碳化龄期 3d、7d、14d、28d时的碳化深度分别为4mm、5mm、7mm、9mm和5mm、6mm、8mm、1mm ;掺入引气剂或二水石膏后的碱矿澄混凝土，碳化龄期3d、7d、14d、28d时的碳化深度分别为5mm、6mm、7mm、1mm和5_、6mm、8mm、9mmD掺入Zn(OH)2、ZnCl2、引气剂或二水石膏后的3d碳化程度分别降低了 60%、50%,50%,50% ;28d碳化程度分别降低了 31%、23%、23%、31%。而且外掺组分不影响碱矿渣混凝土的力学性能:基准碱矿渣混凝土(无外掺组分)标准养护3d、28d的抗压强度分别为45.0MPa,62.3MPa，掺入Zn(OH)2、ZnCl2、引气剂或二水石膏的碱矿渣混凝土标准养护 3d、28d 的抗压强度分别为 52.6MPa、51.lMPa、48.2MPa、45.1MPa 和 60.3MPa、61.8MPa、59.4MPa、60.6MPa0
[0033]因此，外掺组分可以降低碱矿渣混凝土的碳化程度，提高碱矿渣混凝土的抗碳化能力。与基准碱矿渣混凝土(无外掺组分)相比，3d碳化程度降低50?60%，28d碳化程度降低20?30%，对碱矿渣混凝土的力学性能没有不利影响。方法简单，操作方便。
【主权项】
1.一种提高碱矿渣混凝土抗碳化性能的方法，其特征在于，在碱矿渣混凝土制备过程中掺入Zn (OH) 2、ZnCl2、引气剂或二水石膏。
2.根据权利要求1所述提高碱矿渣混凝土抗碳化性能的方法，其特征在于，所述Zn (OH) 2、211(:12或二水石膏通过拌合于矿渣粉中掺入，所述引气剂溶于拌合水中掺入。
3.根据权利要求1所述提高碱矿渣混凝土抗碳化性能的方法，其特征在于，所述碱矿渣混凝土制备时，以水玻璃为碱组分，粒化高炉矿渣粉为胶凝材料，混凝土水胶比为0.55，砂率为37%，碱当量为4%，Zn(OH)2, ZnCl2、引气剂或二水石膏掺入时，掺量分别为粒化高炉矿渣粉质量的0.5%,0.5%,0.005%与2%。
4.根据权利要求3所述提高碱矿渣混凝土抗碳化性能的方法，其特征在于，所述水玻璃为工业级，含有25.3 %的S12^P 9.2 %的Na 20，密度为1.405g.cm—3，波美度为40.0，模数(Ms)为2.8，制备碱矿渣混凝土时，通过加入NaOH将模数调整为1.2。
5.根据权利要求3所述提高碱矿渣混凝土抗碳化性能的方法，其特征在于，所述粒化高炉矿渣粉碱性系数为1.05，密度为2.89g/cm3，比表面积为468m2/kg，流动度比为103%，7d活性指数为79 %，28d活性指数为99 %，其化学组成为:31.50% S12,11.52% Al2O3,36.86% CaO, 1.10% Fe2O3,8.29% MgO, 0.19% SO3,0.63% K2O, 0.40% Na2O,杂质 9.15%，烧失量0.36%。
6.根据权利要求1所述提高碱矿渣混凝土抗碳化性能的方法，其特征在于，所述Zn (OH) 2、ZnCl2、二水石膏均为分析纯AR试剂，所述引气剂为非离子型表面活性物质，黄色粉末，主要成分是天然皂素。
7.根据权利要求4所述提高碱矿渣混凝土抗碳化性能的方法，其特征在于，所述NaOH为工业片碱，纯度99%，内蒙古君正化工有限责任公司生产。
【专利摘要】一种提高碱矿渣混凝土抗碳化性能的方法，在碱矿渣混凝土制备过程中掺入Zn(OH)2、ZnCl2、引气剂或二水石膏，掺入Zn(OH)2与ZnCl2可以提高碱矿渣混凝土的固态分散相碱度，掺入引气剂与二水石膏可以提高碱矿渣混凝土的密实度、改善孔结构，从而降低碱矿渣混凝土的碳化程度，提高碱矿渣混凝土的抗碳化能力，与基准碱矿渣混凝土相比，3d碳化程度降低50～60％，28d碳化程度降低20～30％，且对碱矿渣混凝土的力学性能没有不利影响。
【IPC分类】C04B22-14, C04B22-06, C04B18-14, C04B22-12, C04B28-26
【公开号】CN104829151
【申请号】CN201510152902
【发明人】何娟, 陈畅, 伍勇华, 何廷树, 王艳
【申请人】西安建筑科技大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月1日