专利名称：多功能混凝土矿物添加剂的制备技术与方法
技术领域：
本发明属于建筑材料类，提供一种多功能混凝土矿物添加剂的制备技术与方法。
2、石膏相物质广泛采用开采出来的石膏矿石，而铝相物质则大量来自于明矾石、铝酸盐、硫铝酸盐水泥等。
例如CN85100902A公布的复合混凝土膨胀剂及其制造方法主要地在钙质膨胀熟料中加入一定比例的天然明矾石和石膏，将这些混合物共同研磨而成。这些技术可以在水泥水化体系中较快地生成钙矾石，膨胀明显，但普遍存在早期膨胀较大，延迟膨胀不明显的特点。而且由于大量采用明矾石、铝酸盐、硫铝酸盐等物质作为铝相来源，一方面向混凝土中引入了大量的碱，使混凝土在含有活性集料时发生碱集料反应的可能性大大增加，另一方面在掺用高效减水剂的新拌混凝土水化体系中，铝盐水化相随水泥水化的进行，大量吸附高效减水剂分子，导致高效减水剂的实际效能降低，引起新拌混凝土的坍落度损失明显。另外用这些技术制备的混凝土膨胀剂功能单一，通常只具有微膨胀功能，不能满足现代混凝土施工技术对砼外加剂功能多样化的要求。而且生产成本也有待进一步降低。
本发明采用下述技术方案实现a、首先制备功能组分甲将M金属粉末用超细粉磨至2μ粒径以下的占90％以上，然后用有机物钝化处理到适当厚度的钝化膜形成，再用石英粉稀释制得。
b、制备功能组分乙以硫酸亚铁为主要成分的工业废料与硫酸钠按比例(0.5-1.5)混合粉磨而成。
c、将粉煤灰、工业废料硬氟石膏烘干、粉磨至比表面积为4500-5500mm2/g，含水率小于2％以下。
d、烘干改性剂糖钙减水剂至含水率低于2％。
e、分别计量功能组分甲为3-5％(重量)，功能组分乙为3-5％(重量)，改性剂糖钙减水剂为1.2-2.4％(重量)与磨细的粉煤灰55-60％、硬氟石膏30-35％，混合均匀，即制得多功能混凝土矿物添加剂。
将将制备的功能组分甲3-5％和功能组分乙3-5％、改性剂1.2-2.4％与磨至一定细度的工业废料硬氟石膏30-35％，粉煤灰55-60％，共同入球磨机粉磨混合至均匀，即制成新型多功能混凝土矿物添加剂。
粉煤灰为一级粉煤灰，其性能应满足中国国家标准规定。
氟石膏为铝厂工业废料，采用其中的硬氟石膏，其化学成分如下表所示，各组分量上下波动不超过1％。
主要化学组成 CaF2Al2O3SO3CaO百分含量(％)6.0-7.018.5-19.521-2239-40多功能混凝土矿物添加剂在水泥水化体系中产生微膨胀作用，有三个膨胀源其中之一是钙矾石的生成，氟石膏在新型多功能混凝土矿物添加剂中的作用一是为钙矾石的生成提供石膏相，二是氟石膏为铝厂工业废料，其中含有大量的活性铝相，因而可以为钙矾石的生成提供铝相物质。
优质粉煤灰在多功能混凝土矿物添加剂中的作用一是有利于改善新拌混凝土的工作性能，二是使氟石膏、功能组分甲、功能组分乙、改性剂等能够均匀分散，三是降低新型多功能混凝土矿物添加剂的生产成本。而且粉煤灰的加入还可以发挥其微集料效应，增加混凝土密实度，可发挥其火山灰效应，减少混凝土中碱含量，降低水泥化热，提高混凝土耐久性能。
功能组分甲在多功能混凝土矿物添加剂中的作用在水泥水化体系中随着水泥水化反应的进行，其表面的钝化膜逐渐溶解，在一定时候与水泥水化相中的物质产生化学反应，生成大量均匀分布的微小封闭状气泡，产生体积膨胀，这是新型多功能混凝土矿物添加剂的第二个膨胀源。同时，产生的大量均匀分布的微小封闭状气泡可以起到很好的滚珠润滑作用，有利于水泥粒子及其他矿物掺合料粒子之间的相互滑移，从而有效地控制新拌混凝土的坍落度经时损失。而且，产生的大量均匀分布的微小封闭状气泡可以起到显著提高混凝土抗渗性、抗冻性等耐久性能的作用。功能组分甲在水泥水化体系中的反应时间与反应速率可以通过控制其表面钝化膜的成膜物质与膜的厚度来加以控制。
功能组分乙在多功能混凝土矿物添加剂中的作用在水泥水化体系产生化学反应，生成Fe(OH)3凝胶，一方面对混凝土的早期强度有利，另一方面产生体积膨胀，形成多功能混凝土矿物添加剂的第三个膨胀源。而且Fe(OH)3凝胶的生成可以增强水泥石的密实度，从而提高混凝土的耐久性能。
改性剂糖钙减水剂在多功能混凝土矿物添加剂中的作用一方面有缓凝的作用，有利于新拌混凝土的坍落度经时损失的控制，另一方面有减水的作用，使得新拌混凝土工作性保持一定水平的情况下，可以减少用水量，从而增加混凝土的密实性，提高混凝土强度。
将上述组分和配比按工艺要求制备就得到一种性能优异的新型多功能混凝土矿物添加剂，当以水泥用量10-14％的重量百分比采取外掺法加入混凝土之中后，可以取得良好的技术经济效果。例如1、28天龄期时能保持万分之二的自由膨胀率，可以有效地补偿混凝土由于各种原因而产生的收缩；2、明显改善新拌混凝土的工作性能，有效控制新拌混凝土坍落度经时损失，可以控制C60强度等级免振捣高性能混凝土2小时坍落度损失在5cm以内。3、显著提高混凝土的抗渗性、抗冻性等耐久性能，如掺用可以将C60免振捣混凝土抗冻性提高到F300以上。4、在达到上述技术指标的同时，混凝土的物理力学性能不受影响。5、大量利用工业废渣，生产工艺简单，每吨生产成本可以控制在250元左右。总之，新型多功能混凝土矿物添加剂的研制与应用可以很好地解决目前混凝土微膨胀剂功能单一，碱含量大，影响混凝土耐久性能、工作性能和物理力学性能的问题，还可以减少工业废料对环境的污染，有着显著的社会经济效益。
四
图1为本发明的多功能混凝土矿物添加剂生产工艺流程图。
五具体实施例方式将满足要求的粉煤灰、硬氟石膏分别烘干、计量、破碎至勃氏比表面积4500-5500mm2/g细度，控制其物料综合含水率小于2％以下备用。功能组分甲的制备将某种金属粉末用气流磨超细粉磨至2μ以下粒径占90％以上，然后用碱液和有机物进行表面钝化处理，在其表面形成钝化膜，再用石英粉稀释，制成功能组分甲。准确计量功能组分甲、功能组分乙、改性剂糖钙减水剂(控制含水率低于2％)，将其与已经磨至一定细度的煤灰、硬氟石膏再一起粉磨均匀，检验包装后得到本发明所提出的多功能混凝土矿物添加剂。
下面结合实施例进一步说明本申请之发明，但实施例不应视作对本发明权利的限定。
实施例表1 多功能矿物添加剂配方多功能矿物添加剂组成及掺量序号氟石膏+粉煤灰+乙+甲+改性剂 掺量(水泥重量％)H 35％+52％+5％+3％+5％12I 30％+56％+5％+4％+5％12G 33％+57％+3％+4％+3％12表2掺多功能矿物添加剂H混凝土试验配合比各组分含量(kg/m3)试样水泥 砂 石子水 FDN矿物添加剂HUEAA0439 478 11881953.950 0A1386 478 11881953.950 53A2386 478 11881953.9553 0表3 胶砂试件自由线膨胀率自由膨胀率(×10-4)序号膨胀剂(掺量)1d 3d 5d 7d 11dB0 0-1.8-1.8-1.9-1.9 -2.0B1 UEA(12％)-0.40.6 2.6 2.62.6B2 H(12％) 0.9 1.5 2.4 2.32.3
表4 空白及掺多功能矿物添加剂混凝土新拌特性指标试样 扩展值坍落度(mm)倒坍落筒流下时间(S)(cm)初始1h1.5hA0 60 210 204 199 16A1 57.5 201 122 82 20A2 59.5 215 201 194 14表5 空白及掺多功能矿物添加剂混凝土物理力学性能抗折强度(Mpa) 抗压强度(Mpa)试样3d 7d 28d 3d 7d 28dA05.406.499.78 36.241.150.0A14.975.709.40 33.242.148.9A25.756.629.69 39.543.050.8表6 空白及掺多功能矿物添加剂混凝土耐久性能
表7 多功能矿物添加剂H性能综合指标
权利要求
1.一种多功能混凝土矿物添加剂的制备技术与方法，其特征是a、制备功能组分甲将M金属粉末超细粉磨至2μ粒径以下的占90％以上，然后用有机物钝化处理到适当厚度的钝化膜形成，再用石英粉稀释制得。b、制备功能组分乙以硫酸亚铁为主要成分的工业废料与硫酸钠按比例(0.5-1.5)混合粉磨而成。c、将粉煤灰、工业废料硬氟石膏烘干、粉磨至比表面积为4500-5500cm2/g，含水率小于2％以下。d、烘干改性剂糖钙减水剂至含水率低于2％。e、分别计量功能组分甲为3-5％(重量)，功能组分乙为3-5％(重量)，改性剂糖钙减水剂为1.2-2.4％(重量)与磨细的粉煤灰55-60％、硬氟石膏30-35％，混合均匀，即制得多功能混凝土矿物添加剂。
2.根据权利要求1的多功能矿物添加剂的制备技术与方法，其特征是所述的硬氟石膏为化工生产废料，其主要化学成分为CaF26.0-7.0％，Al2O318.5-19.5％，SO321-22％，CaO39-40％。
3.根据权利要求1的多功能混凝土矿物添加剂的制备技术与方法，其特征是所述的粉煤灰为I级粉煤灰。
4.根据权利要求1所述的多功能混凝土矿物添加剂的制备技术与方法，其特征是功能组分甲为某种金属微细粉末经碱液和有机物进行钝化处理后加适量石英砂粉磨至2μ以下粒径占90％以上。
全文摘要
多功能混凝土矿物添加剂的制备技术与方法，其特征是首先将M金属粉末超细粉磨至90％以上的粒径小于2m，然后钝化处理，用石英粉稀释制得功能组分甲；再以硫酸亚铁为主要成分的工业废料与硫酸钠按0.5～1.5的比例混磨制得功能组分乙；然后按照质量百分比功能组分甲3～5％、功能组分乙3～5％、干燥后的糖钙1.2～2.4％、磨细的粉煤灰55～60％，硬石膏30～35％混合均匀制得多功能混凝土矿物添加剂。该制品可有效控制新拌混凝土坍落度损失，同时显著提高其抗冻、抗渗性，本发明具有工业废料利用率高(90％以上)、节能无污染等优点。
文档编号C04B40/00GK1431161SQ0215418
公开日2003年7月23日 申请日期2002年12月31日 优先权日2002年12月31日
发明者马保国, 何永佳, 朱洪波, 董荣珍, 王迎飞, 张平均, 张莉, 钟开红, 蹇守卫, 许婵娟, 曹晓润 申请人:武汉理工大学