专利名称：一种用于混凝土的高早强矿物外加剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种用于混凝土的高早强矿物外加剂。
背景技术：
随着公路、铁路、港口、航空及城市建设的发展，高性能混凝土技术已经成为了现代工程的需求及发展方向。利用矿粉、粉煤灰、硅灰等作为矿物外加剂取代部分水泥制备砂浆或混凝土不仅可以减少资源耗费、降低混凝土的经济成本，而且能够改善混凝土的工作、 力学及耐久等方面的性能。矿物外加剂已经成为了高性能混凝土中不可缺少的重要组成部分。但在实际工程应用过程中，发现常用的矿物外加剂存在着如下所示的问题第一、 矿粉、粉煤灰等矿物外加剂取代部分水泥配制砂浆或混凝土，会出现凝结时间延长，早期强度较低、强度发展缓慢等问题，影响脱模时间，延误工期，不能达到快速施工的要求；第二、 硅灰等矿物外加剂虽然活性较高，理论上能够提高混凝土的早期及后期强度，但因其比表面积较大、需水量较高，为保证砂浆或混凝土的工作性能，在使用过程中往往会多加水，提高水胶比，使得砂浆或混凝土的强度降低。不同矿物外加剂在混凝土中的作用机理不尽相同，矿物外加剂在提高混凝土某方面性能的同时，也会影响其他方面的性能，如硅灰可以提高混凝土的强度及耐久性，但硅灰的需水量较大其掺量有限制，而且掺加硅灰的混凝土自干燥收缩也会增加；矿粉的需水量不大，掺加矿粉的混凝土早期强度略低、自干燥收缩有所增加；掺粉煤灰的混凝土自干燥收缩变化较小，使用优质的粉煤灰在一定程度上可以降低混凝土的需水量，但粉煤灰混凝土的抗碳化能力会有一定下降，等等。国内外相关的研究表明矿物外加剂之间相互复合可产生叠加效应或超叠效应(Synergistic)，不同种类矿物外加剂复合可以发挥各自的优点以达到优势互补效果。如武汉大学何真等人在研究中发现，粉煤灰与矿粉在掺量比例为 1 1，并掺有少量激发剂的条件下，表现出很好的超叠加效应，相比各自单掺的实验结果， 砂浆或混凝土的性能有了很大的提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于混凝土的高早强矿物外加剂，该矿物外加剂需水量小、早期活性指数高、强度发展状况好，抗干缩性能强。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种用于混凝土的高早强矿物外加剂，其特征在于它由矿粉、粉煤灰、硅灰、偏高岭土、硫酸钠和聚羧酸减水剂混合而成， 各原料所占质量百分数为矿粉30 50%，粉煤灰20 ；35%，硅灰5 15%，偏高岭土 5 15%，硫酸钠2 5%，聚羧酸减水剂1 2%。本发明优选的粉煤灰与矿粉的质量比为2 3。本发明优选的硅灰与偏高岭土的质量比为1:1。
本发明优选的各种原材料的最佳质量百分数为矿粉45%，粉煤灰30%，硅灰 10%，偏高岭土 10%，硫酸钠4%，聚羧酸减水剂1%0所述矿粉的比表面积为550 600kg/m2，所述粉煤灰的比表面积为550 600kg/
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m ο上述一种用于混凝土的高早强矿物外加剂的制备方法，它包括如下步骤1)将矿粉、粉煤灰进行粉磨，控制其比表面积在550 600kg/m2范围内；超细粉磨工艺对矿粉及粉煤灰有机械激发作用，通过增加颗粒的比表面积，提高其表面能及活性，并可在一定程度上调整其填充效应的效果，经过磨细的颗粒多为小玻璃球体，颗粒表面光滑， 水化反应能够更加充分的进行；2)按各原料所占质量百分数为矿粉30 50%，粉煤灰20 35%，硅灰5 15%，偏高岭土 5 15%，硫酸钠2 5%，聚羧酸减水剂1 2%，将矿粉、粉煤灰、硅灰、 偏高岭土、硫酸钠和聚羧酸减水剂混合，得到一种用于混凝土的高早强矿物外加剂。上述原材料中，矿粉、粉煤灰、硅灰、偏高岭土属于胶凝材料组分，硫酸钠及聚羧酸减水剂等化学外加剂组分可以提高砂浆或混凝土的早期强度还可降低该矿物外加剂的需水量。本发明还提供一种所述高早强矿物外加剂在制备混凝土中的应用，其特征在于， 将所述高早强矿物外加剂以10% (质量％ )掺量取代水泥。本发明针对现有的混凝土矿物外加剂取代部分水泥在混凝土中使用，会出现混凝土早期强度降低、强度发展缓慢或混凝土的工作性能降低、拌合用水量增加等问题，通过不同种类矿物外加剂按合适比例复掺，辅以机械粉磨及化学活化等手段，制备一种高早强的矿物外加剂，预期达到的技术指标如下所示①SO3 <3.0% ；②Id活性指数彡125%, 28d 活性指数彡110% ；③氯离子含量彡0. 02% ；④烧失量彡4. 0% ；⑤含水率彡1. 0% ；⑥需水量比<105%。该高早强矿物外加剂的应用范围较广，可广泛应用于轨枕、轨道板、预制梁等混凝土预制品及其他对矿物外加剂性能要求较高的混凝土工程。根据对各类矿物外加剂的组成及结构分析，各类矿物外加剂在水泥体系中的作用机理不尽相同，单独的采用一种矿物外加剂会存在一些缺陷。因此本高早强矿物外加剂的制备以复掺技术为主要指导思想，例如粉煤灰中SiOjn Al2O3含量较高，但其CaO含量偏低，将其与CaO含量较高的矿粉按照一定比例复合使用就可以将体系中的钙硅比调整到合适比例，促进早期水化产物如钙钒石等的生成；硅灰微细的颗粒可以填充在水泥颗粒粒子之间，发挥良好的填充效应，而且硅灰及偏高岭土的高活性也可以上弥补粉煤灰及矿粉等矿物外加剂水化反应慢的缺陷；粉煤灰良好的填充效应以及偏高岭土早期水化反应具有的微膨胀的效果可以有效地降低砂浆或混凝土的干缩。本发明的第一个特点经过系统的试验，发现粉煤灰及矿粉在水泥胶砂体系中比例为2 3时，在保证相同流动度的前提下，水泥胶砂的力学性能达到最佳效果；硅灰及高铝粉末在水泥胶砂体系中比例为1 1时，在保证相同的流动度的前提下，力学性能达到最佳效果。本发明的第二个特点通过掺加硫酸盐激发剂、聚羧酸减水剂等外加剂的化学活化手段进一步提高矿物外加剂的性能。硫酸钠能够激发粉煤灰、矿粉等矿物外加剂的水化活性，促进其早期水化进程；矿粉等矿物外加剂的加入可以降低混凝土的早期水化温升，缓解加入硫酸钠后水泥水化速度加快造成的温升过快，避免混凝土中出现温升裂缝，粉煤灰、 矿粉等与硫酸钠的复合在一定程度上可以实现互补改善混凝土的早期及后期性能。磨细后的粉煤灰、矿粉以及硅灰、偏高岭土的比表面积较大、表面活性高、吸附水量较多，需水量高，掺加适量的聚羧酸减水剂，可减少高早强矿物外加剂的吸附水量，降低高早强矿物外加剂的需水量。本发明的有益效果是该矿物外加剂需水量小、早期活性指数高、强度发展状况好，抗干缩性能强。本发明研制的混凝土用高早强矿物外加剂可用于混凝土预制构件、灌浆材料、修补材料等，其需水量小、早期活性指数高、强度发展状况良好，其抗干缩性能对比普通的水泥及矿物掺合料有了很大的提高。该高早强矿物外加剂克服了常用矿物外加剂早期强度低、强度发展缓慢、需水量高、干缩较大等缺点，并大量利用了工业废渣等材料，是一种绿色环保的高早强矿物外加剂。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1 3 用于混凝土的高早强矿物外加剂的各原料配比如表1所示。表1高早强矿物外加剂配比
权利要求
1.一种用于混凝土的高早强矿物外加剂，其特征在于它由矿粉、粉煤灰、硅灰、偏高岭土、硫酸钠和聚羧酸减水剂混合而成，各原料所占质量百分数为矿粉30 50%，粉煤灰 20 35%，硅灰5 15%，偏高岭土 5 15%，硫酸钠2 5%，聚羧酸减水剂1 2%。
2.根据权利要求1所述的一种用于混凝土的高早强矿物外加剂，其特征在于，粉煤灰与矿粉的质量比为2 3。
3.根据权利要求1所述的一种用于混凝土的高早强矿物外加剂，其特征在于，硅灰与偏高岭土的质量比为1 1。
4.根据权利要求1所述的一种用于混凝土的高早强矿物外加剂，其特征在于，各种原材料的质量百分数为矿粉45%，粉煤灰30%，硅灰10%，偏高岭土 10%，硫酸钠 4 %，聚羧酸减水剂1%。
5.根据权利要求1所述的一种用于混凝土的高早强矿物外加剂，其特征在于，所述矿粉的比表面积为550 600kg/m2，所述粉煤灰的比表面积为550 600kg/m2。
全文摘要
本发明涉及一种用于混凝土的高早强矿物外加剂。一种用于混凝土的高早强矿物外加剂，其特征在于它由矿粉、粉煤灰、硅灰、偏高岭土、硫酸钠和聚羧酸减水剂混合而成，各原料所占质量百分数为矿粉30～50％，粉煤灰20～35％，硅灰5～15％，偏高岭土5～15％，硫酸钠2～5％，聚羧酸减水剂1～2％。本发明研制的高早强矿物外加剂可用于混凝土预制构件、灌浆材料、修补材料等，将该高早强矿物外加剂以10％掺量取代水泥制备混凝土，其需水量小、早期活性指数高、强度发展状况良好，其抗干缩性能对比普通的水泥及矿物掺合料有了很大的提高。
文档编号C04B24/26GK102329096SQ20111018637
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者万惠文, 徐文冰, 谢春磊, 贾雪丽, 陈琴 申请人:武汉理工大学