专利名称：一种重质混凝土内养护材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于无机非金属材料类，具体涉及一种重质混凝土内养护材料及其制备方法
背景技术：
高强混凝土应用中的一个难点在于其高收缩所引起的早期开裂。这种开裂加速外界侵蚀介质对混凝土及结构中钢筋的腐蚀，造成混凝土结构安全性降低。美国学者用“五倍定律”形象地说明了混凝土开裂对结构的影响对新建项目，每节省I美元，则发现钢筋锈蚀时修复需多追加5美元，混凝土开裂时多追加维护费用25美元，严重破坏时多追加维护费用125美元。“五倍定律”说明混凝土开裂对结构的破坏比钢筋锈蚀更难以修复，造成的损失更大。这一可怕的放大效应促使各国政府投入大量资金用于混凝土结构开裂控制的研究。自收缩是造成高强混凝土开裂的主要原因。由于高强混凝土水胶比低，水泥的水化使混凝土内部湿度大大下降，混凝土孔隙内的水分形成弧度很大的弯液面，造成“自干燥”现象。高强混凝土孔隙尺寸小，由于毛细管效应的作用，“自干燥”现象使混凝土孔壁上产生很大的拉应力，从而在混凝土中产生比干燥收缩大得多的收缩，这种收缩被称为自收缩。为了减小混凝土的收缩，以饱水多孔材料(天然或人工轻集料，多孔聚合物材料)作为内养护材料掺入混凝土中，其所含水在毛细管压力差和湿度差下作用下向混凝土内扩散，起到“内养护”作用，提高混凝土内部相对湿度，减小混凝土自收缩和干燥收缩；同时由于水泥水化是固相体积增大的反应，而多孔材料中的水不在混凝土内占体积，因此内养护作用在促进未水化水泥颗粒水化的同时使其产生体积膨胀，进一步降低了混凝土的收缩，从而有效抑制了混凝土的开裂倾向，特别是早期开裂倾向，并可能使混凝土在密闭条件下膨胀。目前所用的内养护材料使用以减轻混凝土重量或导热率为目的的天然或人工轻集料，或多孔聚合物材料，如专利申请号为201110228108. 2，名称为一种高性能混凝土内养护材料及其制备方法，其发明的内养护材料包括以下组分及含量(质量份)为膨胀剂100，有机高吸水材料I. O 5. 0，无机吸水材料O 50，保水剂O I. 0，填充剂O 10，与现有技术相比，本发明产品配制的混凝土具有保水、内养护和抗开裂等功能。但是其发明的内养护剂密度比混凝土中砂浆密度低很多，因此在流动性较好的混凝土中容易造成内养护材料的上浮，在流动性不好的混凝土中也可能由于震捣、泵送的原因而上浮，使混凝土的匀质性下降；同时，由于其内部封闭气孔多，气孔率大，强度较普通集料低得多，造成混凝土力学性能下降，从而限制了 “内养护”技术在工程中的应用。内养护技术受内养护材料低密度而分层的困扰由来已久。目前的人工轻集料或天然轻集料用于混凝土中主要为了减轻混凝土的重量，提高材料比强度，或是降低材料的导热性能。按《轻集料混凝土应用技术规程》(JGJ 51-1990)的规定，轻集料混凝土的密度必须小于1950kg/m3，与普通混凝土相比，其密度小了 300kg/m3以上，因此要求人工轻集料或天然轻集料密度比普通集料(碎石、卵石、砂)的密度小得多。为了满足低密度的要求，轻集料内部必须有大量的气孔。而要降低导热性能也要求材料内部有大量的封闭气孔,材料密度大大降低。一般应用于混凝土中的人工或天然轻集料其表观密度在1400kg/m3或更低，强度也受其内部气孔的影响较普通集料大大降低。多孔聚合物在国外也叫超吸水聚合物(Super-absorption polymer),它能吸收比自身重几百倍或几千倍的水分而膨胀水凝胶，在工业上有广泛的用途。但用作内养护材料时，其缺点显而易见。一是超吸水的特性使其吸水后的密度非常接近于1，比人工或天然轻集料的密度更低。二是这种材料加入混凝土后与混凝土砂浆之间无粘结，不能作为混凝土的结构组分之一。同时与混凝土结构组分相比，它基本不具有强度，因不仅有分层的问题，还有强度降低的问题
发明内容
综上所述，为了克服现有技术的不足，本发明研制了一种重质混凝土内养护材料及其制备方法，本发明是利用工业废弃物，以氧化铝工业固体废弃物、废旧玻璃为基本原料制备的重质混凝土内养护材料可降低材料的成本。本发明制备的重质混凝土内养护材料主要针对现有内养护材料低密度和低强度的问题，通过材料组成及制备过程的调节使其实现高密度、高强度，同时解决了这两个问题。为达到上述目的，本发明采用的技术方案为
一种重质混凝土内养护材料，由氧化铝工业固体废弃物、废玻璃粉和碱金属碳酸盐按一定比例加水拌和，成型，在900°C 1100°C的烧成温度下高温烧成所得，其中所述的各种原料重量比为氧化铝工业固体废弃物废玻璃粉碱金属碳酸盐=(O. 87 O. 95)(O. 04 O. 09) (0. 01 O. 04)。进一步，所述的氧化铝工业固体废弃物为赤泥或/和氧化铝尾矿或/和品位较低的铝矿石的混合物，混合物为任意比例混合。进一步，所述废玻璃粉是将回收的建筑玻璃经粉磨后过80目筛的筛下物。进一步，所述的碱金属碳酸盐是Na2CO3或/和NaHCO3或/和K2CO3或/和KHCO3的混合物，混合物为任意比例混合。一种重质混凝土内养护材料的制备方法，包括以下步骤
第一步、碱金属碳酸盐制备将Na2CO3或/和NaHCO3或/和K2CO3或/和KHCO3的混合物在搅拌机拌匀，取出待用；
第二步、废玻璃粉制备将回收的废旧建筑玻璃经球磨机粉磨后过80目筛，取筛下物备用;
第三步、氧化铝工业固体废弃物制备将经干燥、粉磨后的赤泥或/和氧化铝尾矿或/和品位较低的铝矿石的混合物在强制搅拌机中混合而成铝硅质工业废弃物；
第四步、原料混合按重量比，氧化铝工业固体废弃物废玻璃粉碱金属碳酸盐=(O. 87 O. 95) : (O. 04 O. 09) : (O. 01 O. 04)的比例，取原料放入强制搅拌机中搅拌混匀，然后加入适量的水，在强制搅拌机中搅拌使原料达到塑性状态后放出拌合物；
第五步、成型将第四步所得拌合物放入圆盘成球机中制得直径Imm 20mm球形颗
粒;
第六步、高温烧制将第五步所得球形颗粒在空气中自然干燥24-48h或90°C下干燥20-60min后以20°C -30°C /min的升温速度升至900°C 1100°C的烧成温度，并在烧成温度下保温5-20min后冷却至室温即可得重质混凝土内养护材料。进一步，所述的第四步中的取原料放入强制搅拌机中搅拌混匀的搅拌时间为Imin0进一步，所述的第四步中的加入适量的水，在强制搅拌机中搅拌使原料达到塑性状态的搅拌时间为2min。本发明的重质混凝土内养护材料性能测试结果见表I。
权利要求
1.一种重质混凝土内养护材料，由氧化铝工业固体废弃物、废玻璃粉和碱金属碳酸盐按一定比例加水拌和，成型，在900°C 1100°c的烧成温度下高温烧成所得，其中所述的各种原料重量比为氧化铝工业固体废弃物废玻璃粉碱金属碳酸盐=O. 87 O. 95 :0. 04 O.09 :0. 01 O. 04。
2.根据权利要求I所述的重质混凝土内养护材料，其特征在于所述的氧化铝工业固体废弃物为赤泥或/和氧化铝尾矿或/和品位较低的铝矿石的混合物。
3.根据权利要求I所述的重质混凝土内养护材料，其特征在于所述废玻璃粉是将回收的建筑玻璃经粉磨后过80目筛的筛下物。
4.根据权利要求I所述的重质混凝土内养护材料，其特征在于所述的碱金属碳酸盐是Na2CO3或/和NaHCO3或/和K2CO3或/和KHCO3的混合物。
5.如权利要求f4任意一种重质混凝土内养护材料的制备方法，其特征在于它包括以下步骤 第一步、碱金属碳酸盐制备将Na2CO3或/和NaHCO3或/和K2CO3或/和KHCO3的混合物在搅拌机拌匀，取出待用； 第二步、废玻璃粉制备将回收的废旧建筑玻璃经球磨机粉磨后过80目筛，取筛下物备用; 第三步、氧化铝工业固体废弃物制备将经干燥、粉磨后的赤泥或/和氧化铝尾矿或/和品位较低的铝矿石的混合物在强制搅拌机中混合而成氧化铝工业固体废弃物； 第四步、原料混合按重量比氧化铝工业固体废弃物废玻璃粉碱金属碳酸盐=0. 87 O. 95:0. 04 O. 09:0. 01 O. 04的比例，取原料放入强制搅拌机中搅拌均匀，然后加入适量的水，在强制搅拌机中搅拌使原料达到塑性状态后放出拌合物； 第五步、成型将第四步所得拌合物放入圆盘成球机中制得直径Imm 20mm球形颗粒; 第六步、高温烧制将第五步所得球形颗粒在空气中自然干燥24-48h或90°C下干燥20-60min后以20°C -30°C /min的升温速度升至900°C 1100°C的烧成温度，并在烧成温度下保温5-20min后冷却至室温即可得重质混凝土内养护材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述的第四步中的取原料放入强制搅拌机中搅拌混勻的搅拌时间为Imin。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述的第四步中的加入适量的水，在强制搅拌机中搅拌使原料达到塑性状态的搅拌时间为2min。
全文摘要
本发明涉及一种重质混凝土内养护材料及其制备方法，它按照重量比，氧化铝工业固体废弃物废玻璃粉、碱金属碳酸盐＝(0.87～0.95)(0.04～0.09)(0.01～0.04)，取各种原料加水拌和，成型，在900℃～1100℃的烧成温度下高温烧成所得。本发明的重质混凝土内养护材料一方面以氧化铝工业固体废弃物、废旧玻璃为基本原料，可有效利用工业废弃物，可降低材料的成本；另一方面与目前的其它内养护材料相比，本发明的重质混凝土内养护材料吸水后的表观密度与混凝土中水泥砂浆的密度接近，可有效降低应用“内养护”技术混凝土的不均匀性。
文档编号C04B22/10GK102633456SQ20121014923
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者丁长红, 付洁, 付玉龙, 曹付云, 朱建平, 邹定华 申请人:河南理工大学