本发明涉及混凝土
技术领域：
，具体涉及一种高活性水泥基材料改性剂的制备方法。
背景技术：
：煅烧高岭土(偏高岭土)是一种性能优良的水泥混凝土改性剂，具有良好的火山灰活性，能与水泥熟料水化生成的Ca(OH)2反应生成硅铝酸盐凝胶，填充空隙，密实水泥石，增加强度，并且能减小干缩，减小混凝土硬化开裂的风险。但不同于高炉矿渣和粉煤灰作为一种工业副产品，偏高岭土为高岭土定向加工制备的产品，其煅烧温度为一般为700-900℃，煅烧保温时间为1-2h。由此造成其价格是矿渣、粉煤灰的数倍到十倍，如何降低偏高岭土的生产成本，成为偏高岭土推广过程中需要克服的重要环节。同时，偏高岭土作为一种无定型的硅铝酸盐矿物，能否通过改进预处理方法和生产工艺，以进一步提高偏高岭土活性也是相关科技工作者关心的问题。高岭土被插层的过程中，层间力弱化造成部分高岭土颗粒剥片，颗粒减小，且嵌入层间的插层剂分子造成了高岭土无序度的增加。目前，对高岭土进行插层处理，制备特定产品的专利较多，如专利CN101857242A公开一种煅烧尿素插层高岭土制备Y型分子筛的方法，专利CN103073012A公开了一种用尿素插层高岭土制备超细高岭土的方法。但以上专利所用插层方法一般为液相插层，液相过程反应慢，周期长，导致设备的周转率低下。本专利首创尿素干法熔融插层，插层时间短，效率高。同时，相比原状高岭土，用插层高岭土烧制偏高岭土，具有煅烧温度更低，时间更短，产物颗粒更小和无序度更高的优点，可使产物活性大幅提高。专利CN201310646203.3已公开一种以醋酸盐为插层剂对高岭土进行插层，并以此插层复合物低温烧制偏高岭土作为碱激发胶凝材料的方法。但此煅烧高岭土不能作为水泥基材料矿物改性剂使用，因为插入层间和吸附于高岭土颗粒表面的醋酸盐经煅烧生成碱金属氧化物，将显著提高偏高岭土的碱含量，用于水泥基材料中可能引发碱-骨料反应，造成混凝土开裂破坏。技术实现要素：本发明为解决上述技术问题提供一种高活性的水泥基材料改性剂的制备方法。本发明主要是通过以下技术方案实现的：一种水泥基材料改性剂的制备方法，包括以下步骤：称取质量比为1：(0.1-3.5)的高岭土和尿素在球磨机中干磨10-120min以保证二者均匀分散；将均匀分散后的粉料投入水热反应釜中，在烘箱中于60-180℃下反应0.5-4h；反应结束后将产物取出，水洗，过滤，烘干即得尿素-高岭土插层复合物粉体；将尿素-高岭土插层复合物粉体在温度为500-950℃煅烧，煅烧时间为0.5-6h，得到所述水泥基材料改性剂。上述方案中，所述高岭土中高岭石含量70％以上。上述方案中，所述尿素为工业纯、化学纯或分析纯中的一种。上述方案中，所述尿素-高岭土插层复合物粉体的插层率90％以上。本发明的有益效果为：1)本发明公开了一种干法熔融制备尿素-高岭土插层复合物的方法，利用尿素在加压和加热的条件下，使其处于熔融状态，插层驱动力更大，相比液相插层(尿素溶液插层)，可在更短时间内获得插层率大于90％的插层产物，其耗时短，效率高，可降低高岭土的中值粒径d(0.5)约10％-30％。2)本发明以插层产物为原料，在较低煅烧温度和较短煅烧时间下制备高活性水泥基材料改性剂。所述高活性水泥基材料改性剂的制备方法为用该插层产物烧制偏高岭土，可降低偏高岭土的煅烧温度0-200℃，降低煅烧时间0-40min，提高偏高岭土的活性10％-30％。具体实施方式为使本发明的内容、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例进一步阐述本发明，这些实施例仅用于说明本发明，而本发明不仅限于以下实施例。实施例1一种以尿素-高岭土插层复合物制备高活性水泥基材料改性剂的方法。原材料为高岭土、尿素。高岭土为茂名高岭土，高岭石含量大于90％；尿素为化学纯。首先，高岭土与尿素按照质量比为1:0.3的比例置于球磨机中研磨20min；然后，将研磨后的粉料置于水热反应釜中，拧紧盖子在110℃下反应2h，反应完成后水洗，过滤，烘干产物得尿素-高岭土插层复合物粉体，插层前后高岭土激光粒度分析的结果如表1所示。表1插层前后高岭土激光粒度分析粒度d(0.1)/μmd(0.5)/μmd(0.9)/μm插层前1.0084.93812.721插层后1.0734.32611.716插层前后高岭土的粒度分析见表1，检测设备为激光粒度仪，分散介质为水溶液。由表1可知，插层前后，尿素-高岭土插层复合物中值粒径d(0.5)相较原状高岭土下降了12.4％。将插层复合物粉体和原状高岭土粉体分别置于马弗炉中650℃煅烧40min，冷却后得到高活性水泥基材改性剂和普通偏高岭土。鉴于偏高岭土活性评价无相关的国家标准，故采用法国标准NFP18-513中规定的(胶砂)活性指数法(Indiced’activité)对两种偏高岭土的活性进行评价，具体操作为用偏高岭土等量取代15％的普硅水泥作为受检胶砂，其28d抗压强度值与基准胶砂(未用偏高岭土取代水泥)的比值即为胶砂活性指数。其中，受检胶砂和基准胶砂的水灰比为0.5，胶材:ISO标准砂＝1:3，由于偏高岭土的引入会导致胶砂流动性减弱，需要在受检胶砂中加入非引气型萘系减水剂，使其与基准胶砂保持相近的流动度。胶砂配比及实验结果见表2。表2胶砂活性指数配比及结果由表2可知在相同的煅烧制度下，原状土制备的偏高岭土，其活性指数为1.17；由尿素-高岭土插层复合制备的偏高岭土，其活性指数为1.33；活性提升(1.33-1.17)×100％＝16％。实施例2一种以尿素-高岭土插层复合物制备高活性水泥基材料改性剂的方法。原材料为高岭土、尿素。高岭土为茂名高岭土，高岭石含量大于85％，尿素为工业纯。首先，高岭土与尿素按照质量比为1:0.5的比例置于球磨机中研磨15min，保证二者均匀分散；然后，将研磨后的粉料置于水热反应釜中，拧紧盖子，在150℃下反应1.5h，反应完成后水洗，过滤，烘干产物得尿素-高岭土插层复合物粉体；，插层前后高岭土激光粒度分析的结果如表3所示。由表3可知尿素-高岭土插层复合物中值粒径相较原状高岭土下降了13.8％。表3插层前后高岭土激光粒度分析粒度d(0.1)/μmd(0.5)/μmd(0.9)/μm插层前1.0084.93812.721插层后1.0074.25611.677煅烧设备为两台马弗炉，其中A马弗炉设定温度为570℃，B马弗炉设定温度为670℃，将插层复合物粉体和原状高岭土分别放入A、B两台马弗炉中煅烧1.2h，获得高活性水泥基材料改性剂和普通偏高岭土。两种偏高岭土的活性的对比，采用法国标准NFP18-513中规定的(胶砂)活性指数法对两种偏高岭土的活性进行评价，配比和结果见表4。表4活性指数配比及结果由表4可知在不同的煅烧温度下，原状土制备的偏高岭土，其活性指数为1.27；由尿素-高岭土插层复合制备的偏高岭土，其活性指数为1.28，产物活性大致相同。由此可知，在产物活性大致相同时，煅烧尿素-高岭土插层复合物制备偏高岭土的煅烧温度降低了100℃。实施例3一种以尿素-高岭土插层复合物制备高活性水泥基材料改性剂的方法。原材料为高岭土、尿素。高岭土为茂名高岭土，高岭石含量大于85％；尿素为工业纯。首先，高岭土与尿素按照质量比为1:0.6的比例置于球磨机中研磨20min，保证二者均匀分散；然后，将研磨后的粉料置于水热反应釜中，拧紧盖子，在98℃下反应2.5h，反应完成后水洗，过滤，烘干产物得尿素-高岭土插层复合物粉体；由表5可知尿素-高岭土插层复合物中值粒径相较原状高岭土下降了13.8％。表5插层前后高岭土激光粒度分析粒度d(0.1)/μmd(0.5)/μmd(0.9)/μm插层前1.0084.93812.721插层后1.0014.13311.143将插层复合物粉体和原状高岭土粉体置于马弗炉中850℃煅烧，插层复物粉体煅烧50min后取出，原状高岭土粉体煅烧1.2h后取出，两种粉体在空气中自然冷却后得到高活性水泥基材改性剂和普通偏高岭土。表6胶砂活性指数配比及结果两种偏高岭土的活性的对比采用标准NFP18-513中规定的(胶砂)活性指数法对两种偏高岭土的活性进行评价，配比和结果见表6。由表6可知，在不同的煅烧时间下，由原状高岭土制备的偏高岭土，其活性指数为1.20；由尿素-高岭土插层复合制备的偏高岭土，其活性指数为1.23，两者活性大致相同。由此可知，在产物活性大致相同的情况下，煅烧尿素-高岭土插层复合物制备偏高岭土的煅烧时间缩短了40min。当前第1页1 2 3