CN100386280C - 抑制碱骨料反应的混凝土外加剂及制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抑制碱骨料反应的混凝土外加剂，采用改型沸石，其特征在于：改型沸石由吸附有H+的Si-O四面体和Al-O四面体组成，其中Si-O四面体与Al-O四面体对应以SiO2、Al2O3的分子式存在，SiO2和Al2O3摩尔比为2∶1，H+在改型沸石中的吸附量为120～180mmol/100g；其制备工艺为：(1)将天然沸石粉按1∶3～1∶5的固液比例浸于1～5mol/L的(NH4)2CO3水溶液中沸煮1～2h，用NH4 +置换出沸石中的K+和Na+，制得NH4 +沸石；(2)将NH4 +沸石在400℃～500℃的环境下烘干2～3h，脱去NH3并活化H+吸附位，获得混凝土外加剂并密封保存；(3)将主要成分是CO2和NH3的烘干尾气排入改型母液中循环使用。本发明掺量较小，不会影响混凝土的早期强度，在使用时没有NH3释出，大大提高了产品的环保效果，使用性能优良。

Description

抑制碱骨料反应的混凝土外加剂及制备工艺
所属技术领域
本发明涉及一种混凝土添加剂及制备工艺，具体是提供一种抑制碱骨料反应的混凝土外加剂及制备工艺。
背景技术
碱骨料反应是混凝土中碱份(KOH，NaOH)与活性砂石骨料之间发生的反应，其反应产物为SiO2凝胶，由于反应产物可吸水膨胀，导致混凝土开裂和破坏，目前，碱骨料反应已成为影响混凝土耐久性的重要因素。
碱骨料反应的发生需同时具备三个条件，即骨料具有碱活性，混凝土中有足够的碱含量，混凝土与水接触，在活性骨料地区的潮湿混凝土结构中，混凝土碱含量是诱发碱骨料反应的主要因素。长期以来，使用低碱水泥(Na2Oeq＜0.6％)是抑制碱骨料反应的重要措施，中国工程建设标准化学会也规定了混凝土碱含量的控制值，见表1。
表1防止碱-硅酸反应破坏的混凝土碱含量限值或措施
Figure C20051010425900031
为降低混凝土碱含量，普遍采用了掺加矿渣和粉煤灰的方法，但要有效抑制碱骨料反应需要其掺量分别为水泥的25％和40％左右，因此会影响混凝土的早期强度。目前也有采用天然沸石和NH4 +沸石抑制混凝土碱骨料反应的技术报道，如《硅酸盐学报》第32卷第4期公开的《改性沸石对可溶性碱的吸附性能及其对碱硅酸反应的抑制效果》，文章中介绍：将磨好的天然斜发沸石超细粉置于2mol/L的NH4Cl溶液中进行改性处理，用NH4 +置换出沸石中的K+和Na+，并进行中和洗涤，除去溶液中的杂质和置换出的碱金属离子，然后，经烘干制成制得，并密封保存备用。该方法制得的NH4 +沸石粉虽然可以抑制碱骨料反应，但使用时会释放出刺激性气味的NH3，不仅污染环境，掺量较大时也对混凝土的早期强度不利，
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、不影响混凝土的早期强度、有利于环保和资源循环利用、性能优良的抑制碱骨料反应的混凝土外加剂及制备工艺。其技术方案为：
一种抑制碱骨料反应的混凝土外加剂，改型沸石由吸附有H+的Si-O四面体和Al-O四面体组成，其中Si-O四面体与Al-O四面体对应以SiO2、Al2O3的分子式存在，SiO2和Al2O3摩尔比为2∶1，H+在改型沸石中的吸附量为120～180mmol/100g。
所述的抑制碱骨料反应的混凝土外加剂的制备工艺，其特征在于：(1)将天然沸石粉按1∶3～1∶5的固液比例浸于1～5mol/L的(NH4)2CO3水溶液中沸煮1～2h，用NH4 +置换出沸石中的K+和Na+，制得NH4 +沸石；(2)将NH4 +沸石在400℃～500℃的环境下烘干2～3h，脱去NH3并活化H+吸附位，获得混凝土外加剂并密封保存；(3)将主要成分是CO2和NH3的烘干尾气排入改型母液中，可以重新反应生成(NH4)2CO3循环使用，同时减少污染并降低成本。
为实现上述目的，在抑制碱骨料反应的混凝土外加剂的制备工艺中，天然沸石粉与(NH4)2CO3水溶液的最佳配比是，将天然沸石粉按1∶4的固液比例浸于2mol/L的(NH4)2CO3水溶液中。
本发明与传统混合材如矿渣和粉煤灰相比，该外加剂掺量较小，不会影响砂浆和混凝土的早期强度和需水量(或减水剂用量)，也没有改变水泥砂浆的其它物理性能，在混凝土中等量取代水泥5％就可以有效抑制碱硅酸反应，而矿渣和粉煤灰达到同样的抑制效果需要的掺量分别为25％和40％左右；
与NH4 +沸石相比，该产品通过高温培烧排出了NH4 +沸石中的NH3并循环利用，降低了生产成本；由于形成H键是放热反应，培烧还有助于活化H离子吸附位，提高其离子交换性能；由于最终产品不含有NH4 +，使用时没有NH3释出，大大提高了产品的环保效果。
具体实施方式
实施例1：
将天然沸石粉按1∶3固液比例浸于1mol/L的(NH4)2CO3水溶液中，沸煮1h制得铵型沸石，然后在400℃下烘干2h，脱去NH3并活化H+吸附位，获得混凝土外加剂，等量取代水泥5％时根据美国材料与试验学会标准(ASTM C441标准)，检测玻璃砂浆棒14天膨胀率为0.0883％，较基准试件降低69.5％。
实施例2：
将天然沸石粉按1∶4的固液比例浸于1mol/L的(NH4)2CO3水溶液中沸煮1h，其它措施同实施例1，制得混凝土外加剂，掺量5％时根据美国材料与试验学会标准(ASTM C441标准)，检测玻璃砂浆棒14天膨胀率为0.0812％，较基准试件降低72％。
实施例3：
将天然沸石粉按1∶5的固液比例浸于1mol/L的(NH4)2CO3水溶液中沸煮1h，其它措施同实施例1，制得混凝土外加剂，掺量5％时根据美国材料与试验学会标准(ASTM C441标准)，检测玻璃砂浆棒14天膨胀率为0.0812％，较基准试件降低72％。
实施例4：
将天然沸石粉按1∶4的固液比例浸于2mol/L的(NH4)2CO3水溶液中沸煮1h，其它措施同实施例1，制得混凝土外加剂，掺量5％时根据美国材料与试验学会标准(ASTM C441标准)，检测玻璃砂浆棒14天膨胀率为0.070％，较基准试件降低75.8％，达到大于75％的效果。
实施例5：
将天然沸石粉按1∶4的固液比例浸于2mol/L的(NH4)2CO3水溶液中沸煮2h，其它措施同实施例1，制得混凝土外加剂，等量取代水泥5％，根据美国材料与试验学会标准(ASTMC441标准)，玻璃砂浆棒14天膨胀率为0.065％，较基准试件降低77.5％。
实施例6：
将天然沸石粉按1∶5的固液比例浸于2mol/L的(NH4)2CO3水溶液中沸煮2h，其它措施相同，制得该混凝土外加剂E，等量取代水泥5％，根据美国材料与试验学会标准(ASTM C441标准)，玻璃砂浆棒14天膨胀率为0.065％，较基准试件降低77.5％，与实施例5基本相同。
由此可见，(NH4)2CO3水溶液的浓度影响较大，在2mol/L时效果较好，同时，天然沸石粉与(NH4)2CO3水溶液的配比为1∶3时，效果稍差，但配比为1∶5时与1∶4时差别不大，考虑到成本问题，固液比以1∶4为宜。

Claims (3)

1.一种抑制碱骨料反应的混凝土外加剂，采用改型沸石，其特征在于：改型沸石由吸附有H+的Si-O四面体和Al-O四面体组成，其中Si-O四面体与Al-O四面体对应以SiO2、Al2O3的分子式存在，SiO2和Al2O3摩尔比为2∶1，H+在改型沸石中的吸附量为120～180mmol/100g。
2.一种如权利要求1所述的抑制碱骨料反应的混凝土外加剂的制备工艺，其特征在于：(1)将天然沸石粉按1∶3～1∶5的固液比例浸于1～5mol/L的(NH4)2CO3水溶液中沸煮1～2h，用NH4 +置换出沸石中的K+和Na+，制得NH4 +沸石；(2)将NH4 +沸石在400℃～500℃的环境下烘干2～3h，脱去NH3并活化H+吸附位，获得混凝土外加剂并密封保存；(3)将主要成分是CO2和NH3的烘干尾气排入改型母液中循环使用。
3.如权利要求2所述的抑制碱骨料反应的混凝土外加剂的制备工艺，其特征在于：天然沸石粉与(NH4)2CO3水溶液的配比是，将天然沸石粉按1∶5的固液比例浸于2mol/L的(NH4)2CO3水溶液中。
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Denomination of invention: Concrete additive for inhibiting alkali aggregate reaction and its production

Granted publication date: 20080507

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Open date: 20070404

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