CN100494108C - 高炉矿渣粉和高炉矿渣与煤渣复合粉激发剂 - Google Patents

高炉矿渣粉和高炉矿渣与煤渣复合粉激发剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高炉矿渣粉和高炉矿渣与煤渣复合粉激发剂，该激发剂以质量份数计，其组成为：三乙醇胺1份、早强剂10～60份，所述早强剂为石膏或钾明矾，其中石膏优选煅烧温度为750℃的煅烧石膏或天然二水石膏。本发明解决了高炉矿渣粉中添加煤渣后早期活性指数过低的难题，可明显激发高炉矿渣和煤渣的早期活性，而后期活性也能稳定提高，使高炉矿渣粉的生产成本大大下降。本激发剂不引入对混凝土耐久性有害的氯离子，引入的碱金属离子没有Na，只有少量K；碱金属离子和SO4 2-离子都在安全用量范围之内，无论对混凝土外观或耐久性都没有负面影响，是一种绿色、安全的活性激发剂。

Description

高炉矿渣粉和高炉矿渣与煤渣复合粉激发剂
技术领域
本发明涉及建筑材料领域中的激发剂，具体涉及一种用于高炉矿渣粉或高炉矿渣与煤渣复合粉的激发剂。该激发剂可以在生产矿物掺合料时加入，也可以在生产混凝土时加入。
背景技术
高炉矿渣是炼铁过程中产生的工业废渣，经水淬急冷后的矿渣中玻璃体含量较多，呈现能量较高的不稳定状态，潜在活性大，经过粉磨以后成为符合国家标准GB/T18046-2000要求的粒化高炉矿渣粉。煤渣是指燃煤发电厂产生的，经炉底排出、自然冷却而形成的废渣，其结构以稳定的晶体形式存在，潜在活性较低。随着高性能混凝土的快速发展，矿物掺合料已成为其必需的组分，主要有矿渣、硅灰和粉煤灰等。目前，高炉矿渣因其潜在的活性较高，在高性能混凝土中得到了广泛的应用，但其生产成本较高；煤渣因其火山灰活性较低，制约了其在高性能混凝土中的应用，而煤渣与粉煤灰的化学成分很接近，且烧失量远远低于粉煤灰。因此，如何最大程度上利用煤渣潜在的火山灰活性，使其与高炉矿渣复合后能够保持矿渣性能不变化，成为其在高性能混凝土中成功应用的关键。
中国发明专利申请CN200610037916.X公开了一种矿渣水泥激发增强剂，其质量百分比组成为：二甘醇3～6％；三乙醇胺0.2～0.3％；扩散剂NNO 0.5～1％；膨胀珍珠岩4～8％；早强剂85～92％。在粉磨工艺不变的情况下，添加该激发剂后，矿渣水泥1天的抗压强度提高3～4MPa，3天抗压强度提高4～6MPa。尽管该激发剂提高了矿渣水剂的1天和3天抗压强度，但其早强组分中含有元明粉(工业硫酸钠)。而元明粉虽然能明显提高矿渣水泥的早期强度，但其后期强度出现倒缩现象；并且出现泛霜现象，导致混凝土表层脱落，使混凝土强度降低，影响其耐久性。另一方面，钠离子的引入，即使在水泥重量的0.6％以下，也会导致混凝土存在碱骨料反应风险，严重影响混凝土的耐久性。
中国发明专利CN97107309.0公开了一种通用型大掺量矿渣、粉煤灰水泥激发剂，其组成为：石灰4.2～48.3％；高效减水剂1.1～20％；明矾3.8～55.6％；煅烧石膏3.3～46.2％；Na2SO 41.5～33.3％；ZnO 5.6～33.3％；石膏：0～41.7％。该激发剂可使水泥中矿渣掺量提高到35～85％，或粉煤灰掺量提高到35～65％，或矿渣与粉煤灰混合掺量提高到25～80％，而水泥的强度等级仍能达到42.5R～62.5R。该专利发明的激发剂可使矿渣和粉煤灰在水泥中的掺量大幅度提高，有利于粉煤灰的综合利用，但其缺点同专利申请CN200610037916.X相同，都掺有Na2SO4，再加上明矾(硫酸铝钾)中的K2O，使水泥后期强度倒缩，影响混凝土的耐久性。
中国发明专利CN03133657.4公开了一种粉煤灰激发剂，其用于配置钢筋混凝土的组成(重量百分比)为：元明粉10～30％；氯化钙10～15％；氯化钠10～20％；亚硝酸钙20～30％；高效减水剂6～10％；木钙2～5％；磷石膏5～15％；余量为载体材料(粉煤灰或沸石粉)。该专利发明的激发剂能提高混凝土的早期强度，但同样具有上述专利的缺点，引入的Na2O较多，影响混凝土耐久性；更严重的是，添加氯化钙和氯化钠引入的氯离子用于配置钢筋混凝土时很容易引起钢筋锈蚀，极大地影响混凝土耐久性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有激发技术的缺点与不足，提供一种能够激发高炉矿渣和煤渣的活性，明显提高两者的早期强度和后期强度而不影响混凝土的工作性能和耐久性的绿色活性激发剂。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种用于高炉矿渣粉和高炉矿渣与煤渣复合粉的活性激发剂，以质量份数计，其组成为：三乙醇胺1份、早强剂10～60份，所述早强剂为石膏或钾明矾。
所述石膏为煅烧石膏或天然二水石膏。
所述煅烧石膏是通过煅烧温度为750℃煅烧制备而成。
本发明的激发剂配方，可根据高炉矿渣、煤渣的实际活性以及在水泥、混凝土中的具体掺量，在配方的范围内进行调整，制成双组分激发剂。激发剂的具体掺量可根据高炉矿渣、煤渣的实际活性以及在水泥、混凝土中的具体掺量进行调整。如当煤渣(占0～25％)与高炉矿渣(占75～100％)形成复合掺合料，以50％的掺量添加到水泥中时，用占煤渣和高炉矿渣总重量的0.55～3.05％的本发明激发剂可使高炉矿渣的早期活性明显提高，同时28天活性也有提高。
本发明与现有公开发明相比具有明显的优点，具体叙述如下：
(1)激发效果明显。本激发剂可明显激发高炉矿渣和煤渣的早期活性，而后期活性也能稳定提高；当用于高炉矿渣粉时，能使其7天活性指数提高8～17％，28天活性指数提高2～10％；煤渣在25％范围内等质量取代高炉矿渣形成高炉矿渣与煤渣复合粉，添加本发明的激发剂后，不降低高炉矿渣与煤渣复合粉的活性(相对于纯高炉矿渣粉的活性)。
(2)具有助磨作用。本激发剂不仅具有明显的激发效果，同时含有表面活性剂，对高炉矿渣、煤渣具有良好的助磨作用，降低生产成本，节约能源。
(3)环境友好。本激发剂不含氯离子，不会引起钢筋锈；在混凝土中可能引入的碱金属离子(没有Na，只有少量K)和SO4 2-都在安全范围之内，无论对混凝土外观或耐久性都没有负面影响。
(4)原材料来源广泛，价格便宜。使用本激发剂，高炉矿渣粉中添加25％煤渣，可使高炉矿渣粉成本下降30元/吨。
总之，本发明既考虑提高高炉矿渣本身的活性，又考虑激发煤渣的活性，使得这种激发剂既能用于高炉矿渣粉，也能用于高炉矿渣与煤渣复合粉，同时又不带入对混凝土有害的化学成分。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，发明人对本发明经过研究和试验，有许多成功的实例，下面列举部分具体实施例，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。在实施例中，除非另有说明，否则“％”表示“质量％”，煅烧石膏均指在750℃下煅烧制备而成，二水石膏均指天然二水石膏。
实施例1
水泥胶砂的制备按照国家标准GB/T 17671-1999要求进行。
对比样：P.II 42.5水泥225克，高炉矿渣225克，ISO标准砂1350克，水225克，未加激发剂，经测试7天和28天胶砂抗压强度分别为29.6MPa和54.6MPa，按照国家标准GB/T 18046-2000计算，矿渣粉7天和28天活性指数分别为78％和103％。
试验样：P.II 42.5水泥225克，高炉矿渣225克，ISO标准砂1350克，水225克，由三乙醇胺0.1125克和煅烧石膏6.75克组成的激发剂6.8625克，经测试7天和28天胶砂抗压强度分别为35.8MPa和60.1MPa，按照国家标准GB/T 18046-2000计算，矿渣粉7天和28天活性指数分别为95％和113％。
与对比样相比，添加由三乙醇胺和煅烧石膏组成的本激发剂后，矿渣粉7天和28天活性指数分别提高17％和10％。
实施例2
水泥胶砂的制备按照国家标准GB/T 17671-1999要求进行。
对比样：P II 42.5水泥225克，高炉矿渣225克，ISO标准砂1350克，水225克，未加激发剂，经测试7天和28天胶砂抗压强度分别为29.4MPa和57.0MPa，按照国家标准GB/T 18046-2000计算，矿渣粉7天和28天活性指数分别为77％和107％。
试验样：P.II 42.5水泥225克，高炉矿渣225克，ISO标准砂1350克，水225克，由三乙醇胺0.1125克和二水石膏6.75克组成的激发剂6.8625克，经测试7天和28天胶砂抗压强度分别为32.3MPa和57.8MPa，按照国家标准GB/T 18046-2000计算，矿渣粉7天和28天活性指数分别为85％和109％。
与对比样相比，添加由三乙醇胺和二水石膏组成的本激发剂后，矿渣粉7天和28天活性指数分别提高8％和2％。
实施例3
水泥胶砂的制备按照国家标准GB/T 17671-1999要求进行。
对比样：P II 42.5水泥225克，高炉矿渣191.2克，煤渣33.8克，ISO标准砂1350克，水225克，未加激发剂，经测试7天和28天胶砂抗压强度分别为28.5MPa和55.3MPa。
试验样：P.II 42.5水泥225克，高炉矿渣191.2克，煤渣33.8克，ISO标准砂1350克，水225克，由三乙醇胺0.1125克和煅烧石膏6.75克组成的激发剂6.8625克，经测试7天和28天胶砂抗压强度分别为31.2MPa和58.3MPa。
与对比样相比，添加由三乙醇胺和煅烧石膏组成的本激发剂后，能有效激发煤渣潜在的活性；煤渣以15％等质量取代矿渣用作水泥掺合料后，7天和28天胶砂抗压强度分别提高9.5％和5.4％。
实施例4
水泥胶砂的制备按照国家标准GB/T 17671-1999要求进行。
对比样：P.II 42.5水泥225克，高炉矿渣225克，ISO标准砂1350克，水225克，未加激发剂，经测试7天和28天胶砂抗压强度分别为29.6MPa和54.6MPa。
试验样：P.II 42.5水泥225克，高炉矿渣191.2克，煤渣33.8克，ISO标准砂1350克，水225克，由三乙醇胺0.1125克和二水石膏6.75克组成的激发剂6.8625克，经测试7天和28天胶砂抗压强度分别为31.2MPa和58.3MPa。
与对比样相比，添加由三乙醇胺和二水石膏组成的本激发剂后，煤渣以15％等质量取代矿渣用作水泥掺合料后，7天和28天胶砂抗压强度分别提高5.4％和6.7％。
实施例5
对比样：P.II 42.5水泥225克，高炉矿渣168.8克，煤渣56.2克，ISO标准砂1350克，水225克，未加激发剂，经测试7天和28天胶砂抗压强度分别为35.5MPa和59.6MPa。
试验样：P.II 42.5水泥225克，高炉矿渣168.8克，煤渣56.2克，ISO标准砂1350克，水225克，由三乙醇胺0.1125克和煅烧石膏6.75克组成的激发剂6.8625克，经测试7天和28天胶砂抗压强度分别为37.6MPa和63.6MPa。
与对比样相比，添加由三乙醇胺和煅烧石膏组成的本激发剂后，煤渣以25％等质量取代矿渣用作水泥掺合料后，7天和28天胶砂抗压强度分别提高5.9％和6.7％。
实施例6
对比样：P.II 42.5水泥225克，高炉矿渣168.8克，煤渣56.2克，ISO标准砂1350克，水225克，未加激发剂，经测试7天和28天胶砂抗压强度分别为35.5MPa和59.6MPa。
试验样：P.II 42.5水泥225克，高炉矿渣168.8克，煤渣56.2克，ISO标准砂1350克，水225克，由三乙醇胺0.1125克和二水石膏6.75克组成的激发剂6.8625克，经测试7天和28天胶砂抗压强度分别为37.5MPa和64.8MPa。
与对比样相比，添加由三乙醇胺和二水石膏组成的本激发剂后，煤渣以25％等质量取代矿渣用作水泥掺合料后，7天和28天胶砂抗压强度分别提高5.6％和8.7％。
实施例7
对比样：P.II 42.5水泥225克，高炉矿渣168.8克，煤渣56.2克，ISO标准砂1350克，水225克，未加激发剂，经测试7天和28天胶砂抗压强度分别为35.5MPa和59.6MPa。
试验样：P.II 42.5水泥225克，高炉矿渣168.8克，煤渣56.2克，ISO标准砂1350克，水225克，由三乙醇胺0.1125克和钾明矾1.125克组成的激发剂1.2375克，经测试7天和28天胶砂抗压强度分别为36.3MPa和60.0MPa。
与对比样相比，添加由三乙醇胺和钾明矾组成的本激发剂后，煤渣以25％等质量取代矿渣用作水泥掺合料后，7天和28天胶砂抗压强度分别提高2.2％和0.7％。
实施例8
对比样：P.II 42.5水泥225克，高炉矿渣225克，ISO标准砂1350克，水225克，未加激发剂，经测试7天和28天胶砂抗压强度分别为29.4MPa和57.0MPa。
试验样：P.II 42.5水泥225克，高炉矿渣225克，ISO标准砂1350克，水225克，由三乙醇胺0.1125克和钾明矾2.25克组成的激发剂2.3625克，经测试7天和28天胶砂抗压强度分别为30.9MPa和59.0MPa。
与对比样相比，添加由三乙醇胺和钾明矾组成的本激发剂后，矿渣粉7天和28天胶砂抗压强度分别提高5.1％和3.5％。

Claims (4)

1、一种用于高炉矿渣粉和高炉矿渣与煤渣复合粉的活性激发剂，其特征在于以质量份数计，其组成为：三乙醇胺1份、早强剂10～60份，所述早强剂为石膏或钾明矾。
2、根据权利要求1所述的高炉矿渣粉和高炉矿渣与煤渣复合粉的活性激发剂，其特征在于所述石膏为煅烧石膏或二水石膏。
3、根据权利要求2所述的高炉矿渣粉和高炉矿渣与煤渣复合粉的活性激发剂，其特征在于所述煅烧石膏是温度为750℃煅烧所得石膏。
4、根据权利要求2所述的高炉矿渣粉和高炉矿渣与煤渣复合粉的活性激发剂，其特征在于所述二水石膏为天然二水石膏。
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