CN100537468C - 大掺量磨细矿渣混凝土活化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大掺量磨细矿渣混凝土活化剂，它是由下述质量百分比的原料制成：石膏60%～81%，萘系高效减水剂7%～10%，羟基化合物0%～0.02%，表面活性剂0%～0.002%，磨细矿渣9%～30%。本发明以石膏、高效减水剂、羟基化合物、表面活性剂、减缩剂等复合而成，在大掺量矿渣胶凝材料体系中替代4%～6%水泥，可使混凝土在具备和易性好、可泵送等施工性能的同时，提高硬化混凝土的体积稳定性，胶凝材料体系中磨细矿渣的掺量可提高至70%。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种应用大掺量矿渣配制高性能混凝土的新型低掺高效的大掺量磨细矿渣混凝土活化剂。
背景技术
高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，是以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性有重点的予以保证的混凝土，是未来混凝土的发展方向。拌制高性能混凝土的途径较多，其中适量掺用磨细矿渣或以磨细矿渣为主复掺其他活性混合材是提高混凝土性能的途径之一。将磨细矿渣应用于混凝土中，可以大大减少水泥用量，改变混凝土微观结构，提高混凝土密实性，可抑制骨料碱活性反应和氯离子侵蚀，从而提高混凝土的耐久性能，特别适合海工混凝土及骨料具有碱活性的混凝土。
单独磨细矿渣至细度为420m2/kg～460m2/kg用于配制混凝土，对于高细度的磨细矿渣，在一定掺量范围内，混凝土强度随掺量的增大而提高，但是混凝土的温升、化学收缩和自收缩也随矿渣掺量的增加而增加。本发明克服了当矿渣单掺至50％～70％或以矿渣为主复掺其他活性混合材掺至50％～70％替代水泥用量时，混凝土自身收缩增大的问题。目前大掺量磨细矿渣混凝土技术在我国海港工程及水利工程上有所应用，但是由于其和易性及可泵性稍差，自身收缩较大等问题，在工民建中应用较少，在工民建中矿渣的最大掺量往往不超过40％。
国内外文献中提到用大掺量矿渣配制混凝土的性能特点，但在配制混凝土中大掺量磨细矿渣替代胶凝材料时，添加大掺量磨细矿渣混凝土活化剂以提高混凝土自身体积稳定性及强度，满足混凝土和易性、可泵送性能，目前尚未见报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种以石膏、高效减水剂、羟基化合物、表面活性剂、减缩剂等复合而成的活化剂，在大掺量矿渣胶凝材料体系中替代4％～6％水泥，可使混凝土在具备和易性好、可泵送等施工性能的同时，提高硬化混凝土的体积稳定性，胶凝材料体系中磨细矿渣的掺量可提高至70％。
本发明的技术方案是一种低掺量高效能的大掺量磨细矿渣混凝土活化剂，它是由下述质量百分比的原料经均化后制得的一种粉体材料，应用时在混凝土中替代4％～6％的水泥，即可达到效果。
石膏 60％～81％
萘系高效减水剂 7％～10％
羟基化合物 0％～0.02％
表面活性剂 0％～0.002％
磨细矿渣 9％～30％
上述的大掺量磨细矿渣混凝土活化剂，其可以优化成以下两种质量百分比方案：
石膏 68％～72％
萘系高效减水剂 7％～8％
羟基化合物 0％～0.01％
表面活性剂 0％～0.002％
磨细矿渣 18％～24％
或者
石膏 70％～80％
萘系高效减水剂 8％～10％
羟基化合物 0％～0.02％
表面活性剂 0％～0.002％
磨细矿渣 11％～20％
用于配制大掺量磨细矿渣泵送混凝土。
本发明基于以下机理：
根据磨细矿渣在胶凝材料体系中所占比例，在混凝土中掺入适量活化剂后，活化剂中的石膏与磨细矿渣中的活性Al2O3化合，生成水化硫铝酸钙，使混凝土在早期产生膨胀，减少后期收缩，增强混凝土的体积稳定性。萘系高效减水剂使混凝土流动度增加，在混凝土中加入矿渣后，可在不增加水泥用量的情况下，降低每方混凝土的用水量，提高大掺量磨细矿渣混凝土的强度。羟基化合物和表面活性剂可降低由于矿渣大掺量而造成的混凝土粘度过大、不易施工的特点，改善大掺量磨细矿渣混凝土的和易性，提高大掺量磨细矿渣混凝土的坍落度保持性，满足大掺量矿渣混凝土泵送的要求。组分中的磨细矿渣为羟基化合物和表面活性剂的载体。
本发明的有益效果：
本发明改变了大掺量磨细矿渣混凝土原先体积稳定性不好、混凝土粘不易于泵送等特点，为磨细矿渣在工民建或泵送混凝土中实现大掺量化提供了一条简易的途径。
水泥生产排放大量的CO2、NOX和SO3等有害废气，对于环境与气候造成极其不利的影响，如产生酸雨，加剧温室效应等。据测算，每生产一吨水泥就会产生一吨CO2，我国2003年水泥产量达8.63亿吨，二氧化碳排放量仅次于美国，位列全世界第二位。水泥生产能耗高，大量消耗自然资源。生产1吨水泥消耗1.01吨石灰石、0.25吨黏土、115公斤煤和108度电。
通过添加本活化剂，可以使混凝土中磨细矿渣替代水泥的量由原先的20％～40％提高至50％～70％，既能提高混凝土的性能，又能减少对水泥熟料的需求，制约高能耗水泥产业的投资规模，有利于产业结构调整。同时，矿渣为钢铁厂的工业废料，对其大量的使用可减少工业废料对环境的污染，有利于环境保护，有利于可持续发展。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
石膏 70％
萘系高效减水剂 10％
羟基化合物 0.01％
表面活性剂 0.001％
磨细矿渣 20％
以本实施例(质量百分比)配制的大掺量磨细矿渣混凝土活化剂掺入胶凝材料用量的5％替代水泥后，混凝土的性能见表1～表3。
表1混凝土配合比(单位：kg/m3)
| 编号 | 水泥 | 粉煤灰 | 矿渣 | 硅粉 | 活化剂 | 砂 | 石 | 水 | 泵送剂 |
| 1 | 440 | 0 | 0 | 0 | 0 | 665 | 998 | 198.0 | 4.4 |
| 2 | 162 | 87 | 175 | 13 | 0 | 689 | 1035 | 153.0 | 7.87 |
| 3 | 140 | 87 | 175 | 13 | 22 | 689 | 1035 | 153.0 | 0 |
| 4 | 150 | 0 | 269 | 0 | 22 | 696 | 1045 | 154.4 | 0 |
表2 新拌混凝土性能
| 编号 | 初始坍落度(mm) | 1h后坍落度(mm) | 含气量(％) | 和易性 |
| 1 | 190 | 180 | 3.2 | 中等 |
| 2 | — | — | — | 较好 |
| 3 | 180 | 180 | 2.8 | 较好 |
| 4 | 205 | 200 | 2.3 | 较好 |
表3 硬化混凝土相关性能测试结果
由表2可见，加入大掺量磨细矿渣混凝土活化剂后，大掺量磨细矿渣混凝土或以大掺量磨细矿渣为主、复掺其他胶凝材料的混凝土可以在不另外掺加泵送剂的条件下达到与加入泵送剂混凝土相同的施工性能。
由表3可见，以大掺量磨细矿渣为主、复掺其他胶凝材料的混凝土当不掺加大掺量磨细矿渣混凝土活化剂时，其干缩率明显大于对比混凝土，当加入大掺量磨细矿渣混凝土活化剂后，干缩率明显降低。大掺量磨细矿渣混凝土在加入大掺量磨细矿渣混凝土活化剂后，收缩率在早期与普通混凝土差不多，到后期则明显低于对比混凝土。
由表3可见，加入大掺量磨细矿渣或以大掺量磨细矿渣为主的活性混合材的混凝土，在加入大掺量磨细矿渣活化剂后，混凝土的强度可以达到或超过对比混凝土的强度。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (3)
1.一种大掺量磨细矿渣混凝土活化剂，它是由下述质量百分比的原料制成：
石膏 60％～81％
萘系高效减水剂 7％～10％
羟基化合物 0％～0.02％
表面活性剂 0％～0.002％
磨细矿渣 9％～30％
2.根据权利要求1所述的大掺量磨细矿渣混凝土活化剂，其特征在于：
石膏 68％～72％
萘系高效减水剂 7％～8％
羟基化合物 0％～0.01％
表面活性剂 0％～0.002％
磨细矿渣 18％～24％
3.根据权利要求1所述的大掺量磨细矿渣混凝土活化剂，其特征在于：
石膏 70％～80％
萘系高效减水剂 8％～10％
羟基化合物 0％～0.02％
表面活性剂 0％～0.002％
磨细矿渣 11％～20％
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