CN101234861A - 纳米改性混凝土复合矿物掺合料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了纳米改性混凝土复合矿物掺合料的制备方法，包括以下步骤：首先采用碳化反应器生成纳米碳酸钙乳液，经脱水处理后形成含水率为40％～60％的纳米碳酸钙浆体，将矿粉与纳米碳酸钙浆体按重量比2～4混合，经过干燥，混磨，得到纳米改性剂；然后将复合矿物外加剂与纳米改性剂按重量比1～3混磨0.5～1h。本发明制备工艺简单，将制得的掺合料掺入混凝土中使用，由于纳米碳酸钙浆体和活性矿粉的复合叠加作用，可解决纳米碳酸钙浆体含水率高和掺入纳米碳酸钙后混凝土后期强度增长缓慢的问题，并进一步增强纳米CaCO3的晶核和填充效果，有效改善混凝土力学性能和耐久性能。

Description

纳米改性混凝土复合矿物掺合料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米改性混凝土复合矿物掺合料的制备方法。
背景技术
常用的混凝土矿物掺合料(外加剂)主要包括粉煤灰、矿粉、硅灰等。然而掺入粉煤灰或矿粉后混凝土的早期力学性能都有明显的下降，掺入硅灰则存在流动性下降、收缩变形增大等不利影响。目前，在混凝土中常用的超细材料包括硅灰、纳米CaCO3、纳米SiO2等。然而硅灰的颗粒较大，效果一般；而纳米SiO2价格昂贵，不利于其在混凝土工程的广泛使用。纳米CaCO3由于在生产过程中掺入大量的树脂、脂肪酸等分散剂，不利于其在混凝土等无机材料基体中的粘结和有效填充，所以应用效果也不佳。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种纳米改性混凝土复合矿物掺合料的制备方法。
纳米改性混凝土复合矿物掺合料的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用碳化反应器生成纳米碳酸钙乳液，经脱水处理后形成含水率为40％～60％的纳米碳酸钙浆体，将矿粉与纳米碳酸钙浆体按重量比2～4混合，经过干燥，混磨1～2h，得到纳米改性剂；
(2)将复合矿物外加剂与纳米改性剂按重量比1～3混磨0.5～1h，得纳米改性混凝土复合矿物掺合料，其中，复合矿物外加剂为矿粉和粉煤灰按重量比1～3混合。
本发明中，所说的粉煤灰为II级以上的粉煤灰。
本发明中，所说的矿粉为S95级以上的矿粉。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制备工艺简单，将制得的掺合料掺入混凝土中使用，由于纳米碳酸钙浆体和活性矿粉的复合叠加作用，可解决纳米碳酸钙浆体含水率高和掺入纳米碳酸钙后混凝土后期强度增长缓慢的问题，并进一步增强纳米CaCO3的晶核和填充效果，有效改善混凝土力学性能和耐久性能。
具体实施方式
以下通过实例进一步对本发明进行描述。
实施例1
(1)采用碳化反应器生成纳米碳酸钙乳液，经脱水处理后形成含水率为40％的纳米碳酸钙浆体，按重量将2份纳米碳酸钙浆体与8份矿粉混合，经过干燥，混磨1.5h，得到纳米改性剂。
(2)按重量取步骤(1)所得的纳米改性剂1份，与2份复合矿物外加剂(其中粉煤灰和矿粉的重量比为1∶2)混磨0.5h，得到纳米改性混凝土复合矿物掺合料。
在混凝土中掺入30％本例制得的纳米改性混凝土复合矿物掺合料后，与30％复合矿物外加剂(其中粉煤灰和矿粉的重量比为1∶2)的基准试件相比，混凝土的1天、28天和56天强度分别提高15.0％、6.3％和6.2％。
实施例2
(1)采用碳化反应器生成纳米碳酸钙乳液，经脱水处理后形成含水率为60％的纳米碳酸钙浆体，按重量将2份纳米碳酸钙浆体与8份矿粉混合，经过干燥，混磨1.5h，得到纳米改性剂。
(2)按重量取步骤(1)所得的纳米改性剂1份，与3份复合矿物外加剂(其中粉煤灰和矿粉的重量比为1∶2)混磨0.5h，得到纳米改性混凝土复合矿物掺合料。
在混凝土中掺入45％本例制得的纳米改性混凝土复合矿物掺合料后，与45％复合矿物外加剂(其中粉煤灰和矿粉的重量比例为1∶2)的基准试件相比，混凝土的1天、28天和56天强度分别提高38.5％、12.1％和11.5％。
实施例3
(1)采用碳化反应器生成纳米碳酸钙乳液，经脱水处理后形成含水率为50％的纳米碳酸钙浆体，按重量将2份纳米碳酸钙浆体与8份矿粉混合，经过干燥，混磨2h，得到纳米改性剂。
(2)按重量取步骤(1)所得的纳米改性剂1份，与2份复合矿物外加剂(其中粉煤灰和矿粉的重量比为1∶2)混磨1h，得到纳米改性混凝土复合矿物掺合料。
在混凝土中掺入30％本例制得的纳米改性混凝土复合矿物掺合料后，与30％复合矿物外加剂(其中粉煤灰和矿粉的重量比为1∶2)的基准试件相比，显著提高了抗硫酸盐侵蚀性能，当在饱和硫酸钠溶液中浸泡49天后，抗压强度的降低程度从27.4％降至16.1％。
实施例4
(1)采用碳化反应器生成纳米碳酸钙乳液，经脱水处理后形成含水率为50％的纳米碳酸钙浆体，按重量将2份纳米碳酸钙浆体与8份矿粉混合，经过干燥，混磨1.5h，得到纳米改性剂。
(2)按重量取步骤(1)所得的纳米改性剂1份，与2份复合矿物外加剂(其中粉煤灰和矿粉的重量比为1∶2)混磨0.5h，得到纳米改性混凝土复合矿物掺合料。
在混凝土中掺入30％本例制得的纳米改性混凝土复合矿物掺合料后，与30％复合矿物外加剂(其中粉煤灰和矿粉的重量比为1∶2)的基准试件相比，显著提高了抗氯离子渗透性能，28天通过电量从2307降至1510。
实施例5
(1)采用碳化反应器生成纳米碳酸钙乳液，经脱水处理后形成含水率为40％的纳米碳酸钙浆体，按重量将2份纳米碳酸钙浆体与4份矿粉混合，经过干燥，混磨1.5h，得到纳米改性剂。
(2)按重量取步骤(1)所得的纳米改性剂1份，与2份复合矿物外加剂(其中粉煤灰和矿粉的重量比为1∶2)混磨0.5h，得到纳米改性混凝土复合矿物掺合料。
在混凝土中掺入30％本例制得的纳米改性混凝土复合矿物掺合料后，与30％复合矿物外加剂(其中粉煤灰和矿粉的重量比为1∶2)的基准试件相比，显著提高了抗冻性能，100次冻融循环后相对动弹模损失从62.5％降至41.3％。
实施例6
(1)采用碳化反应器生成纳米碳酸钙乳液，经脱水处理后形成含水率为60％的纳米碳酸钙浆体，按重量将2份纳米碳酸钙浆体与8份矿粉混合，经过干燥，混磨1.5h，得到纳米改性剂。
(2)按重量取步骤(1)所得的纳米改性剂1份，与2份复合矿物外加剂(其中粉煤灰和矿粉的重量比为1∶2)混磨0.5h，得到纳米改性混凝土复合矿物掺合料。
甬台温高速铁路台州段灵江特大桥工程混凝土中掺入30％本例制得的纳米改性复合矿物掺合料后，现场混凝土28天抗压强度为50.2MPa，现场混凝土电通量为1230C，满足该工程混凝土的设计要求。
本发明所述的方法，由于纳米碳酸钙早期的晶核作用和对水泥水化的促进作用，可以显著提高混凝土的早期强度，从而大幅度改善单掺矿物外加剂对混凝土早期强度下降的弱点；另一方面由于矿粉后期的水化和纳米碳酸钙掺入后由于提高钙离子浓度对矿粉水化的促进作用，可以保持后期的强度，改变由于单掺纳米碳酸钙不利于混凝土后期强度发展的缺点。所以纳米碳酸钙浆体和矿粉的复合，使得纳米碳酸钙浆体方便地使用，也充分发挥纳米碳酸钙对混凝土早期强度以及矿粉对混凝土后期强度的增强作用。
以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (3)

1、纳米改性混凝土复合矿物掺合料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)采用碳化反应器生成纳米碳酸钙乳液，经脱水处理后形成含水率为40％～60％的纳米碳酸钙浆体，将矿粉与纳米碳酸钙浆体按重量比2～4混合，经过干燥，混磨1～2h，得到纳米改性剂；
(2)将复合矿物外加剂与纳米改性剂按重量比1～3混磨0.5～1h，得纳米改性混凝土复合矿物掺合料，其中，复合矿物外加剂为矿粉和粉煤灰按重量比1～3混合。
2、根据权利要求1所述的纳米改性混凝土复合矿物掺合料的制备方法，其特征在于所说的粉煤灰为II级以上的粉煤灰。
3、根据权利要求1所述的纳米改性混凝土复合矿物掺合料的制备方法，其特征在于所说的矿粉为S95级以上的矿粉。
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