CN102249594A - 碱矿渣水泥缓凝剂及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碱矿渣水泥缓凝剂，按重量百分比其包括：铬酸钠20％-30％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂40％-50％，有机硅表面活性剂20％-30％。本发明的缓凝剂机理是通过引入带电荷的阴阳粒子，在电荷斥力作用下阻止延缓钙离子的移动速度，或降低硅酸根离子的静电引力，从而阻止水化硅酸钙的生成，延迟硅酸根离子的聚合。同时，有机硅表面活性剂吸附到反应产物的表面，通过双重作用以达到缓凝的效果。

Description

碱矿渣水泥缓凝剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种用于延长碱矿渣水泥凝固时间的缓凝剂。
背景技术
碱矿渣水泥由磨细水淬高炉矿渣和碱组分组成，是一种性能优良的新型建筑胶凝材料。三十多年的研究和应用证明，它具有一系列优良性能：
1)早强快硬和高强度：在不采用其它特殊工艺措施和掺其它化学外加剂的条件下，碱矿渣混凝土的强度可达60～150MPa，一天强度可达68MPa，且经十多年的应用，强度增长100％～200％(与28天强度相比较)。
2)低需水性：通常，碱矿渣水泥的标准稠度需水量17％～22％，因此，在不使用减水剂的条件下，可用碱矿渣水泥配制出工作性良好的高强及超高强碱矿渣混凝土。
3)良好的抗渗性：碱矿渣混凝土的抗渗压力一般3.6～4.0MPa，高强碱矿渣混凝土的抗渗压力均在4.0MPa以上，远高于普通混凝土的抗渗性。
4)低水化热：碱矿渣水泥的水化热只有同标号硅酸盐水泥1/2～1/3，属低热水泥可用于大体积混凝土工程中。
5)高抗侵蚀性及抗冻性：碱矿渣水泥砂浆1％～2％MgSO4溶液中浸泡一年强度继续增长，在PH＝2(硫酸、盐酸等)溶液中浸泡两年，度基本不变，同时，碱矿渣混凝土能经受300～1150次冻融循环。
现有技术概况及碱矿渣水泥的技术性能，碱矿渣水泥是由磨细水淬高炉矿渣和碱组分则组成，是一种优良的新型高效建筑胶凝材料，具有一系列良好的性能，如早强、高活性和高耐久性，且生产能耗低，可有效地利用工业废渣等，因此在建筑工程上对其应用是日趋广泛。
然而，碱矿渣水泥的最大缺点是容易产生速凝现象。特别是高强碱矿渣水泥，其初凝时间一般只有5-15分钟，且初、终凝的时间间隔又极短，通常为2-7分钟。显然，这样快凝速度的水泥难以在建筑工程上得到推广应用，急需解决碱矿渣水泥的缓凝问题，却成为其推广应用的前提条件。
碱矿渣水泥的缓凝问题引起了国内外学者的广泛关注，特别是苏联。从本世纪七十年代就开始对这一问题进行研究，并取得了一定的成果。目前，解决碱矿渣水泥缓凝问题的途径有：工艺措施和掺缓凝剂。前者包括延长搅拌时间，采用二次搅拌和对矿渣进行热处理，但由于工艺方法的实施，将引起工艺过程复杂化，设备投资增加及工程施工效率下降，故难以推广应用，特别是难以应用于现浇工程中。因此，研究有效地碱矿渣水泥缓凝剂，却成为解决其缓凝问题的根本途径。
试验证明，普通硅酸盐水泥中常用的缓凝物质，对碱矿渣水泥的凝结无延缓作用或作用甚微，又如有机表面活性物质和亚硫酸酒精废渣等，对碱矿渣水泥的凝结有一定的延缓作用，但对碱性矿渣和碱金属硅酸盐或碱金属氢氧化物为碱组分的碱矿渣水泥，其凝结时间始终不能达到有关标准对硅酸盐水泥凝结时间的要求，鉴于这一现状，苏联于1989年颁布的《碱矿渣胶结材技术规程》，其2.10条规定：除可溶性硅酸钠作碱组分的胶结材外，对各种胶结材的初凝时间不得早于30分钟，其终凝不得迟于12小时；同时，在2.12条又规定：用溶性硅酸钠作碱组分的胶结材，其初凝时间不得早于20分钟，终凝不得迟于12小时。由此可见，对该课题研究的最早的苏联也没有找到有效延缓碱矿渣水泥凝固时间的办法，因此碱矿渣水泥的推广应用收到一定的限制。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种能有效延缓碱矿渣水泥凝固的缓凝剂。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种碱矿渣水泥缓凝剂，按重量百分比其包括：铬酸钠20％-30％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂40％-50％，有机硅表面活性剂20％-30％。
优选的，按重量百分比其包括：铬酸钠25％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂50％，有机硅表面活性剂25％。
优选的，按重量百分比其包括：铬酸钠30％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂40％，有机硅表面活性剂30％。
优选的，按重量百分比其包括：铬酸钠20％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂50％，有机硅表面活性剂30％。
优选的，按重量百分比其包括：铬酸钠30％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂50％，有机硅表面活性剂20％。
本发明还公开了一种上述碱矿渣水泥缓凝剂的使用方法，其包括如下步骤：
1)按重量百分比将铬酸钠20％-30％、氨基磺酸杂环缩合物减水剂40％-50％、有机硅表面活性剂20％-30％进行混合形成缓凝剂；
2)将上述缓凝剂溶于水中形成水剂，并将水剂掺杂在所要缓凝的碱矿渣混凝土中，所述缓凝剂的质量为要掺杂的碱矿渣混凝土质量的0.3％～0.5％。
优选的，所述缓凝剂的水剂在碱矿渣混凝土搅拌时加入。
该缓凝剂使用时，其组分中的碱性组分与矿渣在加水搅拌混合，由于碱的强烈激发，使矿渣玻璃体硅氧键断裂形成含有非桥氧的自由端和羟基的硅酸根离子，钙离子与这些硅酸根离子相互结合形成水化硅酸钙凝胶，同时硅酸根离子在静电作用下进行了快速聚合，这是碱矿渣水泥急凝的主要原因。本发明通过引入带电荷的阴阳粒子，在电荷斥力作用下阻止延缓钙离子的移动速度，或降低硅酸根离子的静电引力，从而阻止水化硅酸钙的生成，延迟硅酸根离子的聚合。同时，有机硅表面活性剂吸附到反应产物的表面，通过双重作用以达到缓凝的效果。
具体实施方式
实施例一
一种碱矿渣水泥缓凝剂，按重量百分比其包括：铬酸钠25％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂50％，有机硅表面活性剂25％。
实施例二
一种碱矿渣水泥缓凝剂，按重量百分比其包括：铬酸钠30％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂40％，有机硅表面活性剂30％。
实施例三
一种碱矿渣水泥缓凝剂，按重量百分比其包括：铬酸钠20％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂50％，有机硅表面活性剂30％。
实施例四
一种碱矿渣水泥缓凝剂，按重量百分比其包括：铬酸钠30％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂50％，有机硅表面活性剂20％。
实施例五
一种碱矿渣水泥缓凝剂，按重量百分比其包括：铬酸钠28％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂48％，有机硅表面活性剂24％。
实施例六
一种碱矿渣水泥缓凝剂，按重量百分比其包括：铬酸钠27％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂45％，有机硅表面活性剂28％。
下面以实施例一为例，介绍该碱矿渣水泥缓凝剂的使用方法：首先重量百分比铬酸钠25％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂50％，有机硅表面活性剂25％混合形成缓凝剂，该缓凝剂溶于水，将该缓凝剂溶于水中形成水剂，然后在碱矿渣混凝土搅拌时将制得的水剂掺杂在碱矿渣混凝土中，缓凝剂的质量应为要掺杂碱矿渣混凝土质量的0.3％～0.5％。不同的缓凝剂质量百分比其凝固时间有所不同，其具体性能如表1、表2所示：
表1缓凝剂对碱矿渣水泥凝结时间的影晌
Figure BSA00000500648200051
表2缓凝剂对碱矿渣混凝土强度的影晌
Figure BSA00000500648200052
本发明的缓凝剂机理是通过引入带电荷的阴阳粒子，在电荷斥力作用下阻止延缓钙离子的移动速度，或降低硅酸根离子的静电引力，从而阻止水化硅酸钙的生成，延迟硅酸根离子的聚合。同时，有机硅表面活性剂吸附到反应产物的表面，通过双重作用以达到缓凝的效果。与同类产品相比具有以下优点：
1)效率高，通过调整其掺量，可以有效地延缓矿渣水泥的凝结时间，使其满足GB175-85对硅酸盐水泥凝结时间的要求。在终凝不迟于12小时的前提下，调整掺量，可使高强碱矿渣水泥的初凝时间由5-15分钟延至1-3小时，并同时使碱矿渣混凝土的强度发展达到国标GB8076-87对缓凝剂混凝土强度发展速率的要求。
2)适用性强，它不仅适合于配制中、低标号碱矿渣水泥，且更适合于配制高强和超高强碱矿渣水泥。
3)适用方便，它在混凝土搅拌时加入，不增加生产工艺或在施工上的困难。
4)无副作用，在碱矿渣水泥缓凝剂的成分中，不含任何有害成分，因此，不会影响碱矿渣水泥的护筋性和其他耐久性。
5)成本低，和同类缓凝剂相比，其价格低廉，掺量适宜，因此，对它的引入，不会引起碱矿渣水泥价格的大幅度波动，具有广阔的应用前景。
以上对本发明实施例所提供的一种碱矿渣水泥缓凝剂及其使用方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡依本发明设计思想所做的任何改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种碱矿渣水泥缓凝剂，其特征在于，按重量百分比其包括：铬酸钠20％-30％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂40％-50％，有机硅表面活性剂20％-30％。
2.根据权利要求1所述的碱矿渣水泥缓凝剂，其特征在于，按重量百分比其包括：铬酸钠25％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂50％，有机硅表面活性剂25％。
3.根据权利要求1所述的碱矿渣水泥缓凝剂，其特征在于，按重量百分比其包括：铬酸钠30％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂40％，有机硅表面活性剂30％。
4.根据权利要求1所述的碱矿渣水泥缓凝剂，其特征在于，按重量百分比其包括：铬酸钠20％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂50％，有机硅表面活性剂30％。
5.根据权利要求1所述的碱矿渣水泥缓凝剂，其特征在于，按重量百分比其包括：铬酸钠30％，氨基磺酸杂环缩合物减水剂50％，有机硅表面活性剂20％。
6.一种权利要求1所述碱矿渣水泥缓凝剂的使用方法，其特征在于，其包括如下步骤：
1)按重量百分比将铬酸钠20％-30％、氨基磺酸杂环缩合物减水剂40％-50％、有机硅表面活性剂20％-30％进行混合形成缓凝剂；
2)将上述缓凝剂溶于水中形成水剂，并将水剂掺杂在所要缓凝的碱矿渣混凝土中，所述缓凝剂的质量为要掺杂的碱矿渣混凝土质量的0.3％～0.5％。
7.根据权利要求6所述的碱矿渣水泥缓凝剂的使用方法，其特征在于：所述缓凝剂的水剂在碱矿渣混凝土搅拌时加入。
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