CN103979827B - 一种锰渣基混凝土掺合料功能调节剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锰渣基混凝土掺合料功能调节剂及其制备方法，它是由聚酯类聚羧酸高效减水剂与聚醚类聚羧酸高效减水剂的混合物、复合活性激发剂、缓凝剂、复合引气剂复合制得，各原料所占质量百分比为：聚羧酸高效减水剂75～85％，活性激发剂5～15％、缓凝剂1～5％、引气剂1～5％。该功能调节剂使用时，在高锰渣掺量下，保证锰渣基混凝土掺合料的工作性能和各龄期强度满足要求，提高锰渣在混凝土行业的最大化利用。一方面改善混凝土的工作性能，另一方面通过改性锰渣粉基混凝土掺合料的活性，保证混凝土强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种锰渣基混凝土掺合料功能调节剂及其制备方法，具体为一种调节新拌锰渣基混凝土掺合料工作性能和硬化钢渣基混凝土掺合料强度的复合外加剂。
背景技术
目前常用的混凝土掺合料为水泥、粉煤灰以及矿粉组成的。粉煤灰是由燃烧煤粉的锅炉烟气中收集到的细粉末。其中低钙粉煤灰是当前国内外用量最大、使用范围最广的混凝土掺合料。目前矿物资源限制开发，使粉煤灰以及矿粉资源面临着越来越缺乏的状态。
随着锰矿开采以及锰制品的研制，生产后的锰渣越来越成为合理处理的一大难题。锰渣一直未能得到妥善处理，锰渣尾矿坝占地面积大，对周围环境产生不利的影响，尤其是锰渣污染地表水、地下水以及土壤，已造成了严重的环境危险。经研究证实，锰渣中80％左右是玻璃体，同时含有硅酸二钙、钙长石、镁硅钙石和锰钙辉石等少量晶体，理论上含有一定的潜在活性，在激发剂存在的情况下能够使锰渣的活性得到充分发挥，因此锰渣在混凝土胶凝材料领域具有广泛的应用价值。
发明内容
本发明通过聚羧酸类高效减水剂、复合活性激发剂、缓凝剂、引气剂的复合，制备出锰渣基混凝土用功能调节剂，使用时，在高锰渣掺量下，保证锰渣基混凝土掺合料的工作性能和各龄期强度满足要求，提高锰渣在混凝土行业的最大化利用。一方面改善混凝土的工作性能，另一方面通过改性锰渣粉基混凝土掺合料的活性，保证混凝土强度。
本发明的技术方案是：
一种锰渣基混凝土掺合料功能调节剂，其特征是，由以下重量百分比的原料制成：
聚羧酸高效减水剂75～85％，复合活性激发剂5～15％、缓凝剂1～5％、复合引气剂1～5％、水5-18％，
所述聚羧酸高效减水剂固含量为30～50％；所述聚羧酸高效减水剂为聚酯类聚羧酸高效减水剂与聚醚类聚羧酸高效减水剂的混合物；
所述复合活性激发剂为N,N，-二(2-羟丙基)哌嗪、水合肼、N,N-双(2-羟乙基)乙二胺、N,N′-双(2-羟丙基)二乙基三胺、硫酸钠中的任意4种；
所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、木质素磺酸盐、蔗糖中的一种；
所述复合引气剂为三萜皂甙：脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠中的一种或两种。
优选的，所述聚羧酸高效减水剂固含量为40％。
优选的，所述聚酯类聚羧酸高效减水剂与聚醚类聚羧酸高效减水剂的重量比为1：1。
优选的，所述聚酯类聚羧酸高效减水剂与聚醚类聚羧酸高效减水剂的重量比为1：2。
优选的，所述聚酯类聚羧酸高效减水剂与聚醚类聚羧酸高效减水剂的重量比为2：1。
优选的，所述复合活性激发剂为水合肼、N,N-双(2-羟乙基)乙二胺、N,N′-双(2-羟丙基)二乙基三胺、硫酸钠，上述四者的重量比为5：3：1：1或者6：2：1：1或者4：2：2：2。
优选的，所述复合活性激发剂为N,N，-二(2-羟丙基)哌嗪、水合肼、N,N′-双(2-羟丙基)二乙基三胺、硫酸钠，上述四者的重量比为7：1：1：1或者4：3：2：1或者6：2：1：1。
优选的，所述复合引气剂为三萜皂甙和脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠的重量比为1:1的混合物。
本发明还提供了一种锰渣基混凝土掺合料功能调节剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
1)根据上述的重量百分比称取原料；
2)将步骤1)中称取的聚羧酸类高效减水剂与复合活性激发剂混合，搅拌3～15min，然后加入缓凝剂、复合引气剂和水，搅拌3～10min即可得到锰渣基混凝土掺合料功能调节剂。
本发明还提供了一种锰渣基混凝土掺合料功能调节剂的应用，其特征是，所述功能调节剂的掺入量为混凝土胶凝材料的0.2～4％。
本发明的有益效果是：
1、本发明用于锰渣基混凝土掺合料功能调节剂，该功能调节剂不但对胶凝材料具有良好的分散能力，而且能够提高胶凝材料的活性，保证混凝土各龄期的强度。
2、本发明的功能调节剂用于制备混凝土时，可以在锰渣粉基掺合料等量替代粉煤灰和矿粉的情况下，保证了新拌混凝土良好的工作性能和硬化混凝土的高强度。一方面解决了锰矿开采和锰制品研制过程中产生的大量锰矿渣不能得到妥善处理的问题，另一方面解决了锰矿渣堆积造成的环境污染的问题。
3、本发明的功能调节剂生产工艺简单，成本低，具有良好的性价比。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
对比例1
以矿粉和粉煤灰为掺合料配制混凝土，混凝土配比为水泥：矿粉：粉煤灰：河沙：机制砂：石子：水＝220：50：50：390：480：1010：170，添加聚醚类聚羧酸减水剂为胶凝材料的0.2％，新拌混凝土的工作性能和硬化混凝土各龄期的强度见表1。
对比例2
以锰渣基掺合料等量替代矿粉和粉煤灰配制混凝土，混凝土配比为水泥：锰渣基掺合料：河沙：机制砂：石子：水＝220：100：390：480：1010：170，添加聚醚类聚羧酸减水剂为胶凝材料的0.2％，新拌混凝土的工作性能和硬化混凝土各龄期的强度见表1。
以下实施例1-6中所述的锰渣基混凝土掺合料为：
石灰石：锰渣：脱硫石膏的重量比为55：40：5。
实施例1
将固含量为40％的聚醚类聚羧酸高效减水剂420g和聚酯类聚羧酸高效减水剂420g，复合活性激发剂100g搅拌10min，然后加入缓凝剂葡萄糖酸钠20g、复合引气剂20g搅拌5min，即可得到锰渣基混凝土掺合料功能调节剂；
其中复合活性激发剂为水合肼、N,N-双(2-羟乙基)乙二胺、N,N′-双(2-羟丙基)二乙基三胺、硫酸钠按重量比4：4：2：2进行复合；
复合引气剂为三萜皂甙：脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠＝1:1的质量比进行复合制备。
以锰渣基掺合料等量替代矿粉和粉煤灰配制混凝土，混凝土配比为水泥：锰渣基掺合料：河沙：机制砂：石子：水＝220：100：390：480：1010：170，添加功能调节剂为胶凝材料的0.24％，新拌混凝土的工作性能和硬化混凝土各龄期的强度见表1。
实施例2
将固含量为40％的聚醚类聚羧酸高效减水剂420g和聚酯类聚羧酸高效减水剂420g，复合活性激发剂120g搅拌10min，然后加入缓凝剂葡萄糖酸钠20g、复合引气剂20g搅拌5min，即可得到锰渣基混凝土掺合料功能调节剂；
其中复合活性激发剂为水合肼、N,N-双(2-羟乙基)乙二胺、N,N′-双(2-羟丙基)二乙基三胺、硫酸钠按重量比6：2：1：1进行复合；
复合引气剂为三萜皂甙：脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠＝1:1的质量比进行复合制备。
以锰渣基掺合料等量替代矿粉和粉煤灰配制混凝土，混凝土配比为水泥：锰渣基掺合料：河沙：机制砂：石子：水＝220：100：390：480：1010：170，添加功能调节剂为胶凝材料的0.25％，新拌混凝土的工作性能和硬化混凝土各龄期的强度见表1。
实施例3
将固含量为40％的聚醚类聚羧酸高效减水剂280g和聚酯类聚羧酸高效减水剂560g，复合活性激发剂120g搅拌10min，然后加入缓凝剂木质素磺酸盐20g、复合引气剂20g搅拌5min，即可得到锰渣基混凝土掺合料功能调节剂，
其中复合活性激发剂为水合肼、N,N-双(2-羟乙基)乙二胺、N,N′-双(2-羟丙基)二乙基三胺、硫酸钠按重量比5：3：1：1进行复合；
复合引气剂为三萜皂甙：脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠＝1:1的质量比进行复合制备。
以锰渣基掺合料等量替代矿粉和粉煤灰配制混凝土，混凝土配比为水泥：锰渣基掺合料：河沙：机制砂：石子：水＝220：100：390：480：1010：170，添加功能调节剂为胶凝材料的0.24％，新拌混凝土的工作性能和硬化混凝土各龄期的强度见表1。
实施例4
将固含量为40％的聚醚类聚羧酸高效减水剂280g和聚酯类聚羧酸高效减水剂560g，复合活性激发剂120g搅拌10min，然后加入缓凝剂木质素磺酸盐20g、松香皂20g搅拌5min，即可得到锰渣基混凝土掺合料功能调节剂,
其中复合活性激发剂为N,N，-二(2-羟丙基)哌嗪、水合肼、N,N′-双(2-羟丙基)二乙基三胺、硫酸钠按重量比6：2：1：1进行复合；
复合引气剂为三萜皂甙：脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠＝1:1的质量比进行复合制备。
以锰渣基掺合料等量替代矿粉和粉煤灰配制混凝土，混凝土配比为水泥：锰渣基掺合料：河沙：机制砂：石子：水＝220：100：390：480：1010：170，添加功能调节剂为胶凝材料的0.24％，新拌混凝土的工作性能和硬化混凝土各龄期的强度见表1。
实施例5
将固含量为40％的聚醚类聚羧酸高效减水剂560g和聚酯类聚羧酸高效减水剂280g，复合活性激发剂120g搅拌10min，然后加入缓凝剂木质素磺酸盐20g、松香皂20g搅拌5min，即可得到锰渣基混凝土掺合料功能调节剂，
其中复合活性激发剂为N,N，-二(2-羟丙基)哌嗪、水合肼、N,N′-双(2-羟丙基)二乙基三胺、硫酸钠按重量比4：3：2：1进行复合；
复合引气剂为三萜皂甙：脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠＝1:1的质量比进行复合制备。
以锰渣基掺合料等量替代矿粉和粉煤灰配制混凝土，混凝土配比为水泥：锰渣基掺合料：河沙：机制砂：石子：水＝220：100：390：480：1010：170，添加功能调节剂为胶凝材料的0.24％，新拌混凝土的工作性能和硬化混凝土各龄期的强度见表1。
实施例6
将固含量为40％的聚醚类聚羧酸高效减水剂560g和聚酯类聚羧酸高效减水剂280g，复合活性激发剂120g搅拌10min，然后加入缓凝剂高糖木质素磺酸盐20g、松香皂20g搅拌5min，即可得到锰渣基混凝土掺合料功能调节剂；
其中复合活性激发剂为N,N，-二(2-羟丙基)哌嗪、水合肼、N,N′-双(2-羟丙基)二乙基三胺、硫酸钠按重量比7：1：1：1进行复合；
复合引气剂为三萜皂甙：脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠＝1:1的质量比进行复合制备。
以锰渣基掺合料等量替代矿粉和粉煤灰配制混凝土，混凝土配比为水泥：锰渣基掺合料：河沙：机制砂：石子：水＝220：100：390：480：1010：170，添加功能调节剂为胶凝材料的0.24％，新拌混凝土的工作性能和硬化混凝土各龄期的强度见表1。
表1不同掺合料所配混凝土的工作性能和力学强度
使用本发明的功能调节剂，可以在锰渣粉基掺合料等量替代粉煤灰和矿粉的情况下，保证了新拌混凝土良好的工作性能和硬化混凝土的高强度。
Claims (8)
1.一种锰渣基混凝土掺合料功能调节剂，其特征是，由以下重量百分比的原料制成：
聚羧酸高效减水剂75～85％，复合活性激发剂5～15％、缓凝剂1～5％、复合引气剂1～5％、水5-18％；
所述聚羧酸高效减水剂固含量为30～50％；所述聚羧酸高效减水剂为聚酯类聚羧酸高效减水剂与聚醚类聚羧酸高效减水剂的混合物；
所述复合活性激发剂为水合肼、N,N-双(2-羟乙基)乙二胺、N,N′-双(2-羟丙基)二乙基三胺、硫酸钠，上述四者的重量比为5：3：1：1或者6：2：1：1或者4：2：2：2；
或者
所述复合活性激发剂为N,N′-二(2-羟丙基)哌嗪、水合肼、N,N′-双(2-羟丙基)二乙基三胺、硫酸钠，上述四者的重量比为7：1：1：1或者4：3：2：1或者6：2：1：1；
所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、木质素磺酸盐、蔗糖中的一种；
所述复合引气剂为三萜皂甙、脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的功能调节剂，其特征是，所述聚羧酸高效减水剂固含量为40％。
3.根据权利要求1所述的功能调节剂，其特征是，所述聚酯类聚羧酸高效减水剂与聚醚类聚羧酸高效减水剂的重量比为1：1。
4.根据权利要求1所述的功能调节剂，其特征是，所述聚酯类聚羧酸高效减水剂与聚醚类聚羧酸高效减水剂的重量比为1：2。
5.根据权利要求1所述的功能调节剂，其特征是，所述聚酯类聚羧酸高效减水剂与聚醚类聚羧酸高效减水剂的重量比为2：1。
6.根据权利要求1所述的功能调节剂，其特征是，所述复合引气剂为三萜皂甙和脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠的重量比为1：1的混合物。
7.一种根据权利要求1-6任一所述的锰渣基混凝土掺合料功能调节剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
1)根据权利要求1-6任一所述的重量百分比称取原料；
2)将步骤1)中称取的聚羧酸类高效减水剂与复合活性激发剂混合，搅拌3～15min，然后加入缓凝剂、复合引气剂和水，搅拌3～10min即可得到锰渣基混凝土掺合料功能调节剂。
8.一种根据权利要求1-6任一所述的锰渣基混凝土掺合料功能调节剂的应用，其特征是，所述功能调节剂的掺入量为混凝土胶凝材料的0.2～4％。
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