CN103979828A - 一种钢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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本发明公开了一种钢渣基混凝土掺合料功能调节剂及其制备方法，它是由聚醚类聚羧酸类高效减水剂、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70～90％，复合活性激发剂1～10％、缓凝剂1～5％、复合引气剂1～5％、水5～20％。该功能调节剂可以调节新拌钢渣基掺合料混凝土的工作性能，提高钢渣的活性，在钢渣掺量在40％以上时，保证新拌钢渣基掺合料混凝土的工作性能和硬化钢渣基掺合料混凝土的各龄期强度满足设计要求。

Description

一种钢渣基混凝土掺合料功能调节剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种钢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钢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
目前主要的混凝土掺合料为粉煤灰以及矿粉。但是粉煤灰与矿粉存在一定的缺陷：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，但是不同地域的粉煤灰因矿物组成比例不同而造成粉煤灰性能差异较大，限制了对粉煤灰的利用；另外国家矿物资源限制开发，而且价格较高，难以保证市场需求。
钢渣是钢铁工业的副产品，其排放量约占粗钢产量的15～20％。我国的粗钢产量居世界第一，占全球粗钢产量的半壁江山，年产生钢渣1亿吨以上。大量钢渣的堆积不仅占用耕地、污染环境，而且导致巨大的资源浪费，因此实现钢渣在水泥混凝土行业的大规模资源化利用是提高钢渣利用率的有效途径。
钢渣的化学组成与水泥熟料相似，是一种具有潜在水化活性的胶凝材料。钢渣潜在的胶凝活性来源于其含有的硅酸盐、铝酸盐及铁铝酸盐矿物，但由于矿物结晶致密、晶粒较大，使得胶凝活性矿物水化速度慢，钢渣胶凝材料的强度低。为保证钢渣胶凝材料的强度，其掺量一般在10％左右，利用率低。那么在高掺量的情况下，如何能够保证混凝土掺合料工作性能和硬化钢渣基混凝土掺合料强度是本专利研究的基础。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢渣基混凝土掺合料功能调节剂及其制备方法，通过聚羧酸类高效减水剂、复合活性激发剂、缓凝剂、复合引气剂的复合，在钢渣掺量为混凝土掺合料的40％以上时，保证钢渣基混凝土工作性能和各龄期强度满足要求，提高钢渣在混凝土行业的最大化利用。
本发明的技术方案是：
一种钢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：
聚醚类聚羧酸高效减水剂70～90％，复合活性激发剂1～10％、缓凝剂1～5％、复合引气剂1～5％、水5～20％，以上各组分的重量百分比之和为100％。
所述聚醚类聚羧酸高效减水剂的固含量为30～50％；
所述复合活性激发剂为四羟乙基乙二胺、三异丙醇胺、N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪中的两种或两种以上；
所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸、高糖木质素磺酸盐中的一种；
所述复合引气剂为三萜皂甙、松香皂、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠中的两种或两种以上。
优选的，所述复合活性激发剂为四羟乙基乙二胺、三异丙醇胺、N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪重量比为5：3：2的混合物。
优选的，所述复合活性激发剂为四羟乙基乙二胺、三异丙醇胺、N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪重量比为6：2：2的混合物。
优选的，所述复合活性激发剂为四羟乙基乙二胺、三异丙醇胺、N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪重量比为8：1：1的混合物。
优选的，所述复合引气剂为三萜皂甙、松香皂、十二烷基苯磺酸钠重量比为5：3：2的混合物。
优选的，所述复合引气剂为三萜皂甙、松香皂、十二烷基苯磺酸钠重量比为4：4：2的混合物。
优选的，所述复合引气剂为三萜皂甙、松香皂、十二烷基苯磺酸钠重量比为5：2：3的混合物。
优选的，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。
本发明还提供了一种钢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)功能调节剂的配制：将步骤1)中称取的聚羧酸高效减水剂与复合活性激发剂混合配制，搅拌3～15min；加入缓凝剂、复合引气剂与水，搅拌3～10min即可得到功能调节剂。
本发明还提供了一种钢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、本发明用于钢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、在不影响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前提下，掺加本发明的钢渣基混凝土掺合料功能调节剂后，混凝土掺合料中钢渣掺量可以达到40％以上，相比于目前10％的掺量，有大幅度的提高钢渣的利用率，同时解决了废弃钢渣占用耕地、污染环境的问题，也避免了资源浪费，并且，可以替代混凝土掺合料中粉煤灰及矿粉的使用，从而解决了矿物资源限制开发，粉煤灰以及矿粉资源越来越缺乏的问题。
3、该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，下面结合实施案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案例。
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：机制砂：石子：水＝210：70：70：1030：860：150，掺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一。
所述胶凝材料是指水泥+矿粉+粉煤灰。
对比例2
以钢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：钢渣基掺合料：机制砂：石子：水＝210：140：1030：860：150，掺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。
所述胶凝材料是指水泥+矿粉+粉煤灰。
以下实施例1-3中所述的钢渣基混凝土掺合料为：
石灰石：钢渣：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800g，复合活性激发剂100g搅拌10min，然后加入缓凝剂葡萄糖酸钠25g、复合引气剂25g、水50g搅拌5min，即可得到钢渣基混凝土掺合料功能调节剂，其中复合活性激发剂为四羟乙基乙二胺：三异丙醇胺：N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪＝5:3:2的质量比进行复合制备，复合引气剂为三萜皂甙：松香皂：十二烷基苯磺酸钠＝5：3：2质量比进行复合制备。
以钢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：钢渣基混凝土掺合料：机制砂：石子：水＝210：140：1030：860：150进行制备混凝土，掺加功能调节剂为胶凝材料的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。
所述胶凝材料是指水泥+钢渣基混凝土掺合料。
实施例2
将固含量为40％的聚醚类聚羧酸高效减水剂800g，复合活性激发剂100g搅拌10min，然后加入缓凝剂葡萄糖酸钠25g、复合引气剂25g、水50g搅拌5min，即可得到钢渣基混凝土掺合料功能调节剂，其中复合活性激发剂为四羟乙基乙二胺：三异丙醇胺：N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪＝6:2:2的质量比进行复合制备，复合引气剂为三萜皂甙：松香皂：十二烷基苯磺酸钠＝4：4：2的质量比进行复合制备。
按照凝土的配合比为水泥：钢渣基混凝土掺合料：机制砂：石子：水＝210：140：1030：860：150进行制备混凝土，掺加功能调节剂为胶凝材料的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。
所述胶凝材料是指水泥+钢渣基混凝土掺合料。
实施例3
将固含量为40％的聚醚类聚羧酸高效减水剂800g，复合活性激发剂100g搅拌10min，然后加入缓凝剂葡萄糖酸钠25g、复合引气剂25g、水50g搅拌5min，即可得到钢渣基混凝土掺合料功能调节剂，其中复合活性激发剂为四羟乙基乙二胺：三异丙醇胺：N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪＝8:1:1的质量比进行复合，复合引气剂为三萜皂甙：松香皂：十二烷基苯磺酸钠＝5：2：3的质量比进行复合制备。
按照凝土的配合比为水泥：钢渣基混凝土掺合料：机制砂：石子：水＝210：140：1030：860：150进行制备混凝土，掺加功能调节剂为胶凝材料的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。
所述胶凝材料是指水泥+钢渣基混凝土掺合料。
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，可以在钢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 (10)

1.一种钢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：
聚醚类聚羧酸高效减水剂70～90％，复合活性激发剂1～10％、缓凝剂1～5％、复合引气剂1～5％、水5～20％，以上各组分的重量百分比之和为100％；
所述聚醚类聚羧酸高效减水剂的固含量为30～50％；
所述复合活性激发剂为四羟乙基乙二胺、三异丙醇胺、N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪中的两种或两种以上；
所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸、高糖木质素磺酸盐中的一种；
所述复合引气剂为三萜皂甙、松香皂、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠中的两种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的功能调节剂，其特征是，所述复合活性激发剂为四羟乙基乙二胺、三异丙醇胺、N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪重量比为5：3：2的混合物。
3.根据权利要求1所述的功能调节剂，其特征是，所述复合活性激发剂为四羟乙基乙二胺、三异丙醇胺、N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪重量比为6：2：2的混合物。
4.根据权利要求1所述的功能调节剂，其特征是，所述复合活性激发剂为四羟乙基乙二胺、三异丙醇胺、N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪重量比为8：1：1的混合物。
5.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、松香皂、十二烷基苯磺酸钠重量比为5：3：2的混合物。
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、松香皂、十二烷基苯磺酸钠重量比为4：4：2的混合物。
7.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、松香皂、十二烷基苯磺酸钠重量比为5：2：3的混合物。
8.根据权利要求1所述的功能调节剂，其特征是，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。
9.一种根据权利要求1-8任一所述的钢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1-8任一所述的重量百分比称取原料；
2)功能调节剂的配制：将步骤1)中称取的聚羧酸高效减水剂与复合活性激发剂混合配制，搅拌3～15min；加入缓凝剂、复合引气剂与水，搅拌3～10min即可得到功能调节剂。
10.一种根据权利要求1-8任一所述的钢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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