CN104016607A - 一种复合掺合料专用液体活化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合掺合料专用液体活化剂及其制备方法，属于复合掺合料生产领域。该种活化剂由胺、烷、多元醇类、多元糖、硝酸铝、碱性盐、稳定剂、乙酸等中的若干组分进行合成及复配而成，所用组分因复合掺合料生产企业工艺条件不同而有所变化。本发明的活化剂用于复合掺合料生产，具有以下有益效果：(1)本发明复合掺合料专用液体活化剂掺量在0.2％的情况下，提高复合掺合料28天活性10％以上。(2)本发明复合掺合料专用液体活化剂掺量在0.2％的情况下，生产的复合掺合料用于混凝土生产，能使混凝土28天抗压强度比使用不加活化剂复合掺合料生产的混凝土提高4-7MPa，达到使用活性矿物掺合料生产混凝土强度效果。

Description

一种复合掺合料专用液体活化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合掺合料专用液体活化剂及其制备方法，属于复合掺合料生产技术领域，能够提高复合掺合料28天活性的专用液体活化剂及其制备方法，使用后大幅度提高复合掺合料28天活性。

背景技术

矿物掺合料是为了改善混凝土性能，节约用水，调节混凝土强度等级，在混凝土拌合时掺入天然的或人工的能改善混凝土性能的粉状矿物质。矿物掺合料可分为活性矿物掺合料和非活性掺合料。活性矿物掺合料本身不硬化或者硬化速度很慢，但能与水泥水化生成氧化钙起反应，生成具有胶凝能力的水化产物，如粉煤灰，粒化高炉矿渣粉，沸石粉，硅灰等。活性矿物掺合料在掺有减水剂的情况下，能增加新拌混凝土的流动性、粘聚性、保水性、改善混凝土的可泵性。并能提高硬化混凝土的强度和耐久性。鉴于活性矿物掺合料在混凝土应用中具有如此优越的性能，目前活性矿物掺合料已成为混凝土搅拌站重要原材料之一。随着混凝土产业的不断加大以及国家对资源开发限制，致使活性矿物掺合料越来越紧缺，且价格越来越高，致使混凝土的生产成本越来越高。混凝土搅拌站从经济效益出发尝试使用复合掺合料来代替活性矿物掺合料，复合掺合料由两种或两种以上的原材料按照一定比例混合，混合均匀后磨制一定细度，或者由两种或两种以上的原材料，单独粉磨至一定细度后再按照一定比例混合均匀的粉体材料，为减少成本生产复合掺合料所使用原材料多以石灰石等非活性混合材为主。

由于复合掺合料大量使用了石灰石等非活性混合材，复合掺合料本身后期活性偏低，导致与常规活性矿物掺合料相比，采用相同用量掺合料生产同一标号混凝土，混凝土工作性能、7天抗压强度未发生明显变化，但28天及更长龄期抗压强度偏低。除了混凝土工作性能之外混凝土搅拌站更注重的是混凝土的后期抗压强度，致使复合掺合料不能应用与混凝土生产。如果能在复合掺合料生产过程中掺入一种物质，既能保持复合掺合料用于混凝土生产中原有的工作性能和混凝土7天抗压强度不降低又能使混凝土28天及更长龄期抗压强度达到使用矿物掺合料的效果，将为混凝土企业降低生产成本奠定技术基础。本专利文件拟通过在复合掺合料生产过程中加入既能保持复合掺合料原有的工作性能和用于混凝土生产中混凝土7天抗压强度不降低又能使混凝土28天及更长龄期抗压强度达到使用矿物掺合料的效果的复合掺合料专用液体活化剂，来提高使用复合掺合料生产混凝土后期抗压强度，既而使混凝土生产企业到达降低生产成本的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高复合掺合料28天活性的专用液体活化剂及其制备方法，使用后大幅度提高复合掺合料28天活性，从而使混凝土生产企业使用复合掺合料生产混凝土后期强度达到使用活性矿物掺合料生产混凝土的目的，达到降低生产成本的最终目标。该种活化剂系胺、烷、多元醇类、多元糖、硝酸铝、碱性盐、稳定剂、乙酸等进行合成及复配而成，所用组分因复合掺合料生产企业工艺条件不同而有所变化。本发明产品掺量在0.2％的情况下，可以使复合掺合料后期活性提高10％以上，既而使用于此复合掺合料生产混凝土28天抗压强度提高4～7MPa，达到使用相同用量活性矿物掺合料生产相同标号混凝土28天抗压强度标准。

本发明的技术方案是：

一种复合掺合料专用液体活化剂，其特征是：由以下重量份的原料制成：

胺、烷合成物15～20、乙酸3～5、混合多元醇5～10、硝酸铝3～5、多元糖10～15、碱性盐5～10、稳定剂10～15、水25～50；

所述胺、烷合成物为二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种与环氧丙烷或环氧乙烷的合成反应产物。

优选的，所述二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中任意一种与环氧丙烷或环氧乙烷的重量比均为2：1。

优选的，所述混合多元醇为二甘醇、丙三醇及乙二醇的混合物。

优选的，所述多元糖为单糖与多糖的混合物。

优选的，所述碱性盐为钙盐或者钠盐。

优选的，所述稳定剂为丙三醇或者乙二醇。

本发明还提供了一种上述复合掺合料专用液体活化剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

①根据上述的重量份和重量配比称取原料；

②将步骤①中称取的二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种与环氧丙烷或环氧乙烷，在30分钟内加入反应釜内，加入顺序为先加胺类物质再加烷类物质同时开启搅拌装置，物料加入后30分钟内加压到1Mpa、升温到80℃，在此压力与温度下反应60分钟，制成胺、烷合成物；

③将步骤①中称取的硝酸铝加入水中搅拌溶解，再加入称取的碱性盐，进行搅拌溶解；然后加入称取的混合多元醇，进行搅拌溶解，溶解完毕后，再加入称取的多元糖，搅拌溶解，最后加入称取的稳定剂和步骤②得到的胺、烷合成物，搅拌均匀，即为复合掺合料专用液体活化剂。

本发明还提供了一种上述复合掺合料专用液体活化剂的应用，其特征是，所述复合掺合料专用活化剂在复合掺合料粉磨中的掺入量为复合掺合料重量的0.2％。

作用机理：

混凝土强度是水泥、掺合料种类、数量、砂、石骨料颗粒组成等有关因素综合作用的结果，当所用水泥、掺合料种类、数量、砂、石骨料颗粒组成一定的情况下，不同龄期的强度主要由当期水泥水化产物数量、形态、孔隙含量等来决定的。不同龄期的增强剂主要在相关阶段发挥作用。因此要提高混凝土28天强度，就必须在形成28天强度的有关因素上引进一个促进因素，能使得水泥在这个阶段水泥水化产物更多，水化产物的形态更有利于结料强度形成，混凝土水泥石中孔隙率更低。

生产的复合掺合料用于混凝土生产，能使混凝土28天抗压强度比使用不加活化剂复合掺合料生产的混凝土提高4-7MPa，达到使用活性矿物掺合料生产混凝土强度效果。

本发明的复合掺合料活化剂各组分所发挥的作用：

本发明中混合多元醇是主要的助磨成分，促进粉磨效率的提高；胺、烷合成物起到激发复合掺合料28天活性、提高混凝土质量的作用；硝酸铝是一种中性的、具有促凝功能的早强剂；多元糖能明显改善复合掺合料的颗粒组成，使其在混凝土中更加密实。添加稳定剂可以有效防止产品有晶体析出。活化剂经过各成分的复合作用，达到助磨、提高复合掺合料28天活性，从而提高混凝土抗压强度的作用。

使用本产品需注意：①由于各复合掺合料生产厂的混合材料、磨机工艺、调控水平不同，造成复合掺合料理想颗粒组成不同、而且接近理想组成的程度也不同，因此在研究使用活化剂，改善复合掺合料颗粒组成和活性时，需要从具体情况出发；②入磨物料综合水分应低于2％。

本发明的有益效果是：

本发明的复合掺合料专用液体活化剂用于复合掺合料生产，具有以下有益效果：

(1)本发明复合掺合料专用液体活化剂掺量在0.2％的情况下，提高复合掺合料28天活性10％以上。

(2)本发明复合掺合料专用液体活化剂掺量在0.2％的情况下，生产的复合掺合料用于混凝土生产，能使混凝土28天抗压强度比使用不加活化剂复合掺合料生产的混凝土提高4-7MPa，达到使用活性矿物掺合料生产混凝土强度效果。

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。

以下实施例中所用外加剂品种均为聚羧酸高效减水剂。

实施例1

胺、烷合成物制备：按照胺、烷重量比2：1称取二乙醇胺与环氧丙烷，在30分钟内加入反应釜内，其顺序为先加胺类物质再加烷类物质同时开启搅拌装置，物料加入后30分钟内加压到1Mpa、升温到80℃，在此压力与温度下反应60分钟，制成胺、烷合成物。

活化剂制备：首先将35公斤的饮用水加入到反应釜中，将4.5公斤硝酸铝加入水中进行搅拌待完全溶解后，将10公斤的硫代硫酸钠加入其中，进行搅拌溶解，再将15公斤的混合多元醇加入其中，进行搅拌溶解。然后加入10公斤多元糖使其充分溶解，最后将5.5公斤的乙二醇和20公斤胺、烷合成物加入其中搅拌均匀即可。该发明活化剂在复合掺合料中的添加重量百分比为0.2％。以广西某搅拌站生产C30级混凝土为例，在水泥、砂、石骨料、外加剂品种、用量相同情况下，使用活性矿物掺合料、不加活化剂复合掺合料及使用活化剂复合掺合料，相同用量生产同一级别的混凝土，其工作性能、抗压强度进行比较。其结果如下表所示。

表1C30混凝土试验结果

注：1#为使用矿物掺合料(矿粉与粉煤灰)生产C30混凝土，2#使用的复合掺合料中未添加本发明的复合掺合料专用液体活化剂，复合掺合料配比为60％石灰石+30％锰渣+10％页岩，45μm筛余17.8％；3#使用的复合掺合料中添加本发明的复合掺合料专用液体活化剂，复合掺合料配比60％石灰石+30％锰渣+10％页岩，45μm筛余17.9％。其余原材料为同一批次。

表2复合掺合料活性检验结果

	45μm筛余(％)	7天抗压MPa	7天活性％	28天抗压MPa	28天活性％
						PO42.5对比水泥		35.8	100	51.4	100
活性矿物掺合料	15.8	21.3	59.5	43.8	85.2
						空白复合掺合料	17.8	24.3	67.9	37.9	74.0
空白复合掺合料加	17.9	25.2	70.4	44.3	86.2

活化剂

可见，使用该活化剂生产复合掺合料，复合掺合料28天活性提高12.2％，用于C30混凝土28天抗压强度提高7.5Mpa，达到使用活性矿物掺合料生产混凝土的效果。

实施例2

胺、烷合成物制备：按照胺、烷重量比2：1称取二乙醇胺与环氧丙烷，在30分钟内加入反应釜内，其顺序为先加胺类物质再加烷类物质同时开启搅拌装置，物料加入后30分钟内加压到1Mpa、升温到80℃，在此压力与温度下反应60分钟，制成胺、烷合成物。

活化剂制备：首先将45公斤的饮用水加入到反应釜中，将4.0公斤硝酸铝加入水中进行搅拌待完全溶解后，将12公斤的硫代硫酸钠加入其中，进行搅拌溶解，再将150公斤的混合多元醇加入其中，进行搅拌溶解。然后加入5公斤多元糖使其充分溶解，最后将8公斤的乙二醇和16公斤胺、烷合成物加入其中搅拌均匀即可。该发明活化剂在复合掺合料中的添加重量百分比为0.2％。以广西某搅拌站生产C30级混凝土为例，在水泥、砂、石骨料、外加剂品种、用量相同情况下，使用活性矿物掺合料、不加活化剂复合掺合料及使用活化剂复合掺合料，相同用量生产同一级别的混凝土，其工作性能、抗压强度进行比较。其结果如下表所示。

表3C30混凝土试验结果

注：1#为使用矿物掺合料(矿粉与粉煤灰)生产C30混凝土，2#使用的复合掺合料中未添加本发明的复合掺合料专用液体活化剂，复合掺合料配比为60％石灰石+30％锰渣+10％页岩，45μm筛余17.8％；3#使用的复合掺合料中添加本发明的复合掺合料专用液体活化剂，复合掺合料配比60％石灰石+30％锰渣+10％页岩，45μm筛余18.2％。其余原材料为同一批次。

表4复合掺合料活性检验结果

实施例3

胺、烷合成物制备：按照胺、烷重量比2：1称取三乙醇胺与环氧乙烷，在30分钟内加入反应釜内，其顺序为先加胺类物质再加烷类物质同时开启搅拌装置，物料加入后30分钟内加压到1Mpa、升温到80℃，在此压力与温度下反应60分钟，制成胺、烷合成物。

活化剂制备：首先将40公斤的饮用水加入到反应釜中，将4.5公斤硝酸铝加入水中进行搅拌待完全溶解后，将15公斤的硫代硫酸钠加入其中，进行搅拌溶解，再将10公斤的混合多元醇加入其中，进行搅拌溶解。然后加入10公斤多元糖使其充分溶解，最后将5.5公斤的乙二醇和15公斤胺、烷合成物加入其中搅拌均匀即可。该发明活化剂在复合掺合料中的添加重量百分比为0.2％。以广西某搅拌站生产C30级混凝土为例，在水泥、砂、石骨料、外加剂品种、用量相同情况下，使用活性矿物掺合料、不加活化剂复合掺合料及使用活化剂复合掺合料，相同用量生产同一级别的混凝土，其工作性能、抗压强度进行比较。其结果如下表所示。

表5C30混凝土试验结果

注：1#为使用矿物掺合料(矿粉与粉煤灰)生产C30混凝土，2#使用的复合掺合料中未添加本发明的复合掺合料专用液体活化剂，复合掺合料配比为60％石灰石+30％锰渣+10％页岩，45μm筛余17.8％；3#使用的复合掺合料中添加本发明的复合掺合料专用液体活化剂，复合掺合料配比60％石灰石+30％锰渣+10％页岩，45μm筛余18.1％。其余原材料为同一批次。

表6复合掺合料活性检验结果

实施例4

胺、烷合成物制备：按照胺、烷重量比2：1称取三乙醇胺与环氧丙烷，在30分钟内加入反应釜内，其顺序为先加胺类物质再加烷类物质同时开启搅拌装置，物料加入后30分钟内加压到1Mpa、升温到80℃，在此压力与温度下反应60分钟，制成胺、烷合成物。

活化剂制备：首先将35公斤的饮用水加入到反应釜中，将5.0公斤硝酸铝加入水中进行搅拌待完全溶解后，将5公斤的硫代硫酸钠加入其中，进行搅拌溶解，再将15公斤的混合多元醇加入其中，进行搅拌溶解。然后加入10公斤多元糖使其充分溶解，最后将5.0公斤的乙二醇和25公斤胺、烷合成物加入其中搅拌均匀即可。该发明活化剂在复合掺合料中的添加重量百分比为0.2％。以广西某搅拌站生产C30级混凝土为例，在水泥、砂、石骨料、外加剂品种、用量相同情况下，使用活性矿物掺合料、不加活化剂复合掺合料及使用活化剂复合掺合料，相同用量生产同一级别的混凝土，其工作性能、抗压强度进行比较。其结果如下表所示。

表7C30混凝土试验结果

注：1#为使用矿物掺合料(矿粉与粉煤灰)生产C30混凝土，2#使用的复合掺合料中未添加本发明的复合掺合料专用液体活化剂，复合掺合料配比为60％石灰石+30％锰渣+10％页岩，45μm筛余17.8％；3#使用的复合掺合料中添加本发明的复合掺合料专用液体活化剂，复合掺合料配比60％石灰石+30％锰渣+10％页岩，45μm筛余18.0％。其余原材料为同一批次。

表8复合掺合料活性检验结果

Claims (8)

1.一种复合掺合料专用液体活化剂，其特征是：由以下重量份的原料制成：

胺、烷合成物15～20、乙酸3～5、混合多元醇5～10、硝酸铝3～5、多元糖10～15、碱性盐5～10、稳定剂10～15、水25～50；

所述胺、烷合成物为二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种与环氧丙烷或环氧乙烷的合成反应产物。

2.根据权利要求1所述的复合掺合料专用液体活化剂，其特征是，所述二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中任意一种与环氧丙烷或环氧乙烷的重量比均为2：1。

3.根据权利要求1所述的复合掺合料专用液体活化剂，其特征是，所述混合多元醇为二甘醇、丙三醇及乙二醇的混合物。

4.根据权利要求1所述的复合掺合料专用液体活化剂，其特征是，所述多元糖为单糖与多糖的混合物。

5.根据权利要求1所述的复合掺合料专用液体活化剂，其特征是，所述碱性盐为钙盐或者钠盐。

6.根据权利要求1所述的复合掺合料专用液体活化剂，其特征是，所述稳定剂为丙三醇或者乙二醇。

7.一种根据权利要求1-6任一权利要求所述的复合掺合料专用液体活化剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

①根据权利要求1-6所述的重量份和重量配比称取原料；

②将步骤①中称取的二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种与环氧丙烷或环氧乙烷，在30分钟内加入反应釜内，加入顺序为先加胺类物质再加烷类物质同时开启搅拌装置，物料加入后30分钟内加压到1Mpa、升温到80℃，在此压力与温度下反应60分钟，制成胺、烷合成物；

③将步骤①中称取的硝酸铝加入水中搅拌溶解，再加入称取的碱性盐，进行搅拌溶解；然后加入称取的混合多元醇，进行搅拌溶解，溶解完毕后，再加入称取的多元糖，搅拌溶解，最后加入称取的稳定剂和步骤②得到的胺、烷合成物，搅拌均匀，即为复合掺合料专用液体活化剂。

8.一种根据权利1-6任一权利要求所述复合掺合料专用液体活化剂的应用，其特征是，所述复合掺合料专用活化剂在复合掺合料中的掺入量为复合掺合料重量的0.2％。