CN104496246A - 一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂及其制造、使用方法 - Google Patents

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本发明涉及一种高性能活性增强节能环保材料,具体涉及一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂及其制造、使用方法,按重量比包括10-35%的增塑减水剂、5-60%的硅酸盐、3-16%的磷酸盐、1-12%氧化铝、0.2-10%磷铁粉、5-35%硫酸盐和1.0-3.0%醇胺盐。本发明能使水泥混凝土在减少水泥用量的同时,提高建筑工程的耐久性能,如减少体积收缩、降低水化热和绝热温升导致的裂纹裂缝、提高其耐磨蚀风蚀气蚀和酸碱腐蚀的能力、增加其致密性和抗渗性等。

Description

一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂及其制造、使用方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种高性能活性增强节能环保材料,具体涉及一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂及其制造、使用方法。
背景技术
[0002] 建筑物(及构筑物)中基础工程均需要胶凝材料作为粘合凝固增强密实的组份,煅烧石灰石和水泥则成为建筑工程中的主要胶凝材料来配置水泥混凝土和砂浆,即制造人工石。所以水泥成为建筑业中基础工程混凝土和砂浆中不可缺少、且必须和重要的构筑组份。在社会进程过程中基础工程已成为我国经济建设的重要支柱,每年政府投资与民间投资达到60万亿人民币。水泥产销量稳居世界第一,产混凝土 40亿立方米,砂浆30多亿立方米。然而水泥是一种高能耗高污染的产品。每生产一吨水泥,需要开采矿石(CaCO3)L 63吨,需要煅烧用原煤80-95公斤左右,用电80—90度,同时产生900公斤左右的二氧化碳。同时,近80亿立方米的混凝土与砂浆中80%的骨料组份是石子和砂,大量开采石粉和废石料,严重污染环境。所以,在我国,水泥和钢铁生产成为最大最严重的污染源,这就更进一步的制约着生产和经济与环境的同步发展。
[0003] 随着国外国内交通现代推动经济发展的需要,高速公路、高速铁路、地铁、国防、跨海工程和海底隧道的大力发展势在必行,以水泥为主的混凝土胶凝材料将越来越受到重视。然而采用一种新材料新工艺新技术能更好的减少或替代以水泥为绝对优势的胶凝材料,是基础工程混凝土、砂浆领域研宄的重要课题。
[0004] 在现代构筑物的混凝土和砂浆工程中,水泥是重要的胶凝材料。然而水泥除生产是高能耗高污染产品外,在使用后也使构筑物的耐久性受到影响。在建筑构筑物的混凝土中,水泥是相对于骨料中的砂和石更容易受到侵蚀破坏,特别是在含有各类酸碱腐蚀介质、冻融循环、磨蚀气蚀风蚀、渗漏、碳化等环境下,优先被损坏的是水泥石。提高混凝土性能,增加其耐久性,也成为今后基础工程建设的重要条件。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂及其制造、使用方法,在建筑中起到降低水泥用量,提高水泥制品强度、耐候性能的作用。
[0006] 为解决上述的技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂,按重量比包括10-35%的增塑减水剂、5-60%的硅酸盐、3-16%的磷酸盐、5-35%硫酸盐和1.0-3.0%醇胺盐、1-12%氧化铝、0.2-10%磷铁粉。按重量比包括10-35%的增塑减水剂、5-60%的硅酸盐、3-16%的磷酸盐、1_12%氧化铝、0.2-10%磷铁粉、5-35%硫酸盐和1.0-3.0%醇胺盐。
[0007] 更进一步的技术方案是,所述硫酸盐是硫酸铝、低铁硫酸铝、液体硫酸铝、硫酸钙、硫酸亚铁、硫酸钾、硫酸钠、硫代硫酸钠和硫酸铝钾中的一种或多种;所述硅酸盐是硅酸铝、硅酸钠和二氧化硅粉中的一种或多种;所述增塑减水剂是聚羧酸减水剂、氨基磺酸减水剂、木质素减水剂、纤维素醚、防裂抗蚀增塑剂、聚氧乙烯醚中的一种或多种;所述磷酸盐是磷酸、磷酸钠、磷酸锌、三聚磷酸钠中的一种或多种;所述醇胺盐是三乙醇胺、三乙丙醇胺、乙二胺、三乙胺中的一种或多种,磷铁粉为120-400目的磷铁粉。
[0008] 一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的制造方法,包括以下步骤:
在混料机中加入10-35%重量比的增塑减水剂、1-12%重量比的氧化铝、5-60%重量比的硅酸盐、3-16%重量比的磷酸盐、1-12%重量比的氧化铝和0.2-10%重量比的磷铁粉,在恒温60-80°C的混料釜中混合1.5-2小时,再加入1.0-3.0%重量比的醇胺盐,继续拌合15-60分钟,冷却至常温,制得固体混合物;将所述固体混合物加入50%重量比的去离子水,在25-45°C时充分溶解搅拌1-3小时聚合反应,制成活性剂液体产品,该产品为水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂液体产品。
[0009] 另一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的制造方法,包括以下步骤:所述活性剂液体产品在15-35°C、液固比0.3-0.8、搅拌端点深度2.8-6.3m/s、搅拌1-3小时反应后加入80-120目粉煤灰粉10-23%、80-120目磷渣粉10_34%wt、120-180目硅灰12-35%wt,加入1-15%的硫酸、1-15%硅酸、1-10%磷酸混合酸,在85-93 °C条件下反应
0.5-2.5小时,经沉淀、过滤,即得含有硅酸、硫酸、磷酸盐复合体的液剂,干燥即得水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂固体产品。
[0010] 一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的使用方法,包括以下步骤:在水泥熟料加工中,在非活性矿物材料中,添加3-5%重量比的水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂,拌匀后,再按水泥熟料40-60%重量比的预处理矿物材料,以及1.5-6.0%水泥调凝剂,均匀输送到球磨机中,粉磨20-30分钟,出料即得到改性水泥产品。
[0011] 另一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的使用方法,包括以下步骤:在现场,非活性矿物材料中均匀喷洒1.5-5.5%重量比的水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂,然后输送至能加温到35-60°C的粉磨机中,粉磨15-50分钟,使其细度目数达到80—200目,即得到改性水泥产品。
[0012] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:能使水泥混凝土在减少水泥用量的同时,提高建筑工程的耐久性能,如减少体积收缩、降低水化热和绝热温升导致的裂纹裂缝、提高其耐磨蚀风蚀气蚀和酸碱腐蚀的能力、增加其致密性和抗渗性等。
具体实施方式
[0013] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0014] 根据本发明一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的一个实施例:一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂,按重量比包括10-35%的增塑减水剂、5-60%的硅酸盐、3-16%的磷酸盐、1-12%氧化铝、0.2-10%磷铁粉、5-35%硫酸盐和1.0-3.0%醇胺盐。
[0015] 以制备1500公斤产品为例:
制备一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂产品,其配比按照重量百分比计算,在反应器中投入以上比例去离子水、聚羧酸减水剂613公斤,升温至45°C,在搅拌的情况下,氧化铝128公斤,粉煤灰165公斤,二氧化硅240公斤;200目磷铁粉12公斤、磷石膏56公斤啊(磷酸盐一种),含有硫、铝、硅、磷酸盐混合物342公斤。强力搅拌反应1.5小时后,经沉淀、分离、压滤,即得其固体含量为40-45%初级产品,干燥即制得固体产品一。
[0016] 根据本发明一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的一个优选实施例,所述硫酸盐是硫酸铝、低铁硫酸铝、液体硫酸铝、硫酸钙、硫酸亚铁、硫酸钾、硫酸钠、硫代硫酸钠和硫酸铝钾中的一种或多种。硫酸盐在本发明中的主要作用是增加非活性矿物材料中铁、铝、钾、钠活性金属离子和硫酸根阴离子,在一定温度和机械冲磨下产生电力吸附和化学反应,使其无活性的矿物离子变为有活性的化合物。如石灰石主要是含无活性的碳酸钙,当与硫酸铝、硫酸铝钾、硫酸亚铁、硫酸钠等反应时,生成了具有活性的硫铝酸钙、铁铝酸钙、钾钠钙长石、碳酸钠等矿物质,提高岂非活性矿物质的活性指数。
[0017] 根据本发明一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的另一个优选实施例,所述硅酸盐是硅酸铝、硅酸钠和二氧化硅粉中的一种或多种。硅酸盐在本发明中的重要作用是与非活性矿物质在一定温度和机械作用反应生成具有一定活性的硅酸钙、硅酸铝钙、硅酸二钙等矿物质,是具有活性的硅酸盐水泥石重要的组份。
[0018] 根据本发明一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的另一个优选实施例,所述增塑减水剂是聚羧酸减水剂、氨基磺酸减水剂、木质素减水剂、纤维素醚、防裂抗蚀增塑剂、聚氧乙烯醚中的一种或多种。增塑减水剂在本发明中的重要作用是在非活性矿物质形成阴离子表面活性膜,增加非活性矿物离子的吸附能力,增加非活性离子氧化钙、氧化硅、氧化铝、氧化铁的化合反应能力,并起到静电吸附飞排斥的作用,增加其分散的效果,减少掺水拌合时需水量,提高其施工性、密实性、稳定性及强度作用。
[0019] 根据本发明一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的另一个优选实施例,所述磷酸盐是磷酸、磷酸钠、磷酸锌、三聚磷酸钠中的一种或多种;所述醇胺盐是三乙醇胺、三乙丙醇胺、乙二胺、三乙胺中的一种或多种。磷酸盐在本发明中的主要作用是增加非活性矿物质是以磷酸根阴离子的含量,为形成具有活性的矿物质起到催化和媒介作用,加速活性物质的生成。
[0020] 根据本发明一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的另一个优选实施例,所述醇胺盐是三乙醇胺、三乙丙醇胺、乙二胺、三乙胺中的一种或多种。醇胺盐在本发明中的重要作用是渗透到矿物质中加速矿物裂变,增加其易磨性,同时能加速矿物质离子间的相互吸附和碱性离子与酸性离子的化合反应,以及溶解速度,当与活性离子作用时,反应生成致密的分子链,增加其密实性,减少其孔隙率和孔隙半径,提高构筑体的抗渗、防腐和抗冻性能。
[0021] 根据本发明一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的制造方法的一个实施例:一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的制造方法,包括以下步骤:在混料机中加入10-3 5%重量比的增塑减水剂、1-12%重量比的氧化铝、5-60%重量比的硅酸盐、3-16%重量比的磷酸盐、1-12%重量比的氧化铝和0.2-10%重量比的磷铁粉,在恒温60-80°C的混料釜中混合1.5-2小时,再喷入1.0-3.0%重量比的醇胺盐,继续拌合15-60分钟,冷却至常温,制得固体混合物;将所述固体混合物加入50%重量比的离子水,在25-45Ό时充分溶解搅拌1-3小时聚合反应,制成活性剂体液产品。
[0022] 根据本发明一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的制造方法的另一个实施例:所述活性剂液体产品在15-35°C、液固比0.3-0.8、搅拌端点深度2.8-6.3m/s、搅拌1-3小时反应后加入80-120目粉煤灰粉10-23%、80-120目磷渣粉10_34%wt、120-180目硅灰12-35%wt,加入1-15%的硫酸、1-15%硅酸、1-10%磷酸混合酸,在85-93°C条件下反应
0.5-2.5小时,经沉淀、过滤,即得含有硅酸、硫酸、磷酸盐复合体的液剂,干燥即得固体产品O
[0023] 根据本发明一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的使用方法的一个实施例:在水泥熟料加工中,在非活性矿物材料中,添加3-5%重量比的水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂,拌匀后,再按水泥熟料40-60%重量比的预处理矿物材料,以及
1.5-6.0%水泥调凝剂,均匀输送到球磨机中,粉磨20-30分钟,出料即得到改性水泥产品。
[0024] 在现场,非活性矿物材料中均匀喷洒1.5-5.5%重量比的水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂,然后输送至能加温到35-60 °C的粉磨机中,粉磨15-50分钟,使其细度目数达到80-160目,即得到改性水泥产品。
[0025] 根据本发明一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的使用方法的另一个实施例:在现场,非活性矿物材料中均匀喷洒3-5%重量比的水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂,然后输送至能加温到60-90°C的粉磨机中,粉磨30-60分钟,使其细度目数达到120-220目,出料并储存或送至现场混凝土和砂浆搅拌站,配合使用。
[0026] 在本发明中,所述硫酸盐、硅酸盐和磷酸盐可以直接选自含三氧化二铝、二氧化硅、三氧化二铁、五氧化二磷综合大于90%的煤灰、铝矿土、铁渣、磷渣、硅灰、矿渣、硅砂、水玻璃的一种或多种,经酸化处理后,得到具有含硫酸、硅酸、磷酸盐的铝、铁、氧化硅的混合物,能显著提高非活性矿物离子的活性,加速反应生产更多且足够的硫酸盐、硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐活性矿物离子,其效果优于单一化合物或其它方式复合的化合物。
[0027] 本发明可减少20-45%的水泥熟料或在混凝土和砂浆制造过程中代替水泥用量
20-45% ;可大量节约煅烧水泥熟料原煤和水泥熟料煅烧用电量;减少因煅烧水泥所产生的二氧化碳对大气的污染,可就地使用各类非活性矿物、废弃物,避免对大自然环境的污染(如机制砂石细粉料、铁矿金矿废弃粉料、建筑施工开采的废弃石料、建筑垃圾中的混凝土砂石砖块、各类工业废渣废弃物等)。所以本发明是对水泥胶凝材料和基础工程的一次绿色进步。
[0028] 尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述,但是,应该理解,本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式,这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说,在本申请公开和权利要求的范围内,可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外,对于本领域技术人员来说,其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂,其特征在于:按重量比包括10-35%的增塑减水剂、5-60%的硅酸盐、3-16%的磷酸盐、1-12%氧化铝、0.2-10%磷铁粉、5-35%硫酸盐和1.0-3.0%醇胺盐。
2.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂,其特征在于:所述硫酸盐是硫酸铝、低铁硫酸铝、硫酸钙、硫酸亚铁、硫代硫酸钠和硫酸铝钾中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂,其特征在于:所述硅酸盐是硅酸铝、硅酸钠、二氧化硅微粉中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂,其特征在于:所述增塑减水剂是聚羧酸减水剂、氨基磺酸减水剂、木质素减水剂、纤维素醚、防裂抗蚀增塑剂、聚氧乙烯醚中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂,其特征在于:所述磷酸盐是磷酸、磷酸钠、磷酸锌、三聚磷酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂,其特征在于:所述醇胺盐是三乙醇胺、乙二胺、三乙胺中的一种或多种。
7.一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的制造方法,其特征在于包括以下步骤: 在混料机中加入10-35%重量比的增塑减水剂、1-12%重量比的氧化铝、5-60%重量比的硅酸盐、3-16%重量比的磷酸盐、1-12%重量比的氧化铝和0.2-10%重量比的磷铁粉,在恒温60-800C的混料釜中混合1.5-2小时,再喷入1.0-3.0%重量比的醇胺盐,继续拌合15-60分钟,冷却至常温,制得固体混合物;将所述固体混合物加入50%重量比的离子水,在25-45°C时充分溶解搅拌1-3小时聚合反应,制成活性剂体液产品。
8.根据权利要求7所述的一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的制造方法,其特征在于: 所述活性剂液体产品在15-35°C、液固比0.3-0.8、搅拌端点深度2.8-6.3m/s、搅拌1-3小时反应后加入80-120目粉煤灰粉10-23%、80-120目磷渣粉10_34%wt、120-180目硅灰12-35%wt,加入1-15%的硫酸、1-15%硅酸、1-10%磷酸混合酸,在85-93°C条件下反应0.5-2.5小时,经沉淀、过滤,即得含有硅酸、硫酸、磷酸盐复合体的液剂,干燥即得固体产品O
9.一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的使用方法,其特征在于包括以下步骤: 在水泥熟料加工中,在非活性矿物材料中,添加3-5%重量比的水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂,拌匀后,再按水泥熟料40-60%重量比的预处理矿物材料,以及1.5-6.0%水泥调凝剂,均匀输送到球磨机中,粉磨20-30分钟,出料即得到改性水泥产品。
10.一种水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂的使用方法,其特征在于包括以下步骤:在现场,非活性矿物材料中均匀喷洒1.5-5.5%重量比的水泥混凝土构建物固相填充料表面活性剂,然后输送至能加温到35-60°C的粉磨机中,粉磨15-50分钟,使其细度目数达到80-160目,即得到改性水泥产品。
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