CN104496255B - 一种矿物界面活性材料及其制备方法、应用方法 - Google Patents

一种矿物界面活性材料及其制备方法、应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种矿物界面活性材料及其制备方法、应用方法。本发明是由重量百分比为30~60%的硫酸盐、20~30%的硅酸盐、20~30%的增塑减水剂、3~6%的磷酸盐、1~3%的三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二胺、三乙胺中的一种或多种组成。本发明可对水泥胶凝材料和基础工程的一次绿色革命,将为节能环保、矿山资源的保护、废旧资源的利用、循环经济的可持续发展和千秋伟业,做出巨大贡献,也将成为建筑业中胶凝材料的朝阳产业和建筑产业新材料应用的历史性转折。

Description

一种矿物界面活性材料及其制备方法、应用方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种矿物界面活性材料及其制备方法、应用方法。
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。所以水泥和石灰等胶凝材料早已成为建筑业基础工程混凝土和砂浆中不可缺少、且必 须和重要的构筑物组份。从2005年到目前,我国水泥年产销量连续十年达到23亿吨左右,居 世界第一,占全球水泥产销量的35%以上。
[0003] 随着我国现代化建设进程的加快,基础工程已成为我国或世界经济建设的重要支 柱,每年政府投资超过10万亿人民币以上,加民间投资,达到30~40万亿人民币,其中基础 工程占40 %左右。水泥年产销量稳居22亿吨以上,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(CaC0 3) 1.6吨, 需要煅烧用原煤80公斤左右,用电70~80度,同时产生800公斤左右的二氧化碳,对大气环 境和人民生活造成严重的污染和破坏。与此同时,几十亿立方米的混凝土、砂浆中80%的组 份是石子和砂,砂石的开采产生大量的石粉和废石料,以及施工现场开挖产生的大量废石 料,加之各种矿产品开挖、生产的石粉和石块,严重污染环境,破坏了矿山、耕地、林地、草 地、沙漠、沙滩、河流。所以,在我国,水泥和钢铁生产、各类矿产的开采成为最大最严重的污 染源及能源消耗产品,这就更进一步的制约着生产和经济与环境的同步发展。
[0004] 随着国外国内交通现代化推动经济发展的需要,高速公路、高速铁路、地铁、水电、 冶金、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,制造出相同质量或更好质量的构筑物,成为全世界建筑领域,特别是基础工程 混凝土、砂浆领域研究中最重要和历史性课题。
[0005] 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。然而水泥的生产 是高能耗高污染产品外,在使用后也使构筑物的耐久性收到影响。在建筑构筑物的混凝土 中,水泥是相对于集料中的砂和石更容易受到侵蚀破坏的组分,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。与此同时, 水泥石在水化和硬化期间的收缩(塑性收缩、化学收缩、干湿收缩)导致的裂纹裂缝等,均为 水泥石不能承受恶劣环境的侵蚀和严重破坏。所以,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
[0006] 本发明的目的在于提供一种矿物界面活性材料及其制备方法,能够减少因煅烧水 泥所产生的二氧化碳对大气环境的污染;还能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。
[0007] 本发明通过下述技术方案实现:
[0008] 一种矿物界面活性材料,所述材料由重量百分比为30~60 %的硫酸盐、20~30 % 的硅酸盐、20~30 %的增塑减水剂、3~6 %的磷酸盐、1~3 %的三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二 胺、三乙胺中的一种或多种组成;或由重量百分比为67~79%的含有硫酸盐、硅酸盐、磷酸 盐的复合体、1~3%的三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二胺、三乙胺中的一种或多种和20~30% 的增塑减水剂组成;其中,上述两种方案中各原料的重量百分比之和为100%。
[0009] 具体地,所述硫酸盐选自硫酸铝、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、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、错、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 下产生电力吸附和离子键界面化学反应,使其无活性的矿物离子变为有活性的离子化合 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、含铁铝 化合物等反应时,生成了具有活性的硫铝酸钙、铁铝酸钙、钾钠钙长石、碳酸钠盐等矿物质, 提高非活性矿物质的界面活性指数。
[0010] 具体地,所述硅酸盐选自硅酸铝、硅酸钾、硅酸钠、五水偏硅酸钠、硅酸钾钠、硅酸、 二氧化硅粉、超细二氧化硅微粉中的一种或多种。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界面活性的硅酸钙、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。
[0011] 具体地,所述增塑减水剂选自聚羧酸减水剂、萘磺酸盐减水剂、氨基磺酸盐减水 剂、三聚氰胺减水剂、木质素减水剂、淀粉醚、纤维素醚、防裂抗蚀增塑剂、聚氧乙烯醚、磷酸 三苯酚聚醚中的一种或多种。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静电吸附能力,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,并起到静电吸附和排斥的作用,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。
[0012] 具体地,所述磷酸盐选自磷酸、磷酸钠、磷酸锌、磷铁粉、三聚磷酸钠中的一种或多 种。磷酸盐在本发明中的主要作用是增加非活性矿物质中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,同时具有调节PH值的功能,并加速活性物质的生成。
[0013] 具体地,所述三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二胺、三乙胺中的一种或多种,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,并能增加其强度值。
[0014] 具体地,当所述矿物界面活性材料由重量百分比为67~79%的含有硫酸盐、硅酸 盐、磷酸盐的复合体、1~3%的三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二胺、三乙胺中的一种或多种和20 ~30%的增塑减水剂组成时,所述复合体选自含三氧化二铝、二氧化硅、三氧化二铁、五氧 化二磷综合指标> 90 %的煤灰、煤渣、铝矿土、铁渣、磷渣、磷铁粉、硅灰、矿渣、火山灰石、硅 砂、废弃砖石、水泥混凝土建筑垃圾、水玻璃中的一种或多种,经硫酸酸化处理,浓缩过滤的 液体或进一步喷雾干燥的固体。
[0015] -种矿物界面活性材料的制备方法,包括以下步骤:
[0016] (al)在混料釜中加入硫酸盐、硅酸盐或硅化合物、磷酸盐、增塑减水剂,在恒温60 ~80 °C的混料釜中混合3~4小时;
[0017] (a2)向上述混料釜中再加入三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二胺、三乙胺中的一种或多 种,继续搅合30~60分钟,冷却至常温,即制得矿物界面活性(剂)材料固体;再按1:1的比 例,在固体中加入自来水(固体与水的比例为1:1 ),在25~45 °C时充分溶解搅拌1~3小时聚 合反应,即制得矿物界面活性(剂)材料液体产品。
[0018] 本发明的另一种制备方法如下:将含固量为35~45%的液体增塑剂,投入到反应 釜中,在25~45°C的条件下充分搅拌时,加入水,然后依次加入硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐、三 乙醇胺、三异丙醇胺、乙二胺、三乙胺中的一种或多种充分溶解聚合3~6h后,冷却至常温, 即得到矿物界面活性(剂)材料液体产品,进一步喷雾干燥,即得固体产品。
[0019] 另一种制备方法如下:
[0020] (b 1)在溶解槽中加入煤灰、煤渣、铝矿土、铁渣、磷渣、磷铁粉、硅灰、火山灰石、矿 渣、娃砂、废弃砖石、水泥混凝土建筑垃圾、水玻璃中的一种或多种,拌勾,加入硫酸,在60~ 90°C的条件下萃取反应4~8小时,经沉淀、过滤,即得含有硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐的复合 体;
[0021] (b2)再向复合体中加入增塑减水剂,在25~45°C的条件下进行聚合反应3~6小 时,接着加入三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二胺、三乙胺中的一种或多种,继续聚合搅拌1~2小 时,降温、冷却,即得矿物界面活性(剂)材料液剂;进一步喷雾干燥,即得矿物界面活性(剂) 材料固体产品。
[0022] 本发明可用于水泥制造公司作为掺合料石粉界面活性剂、现场混凝土砂浆站、粉 磨厂用非活性矿物石粉等量或超量替代水泥熟料或水泥用量及粉煤灰、矿物掺合料等等。 实际应用方法如下:将矿物界面活性(剂)材料均匀的喷洒在非活性矿物材料的表面,然后 送入粉磨机粉磨熟化,从而使非活性矿物材料具有较高活性的活性矿物质。下面举例说明: [0023]本发明在水泥制造公司的使用方法:在水泥熟料块粉磨时(温度为60-90°C左右), 加入非活性的花岗岩、玄武岩、砂矿、铁矿石、石灰石块、火山灰石、废弃砖石、水泥石等,以 及其他矿物材料,并在非活性矿物材料上,均匀的喷撒矿物界面活性(剂)材料粉(固)体或 液体,然后与水泥熟料块按配比送入球磨机中粉磨至水泥产品的细度目数,即可出料、检 测、入库。
[0024]本发明在现场混凝土砂浆中的使用方法:在混凝土或砂浆拌合站(厂)配制一台台 时产量适当的粉磨机,将非活性矿物材料运送到粉磨机配料口,并在非活性矿物材料上均 匀喷撒固体或液体矿物界面活性(剂)材料,然后送入温度在60-90°C的粉磨机中,粉磨并熟 化30-60分钟,使其细度目数达到300-600目,出机、检测、包装入库,或直接计量送入混凝土 或砂浆拌制的配料储存系统内。
[0025]本发明在砂、石、矿、废旧矿物料场的使用方法:在有适量(1万吨以上)非活性矿物 料场安装破碎粉磨设备,在非活性矿物材料上均匀喷撒固体或液体矿物界面活性(剂)材 料,送入温度在60-90 °C的粉磨机中粉磨30-60分钟,其细度目数达到120-220目时,即可出 料检测、包装、入库,出售或送入水泥制品制造厂或现场拌制混凝土砂浆站使用。
[0026]本发明所述的非活性矿物材料,主要采用氧化钙、氧化硅、氧化铁和含有一定MgO 的非活性矿物材料,如石灰石类、天然沸石、白云石、方解石、石英石、砂岩、黏岩、玄武岩、花 岗岩、铁矿石、废弃建筑砖石、水泥石、火山灰石等。
[0027]本发明具有以下优点及有益效果:
[0028] (1)本发明所述的TK-JH矿物界面活性(剂)材料,广泛用于水泥制造公司,水泥制 品公司、商品混凝土砂浆拌合站,现场基础建设工程中混凝土砂浆施工企业,各类砂石材料 厂、以及非金属、非活性矿物开采场,混凝土砂浆建筑垃圾处理场。通过化学和物理机械改 性方式,使非活性矿物反应生成具有一定或有较高活性的活性矿物质,在水泥制造公司用 非活性矿物材料作为活性掺合料可替代节约水泥熟料30-80%,其性能达到相同活性材料 的技术性能。在水泥混凝土砂浆制品公司,用非活性矿物材料作为活性掺合料可替代节约 水泥用量30-60%以上或替代全部粉煤灰矿碴粉的用量,其混凝土或砂浆性能与传统配比 的材料性能更好。
[0029] (2)使用本发明的产品后,能使水泥的凝结时间、抗压和抗折强度、化学性能符合 硅酸盐水泥和配制同等标号混凝土砂浆的技术性能指标;克服了硅酸盐水泥水化热高,对 大体积水泥混凝土和炎热季节施工的混凝土工程最为适宜;克服了粉煤灰水泥、矿渣水泥、 复合硅酸盐水泥水化热低、早期强度低的缺点,特别对低温和抢工期施工的工程最为有利, 可加快工期,提早脱模,节约租赁费和人工费。同时对相对运输距离较远,掺合材料(煤灰、 矿渣)紧缺和运输较偏远的施工工程,可以节约(大量的)运输费用,每吨可减少成本80-800 元以上。
[0030] (3)本发明节能环保效果特别显著,从本发明的矿物界面活性(剂)材料的原料使 用来看,主要是利用工业废料中的煤灰、矿渣、煤渣、磷渣、磷铁渣、锂渣、硅渣、铁渣、钢渣、 火山灰石、废弃的建筑垃圾砖石和水泥石等作为主要原料,实现了废旧资源的综合利用,适 用于循环经济发展;本发明在生产过程中不产生"三废",不污染环境;本发明生产用水用电 用煤量较少,每吨非活性矿物料生产能耗仅为水泥生产能耗的10%,主要是化学和物理机 械作用,不属高能耗、高污染的水泥产品和钢铁产品类似的生产型企业;本发明产品本身无 毒无害、无气味释放,不污染环境;本发明由于充分利用废旧资源,生产工艺简单,时间短, 能耗和劳动强度都低,其生产成本和产品成本很低,适合于所有企业应用于生产,降低材料 成本,有利于推广运用;本发明掺用量低,掺用量为非活性矿物材料的4-8%或更低,有利于 长途距离运输、扩大运输半径;本发明原材料广泛,生产工艺简单,生产周期短,投资少,可 在各地区就近建厂,节省费用,进一步降低成本。本发明的应用产生的节能环保最大的优势 是增加了经济和环保、社会效益,并且每使用一吨矿物界面活性(剂)材料,可节约或替代硅 酸盐水泥熟料20吨以上,全国年产销水泥熟料约20亿吨,如按30-50%取代(替代)水泥熟 料,可使用300-500万吨高性能界面活性材料,节约(或减少生产)水泥熟料6-10亿吨;每年 可减少矿产资源的开采量9-15亿吨(每吨水泥熟料需矿石1.5吨左右),节约煅烧水泥熟料 的原煤5000-8000万吨(每吨水泥熟料需要原煤约80公斤),节约煅烧水泥熟料的用电量30-40亿度(每吨水泥熟料需用电40-50度左右),减少二氧化碳排放量5-8亿吨(每吨水泥熟料 的煅烧释放二氧化碳约800公斤),减少水泥熟料生产劳动力用量500万至800万个。
[0031] (4)本发明用于水泥制造公司在二次粉末水泥产品时掺入,还能有效的提高SO SO% 的台时产量 ,即在相同用电量和时间范围内, 增加水泥产量 20-30%, 与此同时节约了 用电量和人工费。全国年产水泥25亿吨,每年可节约生产水泥用电量200-300亿度,人工费 节约80-100亿元人民币。
[0032] (5)本发明的TK-JH矿物界面活性(剂)材料,用于水泥混凝土或砂浆工程中比传统 硅酸盐水泥和煤灰、矿渣掺合料的耐久性能有一定或较明显的改善。其一是新拌混凝土或 砂浆的工作性(流动性、分散性、坍落度)更稳定;其二是早期强度发展较好,后期强度不衰 减;其三是构筑物塑性期和硬化期收缩率较低,对预防收缩引起的裂缝裂纹有较好的作用; 其四是抗渗性能提高,由无机活性细集料的增加,填补了大量的空隙,减少了孔隙率,使之 抗渗性能改变;其五是需水量减少,非活性无机细集料变为活性无机颗粒,只是化学键位的 变化,加速了离子结合力,其离子颗粒内部本身很致密,空隙小于水泥石和粉煤灰玻璃空心 珠或矿渣粉的硅钙离子,所以需水量相对减小,混凝土或砂浆更为致密,体积更稳定,对形 态的改善更有利;其六是耐蚀性能提高,非活性集料的增加即使是改性后,其活性提高相对 于混凝土或砂浆中的活性水泥和煤灰、矿渣颗粒的抗蚀能力有更好的改善。机理是通过化 学和物理界面离子键改性形成的水泥石,其化学键和内部结构没有变化,其致密和粘结强 度、压碎强度比水泥熟料和煤灰、矿渣掺和料更优,对酸碱、碳化、冻融、磨蚀等耐久性能更 优良。
具体实施方式
[0033] 下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的实施方式并不限于此。 [0034] 实施例1
[0035]以制备10000升产品为例
[0036]制备TK-JH矿物界面活性(剂)材料组合去的液体产品和固体产品,其配比按照重 量百分比计算,在反应器中投入硫酸5000公斤,升温至80°C,在搅拌的情况下,依次投入粉 煤灰3000公斤,硅灰1000公斤,磷渣1000公斤,萃取反应6小时后,经沉淀、分离、压滤,即得 含有硫、铝、硅、磷酸盐混合物,其固体含量为40-45%,在将混合液通过滴加方式均匀投入 到已经溶解的含固量为40%的聚醚增塑剂中,其配比为:混合液50%即5000公斤,聚醚增塑 剂液体为4800公斤,在充分搅拌且温度在35°C的情况下聚合4小时后,加入200公斤三异丙 醇胺,继续搅拌聚合1.5小时,降至常温,即得到矿物界面活性(剂)材料液体产品,进一步浓 缩,喷雾干燥,即制得固体产品。
[0037] 实施例2
[0038]以制备10000升产品为例
[0039] 制备TK-JH矿物界面活性(剂)材料组合物的液体和固体产品,按重量百分比计算, 在反应器中加入含固量为45%的聚羧酸减水增塑剂5000公斤,再加入1500公斤自来水,充 分搅拌均匀,并使其温度控制在45 °C时,依次加入硫酸铝1500公斤,硫酸亚铁1000公斤,水 玻璃500公斤,磷酸纳300公斤,三乙醇胺200公斤,充分溶解聚合反应6小时后,冷却至常温, 即可检测,出料,计量,包装,入库,即得矿物界面活性(剂)材料组合物液体产品。进一步喷 雾,干燥,即得矿物界面活性(剂)材料组合物固体产品。
[0040] 实施例3
[0041] 以制备10000升产品为例
[0042] 制备矿物界面活性(剂)材料组合物的液体和固体产品,按重量百分比计算,在反 应器中加入固体低铁硫酸铝3000公斤,硫酸铝钾2200公斤,超细硅微粉2000公斤,三聚氰胺 减水增塑剂1500公斤,本质素磺酸钠500公斤,三聚磷酸钠500公斤,在60°C的情况下,拌合 熟化4小时,喷入二乙醇胺300公斤,在继续搅拌熟化1小时,冷却至常温,出料、检测、计量、 入库,即得固体矿物界面活性(剂)材料,进一步按照重量百分比计算,加入等量自来水,即 用固体产品5000公斤加入到5000公斤自来水中,充分搅拌溶解2小时后,即得TK-JH矿物界 面活性(剂)材料液体产品。
[0043] 实施例4
[0044] 以制备10000升产品为例
[0045] 制备矿物界面活性(剂)材料组合物的液体和固体产品,按重量百分比计算,在反 应器中加入硫酸2800公斤,磷酸200公斤,依次加入铝矾土2000公斤,铁渣1000公斤,水玻璃 1000公斤。在80 °C的情况下萃取反应6小时后,将滤液投入到放有含固量为45%重量为2800 公斤的萘系磺酸盐减水增塑剂中,在温度为45°C的情况下,充分搅拌聚合3小时;再加入三 乙醇胺100公斤,三异丙醇胺100公斤,在搅拌聚合2小时,即可出料、检测、包装、入库,即得 矿物界面活性(剂)材料组合物的液体,进一步喷雾干燥即得固体产品。
[0046] 实施例5
[0047]以制备10000升产品为例
[0048] 制备矿物界面活性(剂)材料组合物的液体和固体产品,按重量百分比计算,在反 应器中加入液体硫酸铝4000公斤,在60°C环境下搅拌,依次加入液体硫酸亚铁700公斤,磷 酸400公斤,三乙醇胺200公斤、二乙醇胺100公斤,水玻璃2000公斤,木质素减水剂,聚合反 应8小时,冷却至常温,出料、检测、包装、入库,即可出料、检测、包装、入库,即得矿物界面活 性(剂)材料组合物的液体,进一步喷雾干燥即得固体产品。
[0049] 实施例6
[0050] 矿物界面活性(剂)材料组合物液体产品在水泥厂的一种应用方法:
[0051] 按照重量计,在水泥制造公司的应用方法为:在非活性的石灰石(破碎之粒径为 20-60毫米)表面进行均匀喷撒。配比为每100公斤石灰石喷撒4公斤矿物界面活性(剂)材料 液剂,并与水泥熟料按配比拌匀送入球磨机中粉磨;非活性石灰石与水泥石料的配比为每 100公斤水泥制品中,配入非活性石灰石30-50公斤,常用配比是42.50普通硅酸盐水泥配入 非活性石灰石40公斤,45.5R早强普通硅酸盐水泥配入石灰石35公斤,较低标号的水泥可掺 入石灰石45-50公斤,掺入的石灰石或其他非活性矿物材料均为按其配比掺入了矿物界面 活性(剂)材料组合物的石灰石或其他非活性矿物材料。送入粉磨机中粉磨时间约为30分 钟,细度目数满足水泥制品质量要求标准。
[0052] 实施例7
[0053] K-HZ矿物界面活性(剂)材料组合物固体产品在水泥厂的应用方法:
[0054] 矿物界面活性(剂)材料组合物固体产品的应用技术(方法)与液体产品相似,主要 是其配比量为液体产品掺量的50-80%,即每100公斤非活性玄武岩石掺入固体产品的数量 为2-3公斤,掺入方法为均匀喷撒在玄武岩石表面拌匀后,一并送入粉磨机粉磨。方法与液 体产品技术方法相同,磨细完备后,均需进行检测、计量、包装、入库或送入工程现场使用。
[0055] 实施例8
[0056]矿物界面活性(剂)材料组合物夜体产品在水泥混凝土或砂浆制造站或非活性石 料场的应用方法:
[0057]按照重量百分比计算,在水泥混凝土或砂浆制造站或非活性石料场的应用技术 为:在水泥混凝土或砂浆制造站及非活性石料场安装一台拌和机和加热粉磨机,将非活性 矿物材料(铁矿石或其他)经初破后送到现场站,按照每1〇〇公斤非活性材料均匀喷撒矿物 界面活性(剂)材料组合物液体5公斤或固体3公斤,拌合均匀后,送入80°C的粉磨机中,粉磨 50分钟并充分熟化后,其细度目数达到200目,出机、检测、计量,送入拌合站储料仓,即可配 合检测使用。经矿物界面活性(剂)材料组合物熟化(活化)的材料的参入量为替代胶凝材料 总量的20-50%,即高标号混凝土或砂浆替代量为20-40%,低标号替代量为30-50%,掺用 方法为直接进入计量储存系统,按实验配比合格的数量计量掺入与混凝土或砂浆一并拌合 使用。
[0058] 实施例9
[0059] 矿物界面活性(剂)材料组合物夜体产品在废弃建筑砖石、水泥石场的应用方法:
[0060] 按照重量百分比计算,在废弃建筑砖石、水泥石场的应用技术为:在废弃建筑砖 石、水泥石场安装一台拌和机和加热粉磨机,将非活性矿物材料(废弃建筑砖石、水泥石或 其他)经初破后送到现场站,按照每100公斤非活性材料均匀喷撒矿物界面活性(剂)材料组 合物液体7公斤或固体5公斤,拌合均匀后,送入80°C的粉磨机中,粉磨50分钟并充分熟化 后,其细度目数达到200目,出机、检测、计量,送入拌合站储料仓,即可配合检测使用。经矿 物界面活性(剂)材料组合物熟化(活化)的材料的参入量为替代胶凝材料总量的30-60%, 即高标号混凝土或砂浆替代量为25-50%,低标号替代量为30-60%,掺用方法为直接进入 计量储存系统,按实验配比合格的数量计量掺入与混凝土或砂浆一并拌合使用。
[0061 ] 实施例10
[0062]矿物界面活性(剂)材料组合物夜体产品在水泥混凝土砂浆中的应用方法:
[0063]按水泥混凝土或砂浆中胶凝材料总量百分比计算,每100公斤胶料加入矿物界面 活性(剂)材料1-3公斤(固体或液体)。使用方法:在水泥混凝土或砂浆的配置时,与水泥和 其他胶粉料、砂、石、水、外加剂一并加入拌合均匀即可。在普通或高性能混凝土砂浆中的使 用目的是:①在相同设计配合比和施工环境情况下,能提高水泥混凝土、砂浆的早期强度 30-80%,后期强度10-30%,有利于加快工期,节约工时和设备租赁费用;②在相同设计强 度等级或质量标准时,可以减少水泥等胶凝材料的用量20-30%,能降低高能耗高污染的水 泥胶料量,以及由此产生对环境的污染,同时也节约了材料费用及生产成本,因为水泥胶料 是混凝土或砂浆中成本费用最高的组份;③还能激发其非活性骨料及石料的表面活性,增 加其活性水泥胶粉料与非活性集料表面化学的结合能力,从而提高其物理性能(强度和粘 接力)。
[0064]本发明产品的性能指标如下:
[0065] 矿物界面活性(剂)材料组合物的检测项目和技术要求,分为匀质性指标和物理性 能指标,检测项和技术指标见表1和表2。
[0066] 表1TK-JH固体和液体产品的匀质性指标检测项和技术指标
Figure CN104496255BD00091
Figure CN104496255BD00101
[0068]表2TK-JH固体和液体产品物理性能检测项和技术指标(水泥熟料掺入TK-JH石粉 后的性能)
Figure CN104496255BD00102
[0071] 备注:1、配比:水泥熟料为60%,活性石粉为35%,石膏为5% ;2、水泥熟料3d强度: 抗压 / 抗折=36.1/6.1,28d:63.1/10.0。
[0072] 说明:掺入矿物界面活性(剂)材料的矿物料35 %与60 %的水泥熟料配置的水泥技 术性能指标达到普通硅酸盐水泥42.5R技术标准。
[0073] 表3掺入非活性矿物界面活性材料后的石粉的技术性能
Figure CN104496255BD00111
[0075]说明:在非活性矿物石粉中掺入高性能活性增强材料熟化后,其活性指数优于活 性掺和料以一级煤灰性能指标,相似于磨细矿渣粉技术性能。
[0076]表4水泥熟料与掺入35%的活性矿渣粉、一级粉煤灰、非活性石粉和65%水泥熟料 混凝土与掺入不同掺合料的混凝土强度技术性能对比实验结果
[0077]
Figure CN104496255BD00112
[0078]表5普通水泥掺入矿物微粉、粉煤灰、非活性石粉和TK-JH石粉的混凝土技术性能 对比试验(耐久性对比)
[0079]
Figure CN104496255BD00121
[0081 ] 备注:1、配比,基准混凝土为C30,42.5R普硅水泥380公斤,砂子781公斤,水160公 斤,聚羧酸减水剂3.8公斤;
[0082] 2、其他组份为:掺42.5R普硅水泥247公斤,分别掺矿渣粉133公斤或粉煤灰133公 斤,或掺非活性石粉133公斤,或掺TK-JH石粉133公斤,外加剂、砂、石及用水量不变;
[0083] 3、实验对比结果显示TK-JH石粉综合性能优异,能满足耐久性混凝土技术性能要 求。
[0084]表6TK-JH活性增强矿粉混凝土与普硅、矿渣、粉煤灰混凝土经济性能对比(达到相 同强度等级时的经济性能对比,以C30混凝土等级为例)
[0085]
Figure CN104496255BD00131
[0086] 备注:1、运输距离:每吨水泥运输距离算200公里,砂、石和TK-JH石粉运输距离为 30公里;
[0087] 2、材料到场价:水泥500元/吨,石子50元/吨,砂子60元/吨,TK-JH石粉100元/吨, 粉煤灰250元/吨,矿渣粉330元/吨,减水剂5800元/吨;
[0088] 3、经济分析结果表明:TK-JH活性增强石粉每立方C30混凝土,技术(施工)性能相 同时,比普通硅酸盐水泥混凝土节约材料费60.42元/立方米,降低率为20% ;比矿渣粉混凝 土降低46.26元/立方米,降低率为16% ;比掺二级粉煤灰混凝土降低47.19元/立方米,降低 率为16%;
[0089] 4、实际上TK-JH石粉,运输费用为20元/吨,电费、人工费、活性材料费为50元/吨, 合计为70元/吨,这里计算为100元/吨,是考虑到各种因素变化导致成本上升在内。
[0090] 表7TK-JH石粉硅酸盐水泥中不同配比的技术性能
[0091]
Figure CN104496255BD00132
[0092] 备注:1、TK_JH石粉质量符合表二技术性能;C熟料为硅酸盐水泥熟料,质量符合 CaO含量68 · 2%,强度值(MPa):抗折(3d/28d) = 6 · 3/9 · 1,抗压(3d/28d) = 27 · 3/68 · 9;
[0093] 2、试验方法:按配比制作胶料,按水泥标准方法进行检测。
[0094]应当说明的是,以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案,尽管参照上 述实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明 进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,其均应涵 盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (5)

1. 一种矿物界面活性材料,其特征在于,所述材料由重量百分比为30~60%的硫酸盐、 20~30%的硅酸盐、20~30%的增塑减水剂、3~6%的磷酸盐、1~3%的三乙醇胺、三异丙醇胺、 乙二胺、三乙胺中的一种或多种组成;或由重量百分比为67~79%的含有硫酸盐、硅酸盐、磷 酸盐的复合体、1~3%的三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二胺、三乙胺中的一种或多种和20~30% 的增塑减水剂组成;其中,上述两种方案中各原料的重量百分比之和为100%; 当原料为第一种方案时,制备方法如下: (al)在混料釜中加入硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐、增塑减水剂,在恒温60~80 °C的混料釜 中混合3~4小时; (a2)向上述混料釜中再加入三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二胺、三乙胺中的一种或多种, 继续搅合30~60分钟,冷却至常温,即制得矿物界面活性材料固体。
2. 根据权利要求1所述的一种矿物界面活性材料,其特征在于,所述硫酸盐选自硫酸 铝、硫酸钙、硫酸亚铁、硫酸钾、硫酸钠、硫酸铝钾中的一种或多种。
3. 根据权利要求1所述的一种矿物界面活性材料,其特征在于,所述硅酸盐选自硅酸 铝、硅酸钙、硅酸钾、硅酸钠、五水偏硅酸钠、硅酸钾钠中的一种或多种。
4. 根据权利要求1所述的一种矿物界面活性材料,其特征在于,所述增塑减水剂选自聚 羧酸减水剂、萘磺酸盐减水剂、氨基磺酸盐减水剂、三聚氰胺减水剂、木质素减水剂、糊精淀 粉减水剂中的一种或多种。
5. 根据权利要求1所述的一种矿物界面活性材料,其特征在于,所述磷酸盐选自磷酸 钠、磷酸锌、三聚磷酸钠中的一种或多种。
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