CN104529210A - 一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒及其制备方法，包括以下步骤：1）将亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸盐进行混合，以形成混合物；2）将亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸盐的混合物制成混合物颗粒。利用上述方法得到一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒。从上述过程可知，本发明的一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒及其制备方法，添加本发明进行混凝土的搅拌后，不仅能有效抑制混凝土和砂浆裂缝的产生，可起到增韧，增强，以及提高混凝土的耐久性的作用，而且可以有效减缓混凝土的坍落度损失，保证混凝土的和易性；同时便于实现包装及使用添加上的自动化，亲水性矿物复合纤维颗粒分散于混凝土粗骨料之间，保证其在混凝土中的分散效果。

Description

一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及用于水泥混凝土和水泥砂浆的矿物复合纤维领域，具体涉及一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒及其制备方法。

背景技术

减水剂是水泥混凝土使用最为广泛的外加剂。减水剂一般可分为四种类型：萘系磺酸盐—UNF、氨基磺酸盐高性能减水剂—AN，密胺树脂—SM、酯基磺酸盐—OT。目前，国内大多数商品混凝土拌合站均按工程设计要求掺加指定的减水剂。一般情况下，商品混凝土公司自选减水剂的主要目的是减少水和水泥的用量，尽可能降低成本，来提高混凝土和易性和抗裂强度的性能。工程纤维诸如钢纤维、聚丙烯纤维、尼龙等化学纤维在水泥混凝土中日趋得到扩展应用，但不论是哪种纤维在混凝土的拌合中对其坍落度都有不同程度的损失，同时影响混凝土的流动性，难免对施工的和易性有所影响。实践证明：使用不同的减水剂对掺加亲水性矿物复合纤维后的混凝土坍落度损失也有所不同，这类问题如不能得到妥善解决，无疑将阻碍产品的推广应用。

本申请人之前申请的专利号为201010605747.1、名称为《一种亲水性矿物复合纤维及其制备方法》的专利，能有效抑制混凝土和砂浆裂缝的产生，可起到增韧，增强，以及提高混凝土的耐久性的作用。同时，相对于金属纤维和有机纤维而言成本较低，也不会存在玻璃纤维的耐碱性差、强度和韧性退化的问题。通过该亲水性矿物复合纤维近两年工程应用的实例发现，混凝土使用不同的减水剂对坍落度及和易性产生的影响，实际使用过程中发现混凝土的坍落度损失过快，导致混凝土粘聚性增大，流动性降低，甚至无法泵出。

通过多项应用工程和反复试验进行相关的微观和机理分析，同时在有关技术文献中，论述了减水剂对亲水性矿物复合纤维的松解作用。其结论主要表现在以下几个方面：

1、在混凝土中，在亲水性矿物复合纤维用量不变的情况下，随着减水剂用量增加而导致亲水性矿物复合纤维松解度的增大，使其混凝土的粘度增大，而坍落度损失也随之变化。

2、亲水性矿物复合纤维，在对天然矿物纤维应用表面改性剂对其进行化学改性后，使其纤维表面聚附大量的负电性粒子，提高了纤维在水泥基混合料中的分散性，从而影响其混凝土和砂浆水化产物的结合力。

3、在减水剂的作用下，亲水性矿物复合纤维的长径比也发生变化，亲水性矿物复合纤维的直径由微米级下降至纳米级。

目前的亲水性矿物复合纤维与减水剂共用的条件下无法满足减少预拌混凝土坍落度的损失率。

另外，由于亲水性矿物复合纤维易团聚等性质，所以在生产中无法实现自动添加、自动称量及自动包装，导致生产的自动化率较低、生产效率较低、操作工的劳动强度较大。

亲水性矿物复合纤维等传统纤维由于易团聚等性质，在添加使用时一般使用人工添加，增加了劳动强度，降低了添加效率；而市面上的自动投料机都是利用空气压缩机将纤维吹送至料仓，这样就减小了纤维与混凝土的搅拌时间，并且纤维的添加量也不容易控制，造成纤维分散不均匀、每仓的混凝土质量不均匀等问题。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒及其制备方法，添加本发明进行混凝土的搅拌后，不仅能有效抑制混凝土和砂浆裂缝的产生，可起到增韧，增强，以及提高混凝土的耐久性的作用，而且可以有效减缓混凝土的坍落度损失，保证混凝土的和易性；另外，通过将亲水性矿物复合纤维制成颗粒后，便于生产中使用自动送料设备进行产品的添加以及产品的称量，便于实现生产自动化；同时在使用过程中，颗粒状的产品可以与砂石料一同进入料仓搅拌，不仅提高了纤维的搅拌时间，颗粒状纤维可以更好的预先分散于混凝土粗骨料之间，加水湿拌后纤维可以迅速的进行分解，通过骨料间摩擦及搅拌叶的搅拌均匀的进行分散。

本发明所采取的技术方案是：

一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的制备方法，包括以下步骤：

1）将亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸盐进行混合，以形成混合物；

2）将亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸盐的混合物制成混合物颗粒。

本发明进一步改进方案是，所述亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸盐的摩尔比在1：0.021~1：0.026的范围内。

本发明更进一步改进方案是，所述混合物颗粒的颗粒直径在5~8毫米范围内，所述混合物颗粒的颗粒密度在0.75~1.0吨每立方米的范围内,。

本发明更进一步改进方案是，所述混合物颗粒的含水率在在3~6%的范围内。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤1）中，亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸盐在温度在25~30摄氏度范围内的干燥环境内，进行混合10~15分钟。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤2）中，混合后的混合物在制成混合物颗粒前，放置于湿度在75~85%范围内的环境下静置1.5~2小时。

本发明更进一步改进方案是，或者所述步骤2）中，混合后的混合物在温度在25~30摄氏度范围内、在水雾环境内制成混合物颗粒。

本发明更进一步改进方案是，水雾环境通过喷雾装置的流量在25~35毫升每秒的范围内进行喷雾产生。

本发明更进一步改进方案是，所述喷雾装置进行间断喷雾，喷雾次数在4~6次的范围内，单次喷雾时间在8~12秒的范围内，间断时间在60~90秒的范围内。

本发明更进一步改进方案是，利用上述方法得到一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒。

本发明的有益效果在于：

第一、本发明的一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒及其制备方法，添加本发明进行混凝土的搅拌后，不仅能有效抑制混凝土和砂浆裂缝的产生，可起到增韧，增强，以及提高混凝土的耐久性的作用，而且可以有效减缓混凝土的额坍落度损失，保证混凝土的泵出和浇筑。

第二、本发明的一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒及其制备方法，通过将亲水性矿物复合纤维制成颗粒后，便于生产中使用自动送料设备进行产品的添加以及产品的称量，便于实现生产自动化。

第三、本发明的一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒及其制备方法，在使用过程中，颗粒状的产品可以与砂石料一同进入料仓搅拌，不仅提高了纤维的搅拌时间，颗粒状纤维可以更好的预先分散于混凝土粗骨料之间，加水湿拌后纤维可以迅速的进行分解，通过骨料间摩擦及搅拌叶的搅拌均匀的进行分散。

第四、本发明的一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒及其制备方法，通过在水雾环境下进行制粒，提高了生产效率。

具体实施方式：

本发明包括以下步骤：

1）将亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸盐进行混合，以形成混合物；

2）将亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸盐的混合物制成混合物颗粒。

所述亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸盐的摩尔比在1：0.021~1：0.026的范围内。

所述混合物颗粒的颗粒直径在5~8毫米范围内，所述混合物颗粒的颗粒密度在0.75~1.0吨每立方米的范围内,。

所述混合物颗粒的含水率在在3~6%的范围内。

所述步骤1）中，亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸盐在温度在25~30摄氏度范围内的干燥环境内，进行混合10~15分钟。

所述步骤2）中，混合后的混合物在制成混合物颗粒前，放置于湿度在75~85%范围内的环境下静置1.5~2小时。

或者所述步骤2）中，混合后的混合物在温度在25~30摄氏度范围内、在水雾环境内制成混合物颗粒。

水雾环境通过喷雾装置的流量在25~35毫升每秒的范围内进行喷雾产生。

所述喷雾装置进行间断喷雾，喷雾次数在4~6次的范围内，单次喷雾时间在8~12秒的范围内，间断时间在60~90秒的范围内。

利用上述方法得到一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒。

实际生产应用中，木质素磺酸盐为木质素磺酸钠。

实施例1

亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸钠的摩尔比为1：0.024，在温度为28摄氏度的干燥环境内混合12分钟，混合后的混合物放置于湿度为80%的环境下静置1.5小时，将混合物制成混合物颗粒，所得混合物颗粒的直径为5毫米，混合物颗粒的密度为0.8吨每立方米，混合物颗粒的含水率为5%。

分别做3份试验，第1份直接使用酯基磺酸盐混凝土，第2份使用掺有专利号为201010605747.1的亲水性矿物复合纤维的酯基磺酸盐混凝土，第3份使用掺有本实施例的亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的酯基磺酸盐混凝土；分别记录在不同时间段的坍落度，以及最终混凝土的各项性能指标。

（表1为第1份试验的坍落度记录表、表2为第2份试验的坍落度记录表、表3为第3份试验的坍落度记录表、表4为3份试验所得混凝土的各项性能指标）

时段	作业现状	坍落度（cm）	损失量（mm）
				0min	初始	20.5	0
15min	预拌出仓	19.5	15
				30min	罐车运输	18.0	25
1h	出罐浇筑	17.0	35

表1

时段	作业现状	坍落度（cm）	损失量（mm）
				0	初始	19.5	0
15min	罐车运输	18.0	15
				30min	出罐浇筑	16.0	35
1h	浇筑	15.0	45

表2

时段	作业现状	坍落度（cm）	损失量（mm）
				0	初始	20.0	0
15min	出仓入罐	19.5	5
				30min	罐车运输	18.5	15
1h	出罐浇筑	17.5	25

表3

表4

由表4可知，使用掺有专利号为201010605747.1的亲水性矿物复合纤维的酯基磺酸盐混凝土使用掺有本实施例所制得的亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的的酯基磺酸盐混凝土，两者的各项性能相比于直接使用酯基磺酸盐混凝土，都有提高；但是由表1和表2可知，使用掺有专利号为201010605747.1的亲水性矿物复合纤维的酯基磺酸盐混凝土，其坍落度损失相对直接使用酯基磺酸盐混凝土较快，搅拌后半小时的时候，坍落度就已经为16.0厘米，已经硬化不可泵出、浇筑；而由表1和表3可知，使用掺有本实施例所制得的亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的的酯基磺酸盐混凝土，其坍落度损失相对直接使用酯基磺酸盐混凝土较慢，搅拌后1小时的时候，坍落度仍为17.5厘米，流动性较好，仍可以泵出、浇筑。

实施例2

亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸钠的摩尔比为1：0.021，在温度为25摄氏度的干燥环境内混合15分钟，混合后的混合物在温度为25摄氏度、在水雾环境内制成混合物颗粒，水雾环境通过喷雾装置的流量在30毫升每秒的范围内进行喷雾产生；所述喷雾装置进行间断喷雾，喷雾次数在6次的范围内，单次喷雾时间为10秒，间断时间为70秒；所得混合物颗粒的直径为8毫米，混合物颗粒的密度为0.9吨每立方米，混合物颗粒的含水率为4%。

做第4份试验，使用掺有本实施例的亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的酯基磺酸盐混凝土；分别记录在不同时间段的坍落度，以及最终混凝土的各项性能指标。

（表5为第4份试验的坍落度记录表、表6为第1份、第2份和第4份试验所得混凝土的各项性能指标）

时段	作业现状	坍落度（cm）	损失量（mm）
				0	初始	20.0	0
15min	出仓入罐	19.5	5
				30min	罐车运输	18.5	15
1h	出罐浇筑	17.0	30

表5

表6

由表6可知，使用掺有专利号为201010605747.1的亲水性矿物复合纤维的酯基磺酸盐混凝土使用掺有本实施例所制得的亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的的酯基磺酸盐混凝土，两者的各项性能相比于直接使用酯基磺酸盐混凝土，都有提高；但是由表1和表2可知，使用掺有专利号为201010605747.1的亲水性矿物复合纤维的酯基磺酸盐混凝土，其坍落度损失相对直接使用酯基磺酸盐混凝土较快，搅拌后半小时的时候，坍落度就已经为16.0厘米，已经硬化不可泵出、浇筑；而由表1和表5可知，使用掺有本实施例所制得的亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的的酯基磺酸盐混凝土，其坍落度损失相对直接使用酯基磺酸盐混凝土较慢，搅拌后1小时的时候，坍落度仍为17.0厘米，流动性较好，仍可以泵出、浇筑。

实施例3

亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸钠的摩尔比为1：0.026，在温度为30摄氏度的干燥环境内混合10分钟，混合后的混合物放置于湿度为85%的环境下静置1.5小时，将混合物制成混合物颗粒，所得混合物颗粒的直径为6毫米，混合物颗粒的密度为0.78吨每立方米，混合物颗粒的含水率为6%。

做第5份试验，使用掺有本实施例的亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的酯基磺酸盐混凝土；分别记录在不同时间段的坍落度，以及最终混凝土的各项性能指标。

（表7为第5份试验的坍落度记录表、表8为第1份、第2份和第5份试验所得混凝土的各项性能指标）

时段	作业现状	坍落度（cm）	损失量（mm）
				0	初始	20.0	0
15min	出仓入罐	19.5	5
				30min	罐车运输	19.0	10
1h	出罐浇筑	18.0	20

表7

表8

由表8可知，使用掺有专利号为201010605747.1的亲水性矿物复合纤维的酯基磺酸盐混凝土使用掺有本实施例所制得的亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的的酯基磺酸盐混凝土，两者的各项性能相比于直接使用酯基磺酸盐混凝土，都有提高；但是由表1和表2可知，使用掺有专利号为201010605747.1的亲水性矿物复合纤维的酯基磺酸盐混凝土，其坍落度损失相对直接使用酯基磺酸盐混凝土较快，搅拌后半小时的时候，坍落度就已经为16.0厘米，已经硬化不可泵出、浇筑；而由表1和表7可知，使用掺有本实施例所制得的亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的的酯基磺酸盐混凝土，其坍落度损失相对直接使用酯基磺酸盐混凝土较慢，搅拌后1小时的时候，坍落度仍为18.0厘米，流动性较好，仍可以泵出、浇筑。

通过上述三个实施例可知，通过本发明的方法制得的亲水性保坍矿物复合纤维颗粒，可以在保证混凝土的各项性能指标的前提下，有效慢了坍落度的损失。

Claims (10)

1.一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸盐进行混合，以形成混合物；

2）将亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸盐的混合物制成混合物颗粒。

2.如权利要求1所述的一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的制备方法，其特征在于：所述亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸盐的摩尔比在1：0.021~1：0.026的范围内。

3.如权利要求1所述的一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的制备方法，其特征在于：所述混合物颗粒的颗粒直径在5~8毫米范围内，所述混合物颗粒的颗粒密度在0.75~1.0吨每立方米的范围内。

4.如权利要求1~3其中任意一项所述的一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的制备方法，其特征在于：所述混合物颗粒的含水率在3~6%的范围内。

5.如权利要求4所述的一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，亲水性矿物复合纤维和木质素磺酸盐在温度在25~30摄氏度范围内的干燥环境内，进行混合10~15分钟。

6.如权利要求5所述的一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，混合后的混合物在制成混合物颗粒前，放置于湿度在75~85%范围内的环境下静置1.5~2小时。

7.如权利要求5所述的一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，混合后的混合物在温度在25~30摄氏度范围内、在水雾环境内制成混合物颗粒。

8.如权利要求7所述的一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的制备方法，其特征在于：水雾环境通过喷雾装置进行喷雾产生，喷雾装置的流量在25~35毫升每秒的范围内。

9.如权利要求8所述的一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒的制备方法，其特征在于：所述喷雾装置进行间断喷雾，喷雾次数在4~6次的范围内，单次喷雾时间在8~12秒的范围内，间断时间在60~90秒的范围内。

10.如权利要求1~9其中任一项权利要求所述的制备方法得到的一种亲水性保坍矿物复合纤维颗粒。