CN104909605A - 一种用于高强混凝土的复合掺合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料混凝土技术领域，具体涉及一种用于高强混凝土的复合掺合料及制备方法；由以下重量百分比的组分混合构成：水泥熟料1%～3%、硅灰20%～30%、磨细固硫灰20%～30%、超细粉煤灰20%～30%、塑化剂1%～2%、强度激发剂1%～2%、其余为：磨细矿渣粉；其中，所述强度激发剂由添加剂XC，三乙醇胺、三异丙醇胺、可再分散乳胶粉、纳米二氧化硅、黄原胶按1：1.5～3：1.5～3： 0.015～0.04：0.8～1.2：0.4～0.6的比例混合构成，所述塑化剂为粉状聚羧酸减水剂；采用本发明技术方案的复合掺合料，可提高混凝土强度和耐久性，并且制备简单。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料混凝土技术领域，具体涉及一种用于高强混凝土的复合掺合料及制备方法。
背景技术
随着建筑技术发展及城市用地的紧张，城市中心建筑不断向高层、超高层方向发展，高层和超高层建筑的发展空间十分巨大。以重庆的主城为例，由于特殊的山地地貌及气候环境塔式高层建筑规划很多，如近期规划建设高度超过400 米的超高层建筑就有嘉陵帆影、重庆江北嘴国际金融中心，江北之巅等近10 栋。这些高层建筑为了达到减轻自重，扩大空间利用的目的，需要使用高强预拌混凝土来代替普通混凝土。
普通混凝土通常采用降低水灰比的手段来提高强度，但是这种手段已经逐渐不能满足超高层建筑物的强度需要。优化的手段是在合理控制水灰比的同时添加掺合料以制备高强混凝土。但是由于掺合料通常比较单一，导致高强混凝土在降低孔隙率、降低水化热方面无法达到要求。
虽然有中国专利申请CN102757195A 采用稻谷灰、水渣、河砂及VAE乳液为原料，经过混凝土研磨后制得复合掺合料，但该复合掺合料还需经过混合磨细，工艺较复杂，不利于能源的节约利用，且未对VAE乳液做出组份说明，是否影响混凝土碱含量和耐久性还犹未可知，无法大规模的推广使用。
因此有必要开发一种复合掺料，在保证混凝土强度和耐久性的同时有效地简化混凝土制备的技术难度。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种可提高混凝土强度和耐久性，并且制备简单的复合掺合料；本发明的又一目的在于提供这种复合掺合料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种高强混凝土复合掺合料，由以下重量百分比的组分构成：水泥熟料1%～3%、硅灰20%～30%、磨细固硫灰20%～30%、超细粉煤灰20%～30%、塑化剂1%～2%、强度激发剂1%～2%、其余为：磨细矿渣粉；所述强度激发剂由添加剂XC，三乙醇胺、三异丙醇胺、可再分散乳胶粉、纳米二氧化硅、黄原胶按1：1.5～3：1.5～3： 0.015～0.04：0.8～1.2：0.4～0.6的比例混合构成。
硅灰、磨细固硫灰及超细粉煤灰按照上述比例复合，本身结构致密,内表面积小,当有水存在时,其在混凝土中吸收水泥中的游离碱发生反应生成硅酸钙凝胶,胶状状态8～10小时,此过程长于水泥的终凝，水泥凝结后留下的空隙及裂纹,被上述硅酸钙凝胶填充并凝固，从而很好的降低了混凝土的孔隙率，阻止水和外界气体渗入混凝土内部,进而提高高强混凝土的强度和耐久性。此外磨细矿渣粉与需水量低的超细粉煤灰按照上述比例复合掺入时，也可以很好的减小自收缩，降低高强混凝土的水化热，进而更好的避免高强混凝土产生温度裂缝。
所述水泥熟料为硅酸盐水泥熟料。
所述硅灰比表面积大于15000m2/kg。
所述磨细固硫灰比表面积在600～800m2/kg。
所述超细粉煤灰比表面积在1000～2000m2/kg。
所述塑化剂为：粉状聚羧酸减水剂。
所述磨细矿渣粉比表面积在400～600m2/kg，28d活性指数大于95%，
本发明同时提供制备上述高强混凝土复合掺合料的方法，包括以下步骤：
（1） 制备添加剂XC：
以重量份计，将烷基酚聚氧乙烯醚2～3份、十二烷基磺酸钠1份、亚硝酸钠0.5份、聚丙烯酸丁酯1份、丙二醇0.5份复配后加入到溶剂水中至完全溶解，得溶液A；
将过硫酸铵2份溶于溶剂水中至完全溶解，得溶液B；
将环氧树脂15～18份、八甲基环四硅氧烷10份、甲基丙烯酸8份、丙烯酸8份、甲氧基聚氧乙烯丙烯酸酯15份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷5份、聚乙二醇1份、碳酸氢钠0.5份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠0.5份、羟苯甲酯0.5份、聚山梨酯0.5份、邻苯二甲酸二辛酯1份加入到溶剂水中完全混合，得到混合液C；
将1/2 的溶液A加入装有回流冷凝管和搅拌器的容器中，室温不断搅拌，然后滴加混合液C，滴加完后，持续搅拌0.4～0.6小时得到溶液D，留待备用；
将剩余的A加入到装有回流冷凝管和搅拌器的容器中，再加入1/10 D和1/2的B进行反应，逐渐升温至75℃后，保持反应0.4～0.6小时；
保温反应后在2～3小时内匀速滴加剩余的D，以每10min 1次的频率滴加B，待各溶液加完后逐渐升温到80℃后，再保温反应1.5h后停止反应；
降温至30℃以下后用氨水调节pH为7～8，用100目筛子过滤，出料，得到自制XC添加剂；
（2） 制备强度激发剂：按1：1.5～3：1.5～3： 0.015～0.04：0.8～1.2：0.4～0.6的比例混合添加剂XC，三乙醇胺、三异丙醇胺、可再分散乳胶粉、纳米二氧化硅、黄原胶；
（3） 按复合掺合料总量M计，称取水泥熟料1%～3%M、硅灰20%～30%M、磨细固硫灰20%～30%M、超细粉煤灰20%～30%M、塑化剂1%～2%M、强度激发剂1%～2%M、其余为：磨细矿渣粉；
（4） 将称取的水泥熟料、硅灰、磨细固硫灰、超细粉煤灰、塑化剂、强度激发剂、磨细矿渣粉充分混合均匀，得到高强混凝土复合掺合料。
本发明的益效果是，按照每100份凝胶材料添加10～15份的复合掺合料使用，不仅可降低混凝土的水化热和孔隙率，而且在添加了混凝土激发剂后，还可以有效促进混凝土内未水化的水泥胶凝材料水化，节约20%左右的水泥胶凝材料，具有掺量低、增强胶凝材料水化效果的作用；此外使用本发明复合掺合料后的高强混凝土相比于使用传统掺合料，其强度有10%～20%左右的提升，耐久性提升1～2个技术等级。
具体实施方式
实施例1
本发明提供一种用于高强混凝土的复合掺合料及其制备方法；
以制备1吨高强混凝土复合掺合料计，包括水泥熟料10kg、硅灰200kg、磨细固硫灰200kg、超细粉煤灰200kg、塑化剂10kg、强度激发剂10kg、磨细矿渣粉370kg。
水泥熟料为硅酸盐水泥熟料，由重庆拉法基水泥生产，型号为42.5R。
硅灰比表面积要求大于15000m2/kg。。
磨细固硫灰比表面积在600～800m2/kg即可。
超细粉煤灰比表面积在1000～2000 m2/kg即可。
塑化剂为粉状聚羧酸减水剂。
磨细矿渣粉比表面积在400～600 m2/kg即可，28d活性指数大于95%，
混凝土激发剂由1：2：2： 0.02：1：0.5比例的添加剂XC，三乙醇胺、三异丙醇胺、可再分散乳胶粉、纳米二氧化硅、黄原胶混合构成；
其中添加剂XC的制备方法如下：
将烷基酚聚氧乙烯醚200g、十二烷基磺酸钠100g、亚硝酸钠50g、聚丙烯酸丁酯100g、丙二醇50g复配后加入到适量的溶剂水中，稍稍加热至40℃直至完全溶解，得溶液A；
将过硫酸铵200g溶于1000ml的水中，得溶液B；
将环氧树脂1500g、八甲基环四硅氧烷1000g、甲基丙烯酸800g、丙烯酸800g、甲氧基聚氧乙烯丙烯酸酯1500g、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷500g、聚乙二醇100g、碳酸氢钠50g、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠50g、羟苯甲酯50g、聚山梨酯50g、邻苯二甲酸二辛酯100g加入足量水中完全混合，得到混合液C；
将1/2 的溶液A加入装有回流冷凝管，搅拌器的四口烧瓶中，室温不断搅拌，然后按约1滴/秒的速度滴加混合液C，滴加完后，持续搅拌约0.5小时得到溶液D，留待备用；
将剩余的A加入到装有回流冷凝管，搅拌器的四口烧瓶中，再加入1/10 D和1/2的B进行反应，逐渐升温至75℃，升温过程中发现反应体系稳定，待温度达到75℃，持续保持约0.5小时；
保温反应后在2小时内以1滴/秒的速度滴加剩余的D，以每10min 1次的频率滴加B，待各溶液加完后逐渐升温到80℃，再保温反应1.5h后停止反应；
将上述反应体系降温至30℃以下后氨水调节pH为8，用100目筛子过滤，出料，得到自制XC添加剂。
本发明复合掺合料的制备方法，包括以下步骤：
（1） 称取水泥熟料10kg、硅灰200kg、磨细固硫灰200kg、超细粉煤灰200kg、塑化剂10kg、强度激发剂10kg、磨细矿渣粉370kg。
（2） 将步骤1中的水泥熟料、硅灰、磨细固硫灰、超细粉煤灰、塑化剂、强度激发剂、磨细矿渣粉充分混合均匀，得到高强混凝土复合掺合料。
本发明的复合掺合料用法是：
按照每100份凝胶材料添加10～15份的复合掺合料使用。
以100份凝胶材料添加10份本发明复合掺合料，其他参照传统高强混凝土的组分比例制作，得到序号1的高强混凝土；
以100份凝胶材料添加15份本发明复合掺合料，其他参照传统高强混凝土的组分比例制作，得到序号2的高强混凝土；
以100份凝胶材料添加15份传统掺合料，其他参照传统高强混凝土的组分比例制作，得到序号3的高强混凝土；
参照《高强混凝土应用技术规程》JGJ/T281-2012和《混凝土耐久性检验评定标准》JGJ/T193-2009，汇总部分测试数据如下：
| 序号 | 混凝土胶凝材料（kg/m3） | 本发明复合掺合料（kg/m3） | 传统掺合料（kg/m3） | 颗粒状集料（kg/m3） | 水胶比 | 7d强度(MPa) | 28d强度(MPa) | 单位面积上的总开裂面积c(mm2/m2） |
| 1 | 450 | 50 | 0 | 1800 | 0.3 | 61.7 | 66.1 | 400<c<700 |
| 2 | 425 | 75 | 0 | 1800 | 0.3 | 65.6 | 68.9 | 100<c<400 |
| 3 | 425 | 0 | 75 | 1800 | 0.3 | 56.2 | 60.2 | 700<c<1000 |
实施例2
本实施例中复合掺合料的制备方法同实施例1，主要区别点在于各组分的配比。
以制备1吨高强混凝土复合掺合料计，其由以下重量百分比的组分构成：水泥熟料30kg、硅灰300kg、磨细固硫灰300kg、超细粉煤灰300kg、塑化剂20kg、强度激发剂20kg、磨细矿渣粉30kg。
参照实施例1的实验方法，得到的测试结果如下。
| 序号 | 混凝土胶凝材料（kg/m3） | 本发明复合掺合料（kg/m3） | 传统掺合料（kg/m3） | 颗粒状集料（kg/m3） | 水胶比 | 7d强度(MPa) | 28d强度(MPa) | 单位面积上的总开裂面积c(mm2/m2） |
| 1 | 450 | 50 | 0 | 1800 | 0.3 | 62.9 | 66.9 | 100<c<400 |
| 2 | 425 | 75 | 0 | 1800 | 0.3 | 66.5 | 69.8 | 100<c<400 |
| 3 | 425 | 0 | 75 | 1800 | 0.3 | 56.2 | 60.2 | 700<c<1000 |
实施例3
本实施例中复合掺合料的制备方法同实施例1，主要区别点在于各组分的配比。
以制备1吨高强混凝土复合掺合料计，其由以下重量百分比的组分构成：水泥熟料20kg、硅灰250kg、磨细固硫灰240kg、超细粉煤灰260kg、塑化剂16kg、强度激发剂15kg、磨细矿渣粉199kg。
参照实施例1的实验方法，得到的测试结果如下。
| 序号 | 混凝土胶凝材料（kg/m3） | 本发明复合掺合料（kg/m3） | 传统掺合料（kg/m3） | 颗粒状集料（kg/m3） | 水胶比 | 7d强度(MPa) | 28d强度(MPa) | 单位面积上的总开裂面积c(mm2/m2） |
| 1 | 450 | 50 | 0 | 1800 | 0.3 | 61.9 | 66.7 | 400<c<700 |
| 2 | 425 | 75 | 0 | 1800 | 0.3 | 65.7 | 68.9 | 100<c<400 |
| 3 | 425 | 0 | 75 | 1800 | 0.3 | 56.2 | 60.2 | 700<c<1000 |
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，方案中公知特性、常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明组分构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (7)
1.一种高强混凝土复合掺合料，其特征在于，由以下重量百分比的组分构成：水泥熟料1%～3%、硅灰20%～30%、磨细固硫灰20%～30%、超细粉煤灰20%～30%、塑化剂1%～2%、强度激发剂1%～2%、其余为：磨细矿渣粉；所述强度激发剂由添加剂XC，三乙醇胺、三异丙醇胺、可再分散乳胶粉、纳米二氧化硅、黄原胶按1：1.5～3：1.5～3： 0.015～0.04：0.8～1.2：0.4～0.6的比例混合构成。
2.根据权利要求1所述的高强混凝土复合掺合料，其特征在于，所述水泥熟料为硅酸盐水泥熟料。
3.根据权利要求1所述的高强混凝土复合掺合料，其特征在于，所述硅灰比表面积大于15000m2/kg。
4.根据权利要求1所述的高强混凝土复合掺合料，其特征在于，所述磨细固硫灰比表面积在600～800m2/kg。
5.根据权利要求1所述的高强混凝土复合掺合料，其特征在于，所述超细粉煤灰比表面积在1000～2000m2/kg。
6.根据权利要求1所述的高强混凝土复合掺合料，其特征在于，所述塑化剂为粉状聚羧酸减水剂。
7.根据权利要求1所述的高强混凝土复合掺合料，其特征在于，所述磨细矿渣粉比表面积在400～600m2/kg，28d活性指数大于95%，
一种制备如权利要求1高强混凝土复合掺合料的方法，其特征是：包括如下步骤，
制备添加剂XC：
以重量份计，将烷基酚聚氧乙烯醚2～3份、十二烷基磺酸钠1份、亚硝酸钠0.5份、聚丙烯酸丁酯1份、丙二醇0.5份复配后加入到溶剂水中至完全溶解，得溶液A；
将过硫酸铵2份溶于溶剂水中至完全溶解，得溶液B；
将环氧树脂15～18份、八甲基环四硅氧烷10份、甲基丙烯酸8份、丙烯酸8份、甲氧基聚氧乙烯丙烯酸酯15份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷5份、聚乙二醇1份、碳酸氢钠0.5份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠0.5份、羟苯甲酯0.5份、聚山梨酯0.5份、邻苯二甲酸二辛酯1份加入到溶剂水中完全混合，得到混合液C；
将1/2 的溶液A加入装有回流冷凝管和搅拌器的容器中，室温不断搅拌，然后滴加混合液C，滴加完后，持续搅拌0.4～0.6小时得到溶液D，留待备用；
将剩余的A加入到装有回流冷凝管和搅拌器的容器中，再加入1/10 D和1/2的B进行反应，逐渐升温至75℃后，保持反应0.4～0.6小时；
保温反应后在2～3小时内匀速滴加剩余的D，以每10min 1次的频率滴加B，待各溶液加完后逐渐升温到80℃后，再保温反应1.5h后停止反应；
降温至30℃以下后用氨水调节pH为7～8，用100目筛子过滤，出料，得到自制XC添加剂；
制备强度激发剂：按1：1.5～3：1.5～3： 0.015～0.04：0.8～1.2：0.4～0.6的比例混合添加剂XC，三乙醇胺、三异丙醇胺、可再分散乳胶粉、纳米二氧化硅、黄原胶；
按复合掺合料总量M计，称取水泥熟料1%～3%M、硅灰20%～30%M、磨细固硫灰20%～30%M、超细粉煤灰20%～30%M、塑化剂1%～2%M、强度激发剂1%～2%M、余量为磨细矿渣粉；
将称取的水泥熟料、硅灰、磨细固硫灰、超细粉煤灰、塑化剂、强度激发剂、磨细矿渣粉充分混合均匀，得到高强混凝土复合掺合料。
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Granted publication date: 20170801 Termination date: 20180525 |
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