CN106045367A - 一种抗分散高强混凝土添加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料技术领域，具体公开了一种抗分散高强混凝土添加剂及其制备方法。所述抗分散高强混凝土添加剂由A组份、B组份以及减水组份组成，依次按照质量百分数4‑20%、40‑80%和10‑40%混合配制而成；所述的A组份由甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚按质量比为0.1‑10：1‑20：0.1‑20混合配制而成；所述的B组份由聚丙烯酰胺、活化煤矸石粉按质量比为0.05‑4：3‑20混合配制而成。本发明所用材料简单易得，工艺易调控，制作成本低，适应大规模生产；能改善水下混凝土的工作性、抗分散性能，显著提高水下混凝土各龄期的强度。其制备方法简单可行，对设备无特殊要求，操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别是一种抗分散高强混凝土添加剂及其制备方法。
背景技术
随着陆地资源的减少，混凝土水下施工越来越多，而水下混凝土结构非常复杂，因此，除了要求混凝土的强度以外，水中成型混凝土水泥流失量不能大于1.5%,还要求施工工艺简单，经济合理，工作性、耐久性好且对环境无污染。在水下工程中混凝土是最主要的建筑材料之一，混凝土的性能将直接影响水下工程的质量。因此，抗分散混凝土日益成为众多学者和工程技术人员研究的重点，而抗分散剂对于抗分散混凝土的性能具有决定性的意义。
煤矸石是采煤和洗煤过程中排出的固体废弃物，当前煤矸石的堆积排放严重，这样既浪费了资源，又占用了大量的土地，不利于矿区的环境治理，如何综合利用煤矸石成为实现绿色采矿必须解决的问题。然而截止目前，尚未有直接利用煤矸石制备抗分散混凝土添加剂的相关技术见诸报道。
目前，普通混凝土材料体系无法满足水下施工的要求。现阶段相关专利中有单掺纤维素类和聚丙烯类增粘物质配制水下混凝土，页岩和聚丙烯类增粘物质配制水下混凝土，但是所得到的的混凝土强度较低，并且水陆强度比只有65％—70％ (7d) 和70％—75％ (28d)，并且混凝土的坍落度损失大，故如何实现抗分散混凝土的优异工作性能、抗分散性以及强度，有待进一步研究，应用于实际工程之中。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有背景技术的不足，提供一种抗分散高强混凝土添加剂，本发明还提供这种抗分散高强混凝土添加剂的制备方法，其简便可行。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种抗分散高强混凝土添加剂，由A组份、B组份和减水组份组成，上述组分依次按照质量百分数4-20%、40-80%和10-40%混合配制而成；
其中，所述的A组份由甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚按质量比为0.1-10：1-20：0.1-20混合配制而成；所述的B组份由聚丙烯酰胺、活化煤矸石粉按质量比为0.05-4：3-20混合配制而成。
活化的煤矸石具有一定的火山灰活性，与水泥熟料水化产物 Ca(OH)2发生二次反应形成钙矾石、水化硅酸钙、水化铝酸钙等水化产物，煤矸石的水化反应降低水化产物中Ca(OH)2的含量、抑制 Ca(OH) 2晶体的生长和聚集，改善混凝土结构，提高其耐久性，活化煤矸石粉具有更好的填充性和自密实性。加入抗分散高强混凝土添加剂后混凝土7天水陆强度比在75％～ 87％，28 天水陆强度比在88～95％。组分A起到了保水，分散作用，混凝土流动性好。利用煤矸石制备抗分散混凝土添加剂，既能大量消耗煤矸石，减少其积量所造成的资源浪费，改善环境污染，又能为建材提供原料，具有可观的经济效益、长远的社会效益和环境效益。
优选地，所述A组份、B组份和减水组份依次按照质量百分数6-12%、60-73%和15-30%混合配制而成；
其中，所述的A组份由甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚按质量比为0.1-5：1-10：0.1-10混合配制而成；所述的B组份由聚丙烯酰胺、煤矸石粉按质量比为0.05-2：6-16混合配制而成。
优选地，所述A组份、B组份和减水组份依次按照质量百分数8%、72％和20%混合配制而成；
其中，所述的A组份由甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚按质量比为0.2：1：0.3混合配制而成；所述的B组份由聚丙烯酰胺、煤矸石粉按质量比为0.10：15混合配制而成。
优选地，所述的聚丙烯酰胺为非离子型，固含量≥90%，分子量为200万~1500万。
优选地，所述的减水组分为聚羧酸减水剂粉剂、木质素磺酸盐粉剂、萘磺酸盐甲醛聚合物粉剂或氨基磺酸盐系减水剂粉剂中一种或者多种混合。
本发明还提供所述一种抗分散高强混凝土添加剂制备方法，包括如下步骤：
1）粉磨：按胶凝材料的百分比取煤矸石，粉粹至粒径小于5mm，再进行球磨处理，粉磨至粒径小于0.08mm；
2）煅烧：将步骤1）球磨后的煤矸石粉在500~700℃下煅烧0.5~4h，在800~950℃下煅烧0.4~3.5h，在850~1000℃下煅烧2.0~2.5h，在冷却后得到活性煤矸石粉；
3）称取：按照胶凝材料的百分比称取甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚，搅拌均匀，即为A组分；按照胶凝材料的百分比称取聚丙烯酰胺、步骤2）所得的活性煤矸石粉，搅拌均匀，即为B组分；
4）混合：向步骤3）所得的A组分、B组分以及减水组分中按质量百分数称取后，搅拌均匀，即为抗分散高强混凝土添加剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明材料简单易得，工艺易调控，制作成本低，适应大规模生产。
（2）本发明抗分散高强混凝土添加剂利用活化煤矸石粉和聚丙烯酰胺以及组分A的共同作用，提高混凝土的抗分散性能，混凝土的流变性能，以及混凝土后期强度，减少坍落度损失。
（3）本发明能够节约水泥土地等资源，削弱煤矸石堆积对环境的影响。煤矸石经活化处理，可代替水泥，减少了混凝土中水泥的用量。煤矸石的转化利用，减少其堆积量，腾出空地，充分发挥土地应有的价值。同时，煤矸石的转化利用，可减缓其堆放而造成的水体，土质的污染，减少粉尘的飘扬量和自然而排放的各种有害气体的排放量。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施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例。
实施例1
一种抗分散高强混凝土添加剂，它由A组份、B组份和减水组份依次按照质量百分数8%、72％和20%混合配制而成；其中，所述的A组份由甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚按质量比为0.2：1：0.3混合配制而成；所述的B组份由聚丙烯酰胺、煤矸石粉按质量比为0.10：15混合配制而成。
上述抗分散高强混凝土添加剂制备方法，包括如下步骤：
1）粉磨：按照所述比例取煤矸石，粉粹至粒径小于5mm，再进行球磨处理，粉磨至粒径小于0.08mm；
2）煅烧：将步骤1）球磨后的煤矸石粉在600℃下煅烧1.5h，在740℃下煅烧2h，在900℃下煅烧1.5h，在冷却后得到活性煤矸石粉；
3）称取：按照所述比例称取甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚，搅拌均匀，即为A组分；按照所述比例称取聚丙烯酰胺、步骤2）所得的活性煤矸石粉，搅拌均匀，即为B组分；
4）混合：向步骤3）所得的A组分、B组分以及减水组分中按质量百分数称取后，搅拌均匀，即为抗分散高强混凝土添加剂。
实施例2
一种抗分散高强混凝土添加剂，它由A组份、B组份以及减水组份依次按照质量百分数6%、71％和23%混合配制而成；其中，所述的A组份由甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚按质量比为0.8：1.6：0.5混合配制而成；所述的B组份由聚丙烯酰胺、煤矸石粉按质量比为0.16：8混合配制而成。
上述抗分散高强混凝土添加剂制备方法，包括如下步骤：
1）粉磨：按照所述比例取煤矸石，粉粹至粒径小于5mm，再进行球磨处理，粉磨至粒径小于0.08mm；
2）煅烧：将步骤1）球磨后的煤矸石粉在620℃下煅烧1h，在780℃下煅烧2.2h，在930℃下煅烧1.8h，在冷却后得到活性煤矸石粉；
3）称取：按照所述比例的百分比称取甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚，搅拌均匀，即为A组分；按照所述比例取聚丙烯酰胺、步骤2）所得的活性煤矸石粉，搅拌均匀，即为B组分；
4）混合：向步骤3）所得的A组分、B组分以及减水组分中按质量百分数称取后，搅拌均匀，即为抗分散高强混凝土添加剂。
实施例3
一种抗分散高强混凝土添加剂，它由A组份、B组份以及减水组份依次按照质量百分数12%、68％和20%混合配制而成；其中，所述的A组份由甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚按质量比为0.5：5：1混合配制而成；所述的B组份由聚丙烯酰胺、煤矸石粉按质量比为1：10混合配制而成。
上述抗分散高强混凝土添加剂制备方法，包括如下步骤：
1）粉磨：按照所述比例取煤矸石，粉粹至粒径小于5mm，再进行球磨处理，粉磨至粒径小于0.08mm；
2）煅烧：将步骤1）球磨后的煤矸石粉在590℃下煅烧1.8h，在700℃下煅烧2.1h，在960℃下煅烧1.7h，在冷却后得到活性煤矸石粉；
3）称取：按照所述比例称取甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚，搅拌均匀，即为A组分；按照所述比例称取聚丙烯酰胺、步骤2）所得的活性煤矸石粉，搅拌均匀，即为B组分；
4）混合：向步骤3）所得的A组分、B组分以及减水组分中按质量百分数称取后，搅拌均匀，即为抗分散高强混凝土添加剂。
实施例4
一种抗分散高强混凝土添加剂，它由A组份、B组份以及减水组份依次按照质量百分数15%、50％和35%混合配制而成；其中，所述的A组份由甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚按质量比6：16：12混合配制而成；所述的B组份由聚丙烯酰胺、煤矸石粉按质量比3：15混合配制而成。
上述抗分散高强混凝土添加剂制备方法，包括如下步骤：
1）粉磨：按所述比例取煤矸石，粉粹至粒径小于5mm，再进行球磨处理，粉磨至粒径小于0.08mm；
2）煅烧：将步骤1）球磨后的煤矸石粉在610℃下煅烧1.7h，在780℃下煅烧2.4h，在970℃下煅烧2h，在冷却后得到活性煤矸石粉；
3）称取：按照所述比例称取甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚，搅拌均匀，即为A组分；按照所述比例称取聚丙烯酰胺、步骤2）所得的活性煤矸石粉，搅拌均匀，即为B组分；
4）混合：向步骤3）所得的A组分、B组分以及减水组分中按质量百分数称取后，搅拌均匀，即为抗分散高强混凝土添加剂。
对比例1
本对比例与实施例1所述的抗分散高强混凝土添加剂大体相同，不同之处在于，所述的B组份由聚丙烯酰胺、煤矸石粉按质量比为5：2，按照与实施例1相同的方法制备得到。
对比例2
本对比例与实施例1所述的抗分散高强混凝土添加剂大体相同，不同之处在于，将所述煤矸石粉替换成页岩灰，按照与实施例1相同的方法制备得到。
应用例
以C40混凝土试件为考察对象，实施例中的添加剂以15％等量取代胶凝材料配置混凝土，按照GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》新拌混凝土拌合物的坍落度；按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，用万能压力试验机测试基准样和实施例的添加剂7 天和28 天抗压强度；混凝土抗分散性按照《水下不分散混凝土试验规程》(DL/T5117-2000)进行。
经常规测试，该实施例形成的混凝土的各项指标见附表。
表1 混凝土试块的性能
从表1可以看出，本发明的四个实施例都具有良好的抗分散性、工作性能和力学性能，加入抗分散高强混凝土添加剂后混凝土7天水陆强度比在75％～87％，28 天水陆强度比在88～95％，1h坍落度损失6.8%～11.1%，对比例1与对比例2中混凝土7天水陆强度比以及28天水陆强度较小，1h坍落度损失都没有达到实施例产生的效果。
以上对本发明创造实施所提供的一种抗分散高强混凝土添加剂进行了详细的介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明创造实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明创造的限制。
Claims (7)
1.一种抗分散高强混凝土添加剂，其特征在于：它由A组份、B组份和减水组份组成，上述组分依次按照质量百分数4-20%、40-80%和10-40%混合配制而成；
其中，所述的A组份由甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚按质量比为0.1-10：1-20：0.1-20混合配制而成；
所述的B组份由聚丙烯酰胺、活化煤矸石粉按质量比为0.05-4：3-20混合配制而成。
2.根据权利要求1所述的一种抗分散高强混凝土添加剂，其特征在于：所述A组份、B组份和减水组份依次按照质量百分数6-12%、60-73%和15-30%混合配制而成；
其中，所述的A组份由甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚按质量比为0.1-5：1-10：0.1-10混合配制而成；
所述的B组份由聚丙烯酰胺、煤矸石粉按质量比为0.05-2：6-16混合配制而成。
3.根据权利要求1所述的一种抗分散高强混凝土添加剂，其特征在于：所述A组份、B组份和减水组份依次按照质量百分数8%、72％和20%混合配制而成；
其中，所述的A组份由甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚按质量比为0.2：1：0.3混合配制而成；
所述的B组份由聚丙烯酰胺、煤矸石粉按质量比为0.10：15混合配制而成。
4.根据权利要求1所述的一种抗分散高强混凝土添加剂，其特征在于：所述的聚丙烯酰胺为非离子型，固含量≥90%，分子量为200万~1500万。
5.根据权利要求1所述的一种抗分散高强混凝土添加剂，其特征在于：所述的减水组分为聚羧酸减水剂粉剂、木质素磺酸盐粉剂、萘磺酸盐甲醛聚合物粉剂或氨基磺酸盐系减水剂粉剂中一种或者多种混合。
6.权利要求1~5任一项所述的抗分散高强混凝土添加剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）粉磨：按照所述比例取煤矸石，粉粹至粒径小于5mm，再进行球磨处理，粉磨至粒径小于0.08mm；
2）煅烧：将步骤1）球磨后的煤矸石粉在500~700℃下煅烧0.5~4h，在700~850℃下煅烧0.4~3.5h，在850~1000℃下煅烧2.0~2.5h，在冷却后得到活性煤矸石粉；
3）称取：按照所述比例称取甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚，搅拌均匀，即为A组分；按照所述比例称取聚丙烯酰胺、步骤2）所得的活性煤矸石粉，搅拌均匀，即为B组分；
4）混合：向步骤3）所得的A组分、B组分以及减水组分中按质量百分数称取后，搅拌均匀，即为抗分散高强混凝土添加剂。
7.根据权利要求6所述的一种抗分散高强混凝土添加剂，其特征在于：所述步骤2）具体为：将步骤1）粉磨后径小于0.08mm的煤矸石粉料，依次在600℃下煅烧1.5h，在740℃下煅烧2h，在900℃下煅烧1.5h，冷却后得到活性煤矸石粉。
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