CN106186767A - 一种无机粉体保水剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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梁竣杰
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王恒昌
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Abstract

本发明公开了一种无机粉体保水剂及其制备方法与应用。所述无机粉体保水剂由除氯碱渣混合物和混合材料组成。所述无机粉体保水剂的制备方法包括如下步骤：将除氯碱渣混合物和混合材料按所述质量百分比混合均匀后，加入粉磨设备中，经粉磨处理至0.30mm筛余小于10wt%的混合粉体，得到无机粉体保水剂。本发明制备的无机粉体保水剂保水性好，能够用于改善砂浆的保水性和混凝土的收缩性。

Description

一种无机粉体保水剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种应用于改善和提高砂浆和混凝土性能的无机粉体保水剂及其制备方法与应用。
背景技术
碱渣是氨碱法生产纯碱而产生的废渣，我国目前是世界上最大的纯碱生产国，每年因生产纯碱而产生的碱渣高达300万吨，如此大量的碱渣早已引起了许多环境污染问题。但碱渣氯离子含量极高，在绝干状态下，氯离子的离子质量分数可达到10％，这给碱渣的综合治理带来了极大的困难，目前我国碱渣利用率只有3～4％，主要还是堆存或填海处理，这也造成了很大的环境问题。
通过对碱渣微观结构的分析，发现碱渣中有大量微小孔隙，因此考虑将碱渣除氯后，用作砂浆和混凝土的保水剂。
目前砂浆和混凝土保水剂领域研究较多的是有机保水剂。
(1)砂浆中主要采用纤维素醚类保水剂改善砂浆粘结性能。近年来，各类新型墙体材料被广泛应用，其表面粗糙多孔，涂抹在其上的砂浆中的拌合水会很快被墙体材料吸走，这对砂浆性能，特别是粘结强度和抗裂性能均提出了更高的要求。掺入纤维素醚类保水剂能够有效解决这一问题，但这种保水剂也存在价格高的问题，急需开发低价的无机保水剂。
(2)混凝土中主要采用高吸水性树脂(SAP)改善混凝土性能。混凝土的自收缩一直是水泥基胶凝材料难以避免的问题。尤其是高性能混凝土水灰比低，自收缩较大，更易于产生裂缝，影响结构耐久性。国内外研究主要借助SAP的高吸水性，实现混凝土的内养护，改善混凝土的收缩。但SAP同样存在价格较高的问题，而且SAP具有吸水膨胀性，掺合到混凝土中，当SAP释放其储藏的水分时，SAP体积缩小，易引起混凝土空隙率大等一系列问题。目前我国正在大力推广高性能混凝土，急需能够低成本解决高性能混凝土的自干燥收缩问题的技术。
为提高砂浆的保水率，前期申请人进行了用除氯碱渣混合物作为砂浆保水剂的研究，并取得良好效果，但除氯碱渣混合物经过脱水-干燥处理后，会粘结成团，难以分散，因此前期均采用在使用前将除氯碱渣混合物加水制浆的方式进行应用，但这种方式存在实际施工操作不便的问题。
申请人还利用除氯碱渣混合物开发了高保水性水泥(专利号ZL201410383582.6)，利用除氯碱渣混合物提高水泥的保水性。将除氯碱渣混合物加入水泥中，虽然使用方便，但需要有水泥厂进行专门生产，实际推广应用较为困难。
有鉴于此，提出将除氯碱渣混合物直接制粉，使用时作为保水剂加入砂浆和混凝土中的思路。但碱渣很细，若直接采用粉磨设备如球磨机处理除氯碱渣混合物，由于碱渣粒径极小，粘球现象非常严重，难以实际生产，需要研究新工艺来制备得到粉状的无机保水剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：使用除氯碱渣混合物制备出一种新型的粉体保水剂，应用在建筑材料领域，既解决砂浆和混凝土的性能问题，又利用大量的碱渣，有效缓解碱渣的污染问题，实现变废为宝。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案如下。
一种无机粉体保水剂，由以下物质按所述质量百分比组成：
除氯碱渣混合物 60～80
混合材料 20～40。
进一步地，所述除氯碱渣混合物由以下步骤制备而得：
1)将返砂返石经破碎、粉磨成返砂返石粉，待用；
2)将返砂返石粉、碱渣和水混合均匀后得到返砂返石粉、碱渣和水的混合物，将返砂返石粉、碱渣和水的混合物进行脱水处理，得到氯离子含量低于混合物中固体总质量1.0wt％的除氯碱渣混合物；
3)将所述的氯离子含量低于混合物中固体总质量1.0wt％的除氯碱渣混合物进行干燥处理，得到所述除氯碱渣混合物。
进一步地，所述混合材料为粉煤灰、粒化高炉矿渣微粉和石灰石粉中的一种以上。
所述无机粉体保水剂的制备方法包括如下步骤：将所述除氯碱渣混合物与混合材料按所述质量百分比混合后，经粉磨设备粉磨处理至0.30mm筛余小于10wt％的混合粉体，得到所述无机粉体保水剂。
所述无机粉体保水剂在砂浆中的使用方法是取代砂浆中的胶凝材料，取代量为砂浆中总的胶凝材料的5wt％～30wt％。
所述无机粉体保水剂在混凝土中的使用方法是取代混凝土中的胶凝材料，取代量为混凝土中总的胶凝材料的3wt％～20wt％。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明所使用的原材料和设备易于得到，实施方便，且生产能耗低，经济环保。
(2)本发明制备的无机粉体保水剂使用方便，能均匀掺入到砂浆和混凝土当中。
(3)本发明的方法能有效提高砂浆保水性和显著改善混凝土收缩性能，且较现有有机保水剂具有价格优势。
(4)本发明制备的无机粉体保水剂，不仅能利用大量碱渣，有效缓解碱渣的环境污染问题，还能减少水泥用量，具有极高环保价值。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
采用以下步骤制备除氯碱渣混合物：
1)将返砂返石经破碎、粉磨成返砂返石粉，待用；
2)将返砂返石粉、碱渣和水混合均匀后得到返砂返石粉、碱渣和水的混合物，将返砂返石粉、碱渣和水的混合物进行脱水处理，脱水后含水率为88％，得到氯离子含量为混合物中固体总质量0.7wt％的除氯碱渣混合物；
3)将所述的氯离子含量为混合物中固体总质量0.7wt％的除氯碱渣混合物进行干燥处理，得到所述除氯碱渣混合物；
4)将制得的除氯碱渣混合物与粒化高炉矿渣微粉按80wt％：20wt％的质量百分比混合后，加入球磨机中，粉磨处理成0.30mm筛余为8wt％的粉体，得到无机粉体保水剂。
实施例2
采用以下步骤制备除氯碱渣混合物：
1)将返砂返石经破碎、粉磨成返砂返石粉，待用；
2)将返砂返石粉、碱渣和水混合均匀后得到返砂返石粉、碱渣和水的混合物，将返砂返石粉、碱渣和水的混合物进行脱水处理，脱水后含水率为83％，得到氯离子含量为混合物中固体总质量0.2wt％的除氯碱渣混合物；
3)将所述的氯离子含量为混合物中固体总质量0.2wt％的除氯碱渣混合物进行干燥处理，得到所述除氯碱渣混合物；
4)将制得的除氯碱渣混合物与石灰石粉按60wt％：40wt％的质量百分比混合后，加入球磨机中，粉磨处理成0.30mm筛余为6wt％的粉体，得到无机粉体保水剂。
实施例3
采用以下步骤制备除氯碱渣混合物：
1)将返砂返石经破碎、粉磨成返砂返石粉，待用；
2)将返砂返石粉、碱渣和水混合均匀后得到返砂返石粉、碱渣和水的混合物，将返砂返石粉、碱渣和水的混合物进行脱水处理，脱水后含水率为85％，得到氯离子含量为混合物中固体总质量0.4wt％的除氯碱渣混合物；
3)将所述的氯离子含量为混合物中固体总质量0.4wt％的除氯碱渣混合物进行干燥处理，得到所述除氯碱渣混合物；
4)将制得的除氯碱渣混合物与粉煤灰以及粒化高炉矿渣微粉按60wt％：30wt％:10wt％的质量百分比混合后，加入球磨机中，粉磨处理成0.30mm筛余为7wt％的粉体，得到无机粉体保水剂。
实施例4
采用以下步骤制备除氯碱渣混合物：
1)将返砂返石经破碎、粉磨成返砂返石粉，待用；
2)将返砂返石粉、碱渣和水混合均匀后得到返砂返石粉、碱渣和水的混合物，将返砂返石粉、碱渣和水的混合物进行脱水处理，脱水后含水率为86％，得到氯离子含量为混合物中固体总质量0.6wt％的除氯碱渣混合物；
3)将所述的氯离子含量为混合物中固体总质量0.6wt％的除氯碱渣混合物进行干燥处理，得到所述除氯碱渣混合物；
4)将制得的除氯碱渣混合物与粉煤灰以及粒化高炉矿渣微粉按60wt％：20wt％:20wt％的质量百分比混合后，加入球磨机中，粉磨处理成0.30mm筛余为5wt％的粉体，得到0.30mm筛余为5wt％的无机粉体保水剂。
实施例5
采用以下步骤制备除氯碱渣混合物：
1)将返砂返石经破碎、粉磨成返砂返石粉，待用；
2)将返砂返石粉、碱渣和水混合均匀后得到返砂返石粉、碱渣和水的混合物，将返砂返石粉、碱渣和水的混合物进行脱水处理，脱水后含水率为87％，得到氯离子含量为混合物中固体总质量0.5wt％的除氯碱渣混合物；
3)将所述的氯离子含量为混合物中固体总质量0.5wt％的除氯碱渣混合物进行干燥处理，得到所述除氯碱渣混合物；
4)将制得的除氯碱渣混合物与粉煤灰以及石灰石粉按60wt％：20wt％:20wt％的质量百分比混合后，加入球磨机中，粉磨处理成0.30mm筛余为7wt％的粉体，得到无机粉体保水剂。
将实施例1～5中制得的无机粉体保水剂分别掺加到配合比如表1的砂浆中。
表1砂浆配合比
其中，当无机粉体保水剂掺入砂浆时，无机粉体保水剂的掺量平均分为两部分，分别取代砂浆中的粉煤灰和粒化高炉矿渣微粉的量，得到掺加所述无机粉体保水剂的砂浆，掺入所述无机粉体保水剂的砂浆的保水性见表2。
表2掺加所述无机粉体保水剂的砂浆的保水性
由表2可知，掺加所述无机粉体保水剂后，砂浆的保水性提高至91％以上。
将实施例1～5中制得的无机粉体保水剂分别掺加到配合比如表3的混凝土中。
表3混凝土配合比
其中，当无机粉体保水剂掺入混凝土中时，无机粉体保水剂的掺量取代粉煤灰的量，得到掺入所述无机粉体保水剂的混凝土，掺入所述无机粉体保水剂的混凝土的24h自收缩率见表4。
表4掺入所述无机粉体保水剂混凝土的24h自收缩率
实施例编号 掺量(wt％) 24h自收缩(10-6)
空白 — 56.3
1 3 47.2
2 10 34.5
3 10 33.3
4 20 28.0
5 15 30.8
由表4可知，掺加所述无机粉体保水剂后，混凝土的收缩率明显下降，而且掺量越大越明显。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、取代、组合及简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无机粉体保水剂，其特征在于，由以下物质按所述质量百分比组成：
除氯碱渣混合物 60 ~ 80
混合材料 20 ~ 40。
2.根据权利要求1所述的一种无机粉体保水剂，其特征在于，所述除氯碱渣混合物由以下步骤制备得到：
1）将返砂返石经破碎、粉磨成返砂返石粉，待用；
2）将返砂返石粉、碱渣和水混合均匀后得到返砂返石粉、碱渣和水的混合物，将返砂返石粉、碱渣和水的混合物进行脱水处理，得到氯离子含量低于混合物中固体总质量1.0wt%的除氯碱渣混合物；
3）将所述的氯离子含量低于混合物中固体总质量1.0wt%的除氯碱渣混合物进行干燥处理，得到所述除氯碱渣混合物。
3.根据权利要求1所述的一种无机粉体保水剂，其特征在于，所述混合材料为粉煤灰、粒化高炉矿渣微粉和石灰石粉中的一种以上。
4.制备权利要求1所述的一种无机粉体保水剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述除氯碱渣混合物与混合材料按所述质量百分比混合后，加入粉磨设备中，经粉磨处理至0.30mm筛余小于10wt%的混合粉体，得到所述无机粉体保水剂。
5.权利要求1所述的无机粉体保水剂在砂浆中的使用方法是取代砂浆中的胶凝材料，取代量为砂浆中总的胶凝材料的5wt% ~ 30wt%。
6.权利要求1所述的无机粉体保水剂在混凝土中的使用方法是取代混凝土中的胶凝材料，取代量为混凝土中总的胶凝材料的3wt%~20wt%。
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