CN107986657B - 一种混凝土用活性石粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一种混凝土用活性石粉及其制备方法，属于混凝土领域。本发明要解决的技术问题是提供一种高活性、低成本的改性石灰，用于普通混凝土掺合料。一种混凝土用活性石粉，其由以下重量份的原料制得：普通石粉100份、活性改性剂5～25份。本发明通过硅类活性改性剂对多种常用石粉进行改性，所得活性石粉的活性指数可以达到Ⅱ级粉煤灰的标准，提高了石粉的利用价值，还极大降低了石粉的堆积问题；其处理工艺简单，对待处理石粉适应性好，改性处理后石粉活性高，利于工业化生产。

Description

一种混凝土用活性石粉及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土领域，具体涉及一种混凝土用活性石粉及其制备方法。
背景技术
国家标准对拌制混凝土中石粉含量做了严格的限制，含量过多的石粉对混凝土的性能有着不利的影响，主要因为石粉一般都是惰性的，无法与水泥发生反应形成具有胶凝性的凝胶，它在混凝土中只能起到惰性填料及发挥滚珠作用。目前从生产机制砂的统计情况来看，未经处理的机制砂石粉含量一般约为10％～15％，远远大于规范的要求，多余的石粉，要通过筛分和水洗的方式来除去，大规模的石粉堆积，数量不断增加，对环境的污染会越来越严重。
磨细石粉直接掺入混凝土中，对混凝土的工作性会有一定的影响，对后期强度没有作用，但是因为成本低廉，又可以废物利用，所以现在低强度等级混凝土的生产和研究较多。将石粉直接掺入混凝土中拌合混凝土虽然简单易行，但掺量受制于国标规定，而且石粉对混凝土和易性影响及后期强度的贡献没有贡献。
为了增加石粉在混凝土中的应用，发明专利CN103524062A公开了一种用于混凝土改性石灰石粉，该石灰石粉是由下述重量份的原料制得：石灰石80-90、甲基丙烯酸异丁酯0.5-0.8、消石灰1～2、聚丙烯纤维2～4、明矾1～2、甲酸钙0.2～0.4，硅烷偶联剂KH5501.2～1.5，粉煤灰5～8，马来酸二辛酯0.6～0.8、丁苯乳胶1～2、改性玉石粉15～18；其仅适用于石灰石石粉的改性，且原料组分十分复杂，因而其制备方法包括闪烧、酸洗、pH调节、研磨、高速捏和等复杂过程，不利于应用于工业生产，所得石粉应用于低强度加气砖。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性石粉，该改性石粉活性高，可应用于普通混凝土掺合料，其原料可采用多种常用石粉，极大降低了石粉的堆积问题，其制备工艺适应性强、操作简单、成本低廉。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供了一种混凝土用活性石粉，其由以下重量份的原料制得：普通石粉100份、活性改性剂5～25份；所述活性改性剂A由以下方法制备得到：按正硅酸乙酯与乙醇-水-氨水溶液的质量比为1～2：2～12，将正硅酸乙酯分散于乙醇-水-氨水溶液中，搅拌至溶液由无色透明变为浑浊，出现大量的絮状物即得；所述活性改性剂B由以下方法制备得到：按硅酸钠与水的质量比为1～2：3～5，将硅酸钠分散于水中，搅拌至固体完全溶解即得；所述活性改性剂C由以下方法制备得到：按硅溶胶与水的质量比为1～3：0～6，将硅溶胶溶解于水中即得。其中，上述所述的混凝土用活性石粉中，所述普通石粉为玄武岩石粉、花岗岩石粉、石灰石石粉、砂板岩石粉中的至少一种。
其中，上述所述的混凝土用活性石粉中，在制备活性改性剂A时，所述乙醇-水-氨水溶液由以下方法配制得到：将水与乙醇按质量比为1：7～11配制为溶液，边搅拌边加入氨水，调节溶液pH值至7～8，即得。
其中，上述所述的混凝土用活性石粉中，在制备活性改性剂A时，所述搅拌的速度为200～500rmp，温度为20～60℃。
其中，上述所述的混凝土用活性石粉中，在制备活性改性剂B时，所述搅拌的速度为200～500rmp。
本发明还提供了上述所述的混凝土用活性石粉的制备方法，该方法包括以下步骤：
向普通石粉中边搅拌边加入活性改性剂，加入完毕，继续搅拌至改性完全，出料、烘干即得混凝土用活性石粉。
其中，上述所述的混凝土用活性石粉的制备方法中，所述活性改性剂的加入速度为5～100mL/min。
其中，上述所述的混凝土用活性石粉的制备方法中，所述改性完全的时间为20～40min。
其中，上述所述的混凝土用活性石粉的制备方法中，所述搅拌的速度为1500～2500rmp。
本发明的有益效果是：
本发明通过硅类活性改性剂对多种常用石粉进行改性，获得了一种混凝土用活性石粉，其活性指数可以达到Ⅱ级粉煤灰的标准，可代替水电工程构筑物混凝土中的Ⅱ级粉煤灰，提高了石粉的利用价值，还极大降低了石粉的堆积问题；其处理工艺简单，对待处理石粉适应性好，改性处理后石粉活性高，利于工业化生产。
具体实施方式
具体的，一种混凝土用活性石粉，其由以下重量份的原料制得：普通石粉100份、活性改性剂5～25份；所述活性改性剂为活性改性剂A、活性改性剂B、活性改性剂C中的至少一种；所述活性改性剂A由以下方法制备得到：按正硅酸乙酯与乙醇-水-氨水溶液的质量比为1～2：2～12，将正硅酸乙酯分散于乙醇-水-氨水溶液中，搅拌至溶液由无色透明变为浑浊，出现大量的絮状物即得；所述活性改性剂B由以下方法制备得到：按硅酸钠与水的质量比为1～2：3～5，将硅酸钠分散于水中，搅拌至固体完全溶解即得；所述活性改性剂C由以下方法制备得到：按硅溶胶与水的质量比为1～3：0～6，将硅溶胶溶解于水中即得。
本发明通过对普通石粉进行表面改性，获得了一种高活性的混凝土用活性石粉；对于活性改性剂A，本发明先按正硅酸乙酯与乙醇-水-氨水溶液的质量比为1～2：2～12，将正硅酸乙酯分散于乙醇-水-氨水溶液中，进行一定程度的预水解形成一个中间体混合物(主要成分为：硅酸和硅酸低聚物)，即为活性改性剂A，然后再与石粉混合均匀，中间体附着在石粉颗粒表面进行改性，相当于微区化学沉积；对于活性改性剂B，钠离子在硅酸根的作用下可与石粉表面的钙镁离子发生交换，通过这样的作用进行表面改性；对于活性改性剂C，硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液，其本身是一种胶粘剂，将其分散附着在石粉表面，石粉表面暴露的硅溶胶在水泥碱性作用下会形成桥接。三个改性剂改性的作用均为表面改性，但是细节机理有一定不同：活性改性剂A：需要溶剂做预水解和分散的载体；活性改性剂B和C：通过控制硅酸钠溶液或硅溶胶的浓度的浓度，防止在加入石粉的时候，石粉粘连成团，成团区域改性剂浓度很大，而其他区域石粉基本无法接触改性剂。
本发明混凝土用活性石粉的原料可采用多种常用石粉，如玄武岩石粉、花岗岩石粉、石灰石石粉、砂板岩石粉中的至少一种，提高了石粉的利用价值，还极大降低了石粉的堆积问题。
其中，上述所述的混凝土用活性石粉中，在制备活性改性剂A时，所述乙醇-水-氨水溶液由以下方法配制得到：将水与乙醇按质量比为1：7～11配制为溶液，边搅拌边加入氨水，调节溶液pH值至7～8，即得。
为了加速反应，节约时间，在制备活性改性剂A时，本发明控制搅拌的速度为200～500rmp，温度为20～60℃；为了加速溶解，节约时间，在制备活性改性剂B时，本发明控制搅拌的速度为200～500rmp；一般搅拌时间为10～30min，即可将硅酸钠溶解完全。
本发明还提供了上述所述的混凝土用活性石粉的制备方法，该方法包括以下步骤：
向普通石粉中边搅拌边加入活性改性剂，加入完毕，继续搅拌至改性完全，出料、烘干即得混凝土用活性石粉。
制备混凝土用活性石粉时，一般在高速搅拌机中进行；为了保证混合均匀，使普通石粉与活性改性剂充分反应，本发明控制加入活性改性剂时的搅拌速度为1500～2500rmp，并在加入完毕后，继续仍以1500～2500rmp的速度搅拌20～40min，使改性完全。，
上述方法中，控制加入活性改性剂的速度为5～100mL/min，防止飞溅；加完后，将反应体系密封，防止飞溅。
下面通过试验例和实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例活性改性剂由以下方法制备得到：
(1)、将水与乙醇按质量比为1：9配制为溶液，边搅拌边加入氨水，调节溶液pH为7，得乙醇-水-氨水溶液；
(2)、按正硅酸乙酯与上述乙醇-水-氨水溶液的质量比为1：4，将正硅酸乙酯慢速加入乙醇-水-氨水溶液中，控制反应温度30℃，以350rmp的速度搅拌至溶液由无色透明变为浑浊，出现大量的絮状物，即可停止，得活性改性剂A。
本实施例混凝土用活性石粉由以下重量份的原料制得：
玄武岩石粉：100份，活性改性剂A：15份；
具体制备方法如下：
将100质量份玄武岩石粉置入高速搅拌机，在2000rmp搅拌速度下，将上述制备所得活性改性剂A通过计量装置加入玄武岩石粉中，加料速度为50mL/min，加毕继续搅拌40min，出料、烘干即得到混凝土用活性石粉。
实施例2
本实施例活性改性剂由以下方法制备得到：
按硅酸钠与水的质量比为1：3，将硅酸钠分散于水中，400rmp搅拌至固体完全溶解，得到性改性剂B。
本实施例混凝土用活性石粉由以下重量份的原料制得：
花岗岩石粉：100份，活性改性剂B：20份；
具体制备方法如下：
将100质量份花岗岩石粉置入高速搅拌机，在2000rmp搅拌速度下，将上述制备所得活性改性剂B通过计量装置加入花岗岩石粉中，加料速度为25mL/min，加毕继续搅拌40min，出料、烘干即得到混凝土用活性石粉。
实施例3
本实施例活性改性剂由以下方法制备得到：
按硅溶胶与水的质量比为2：1，将硅溶胶溶解于水中，即得活性改性剂C。
本实施例混凝土用活性石粉由以下重量份的原料制得：
石灰石粉：50份，砂板岩石粉：50份，活性改性剂C：12份；
具体制备方法如下：
将50质量份石灰石粉、50质量份砂板岩石粉置入高速搅拌机，在2000rmp搅拌速度下，将上述制备所得活性改性剂C通过计量装置加入石粉中，加料速度为5mL/min，加毕继续搅拌40min，出料、烘干即得到混凝土用活性石粉。
本发明通过对多种常用石粉进行改性，获得了混凝土用活性石粉，其活性指数可以达到Ⅱ级粉煤灰的标准，在水电工程构筑物混凝土中可以替代Ⅱ级粉煤灰。

Claims (4)

1.混凝土用活性石粉，其特征在于：由以下重量份的原料制得：普通石粉100份、活性改性剂5~25份；所述活性改性剂由以下方法制备得到：按正硅酸乙酯与乙醇-水-氨水溶液的质量比为1~2：2~12，将正硅酸乙酯分散于乙醇-水-氨水溶液中，搅拌至溶液由无色透明变为浑浊，出现大量的絮状物即得；
所述混凝土用活性石粉的制备方法包括以下步骤：向普通石粉中边搅拌边加入活性改性剂，加入完毕，继续搅拌至改性完全，出料、烘干即得混凝土用活性石粉；其中，所述活性改性剂的加入速度为5~100mL/min；所述改性完全的时间为20~40min；所述搅拌的速度为1500~2500rmp。
2.根据权利要求1所述的混凝土用活性石粉，其特征在于：所述普通石粉为玄武岩石粉、花岗岩石粉、石灰石石粉、砂板岩石粉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的混凝土用活性石粉，其特征在于：在制备活性改性剂时，所述乙醇-水-氨水溶液由以下方法配制得到：将水与乙醇按质量比为1：7~11配制为溶液，边搅拌边加入氨水，调节溶液pH值至7～8即得。
4.根据权利要求1所述的混凝土用活性石粉，其特征在于：在制备活性改性剂时，所述搅拌的速度为200～500rmp，温度为20~60℃。
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