CN108002728A - 一种橡胶粉掺杂改性矿渣微粉混凝土的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种橡胶粉掺杂改性矿渣微粉混凝土的制备方法，本发明中矿渣、煤矸石在热力与化学的双重激发下，促进胶凝物质的生成，使物料具有较高的火山灰活性；废旧橡胶粉经表面刻蚀、改性处理后，提高橡胶颗粒表面粗糙度，有效提高胶粉与水泥基体的结合能力，此外矿渣物料经研磨、活化后，粉料更加细化，可填充在橡胶粉与水泥浆的空隙内，同时提高了矿渣与橡胶粉、水泥砂浆的相容性，使三者之间连接更加紧密，在水泥颗粒间起到“润滑剂”作用，从而增大了砂浆的流动度，材料在受到外界荷载作用时，废旧胶粉和水泥基协同作用分担受力，增强材料的弹韧性。

Description

一种橡胶粉掺杂改性矿渣微粉混凝土的制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种橡胶粉掺杂改性矿渣微粉混凝土的制备方法。
背景技术
矿渣微粉是将粒化水淬高炉矿渣经过粉磨后达到规定细度的一种粉体材料。在水泥与混凝土中的应用，既可作为水泥的混合材，也可作为混凝土的掺合料。在矿渣硅酸盐水泥生产过程中，水泥熟料与矿渣是在一起混磨的，而矿渣的易磨性比水泥熟料差，颗粒较粗，其潜在活性难以发挥，因此矿渣硅酸盐水泥的早期强度较低，并且容易产生泌水现象。现在已开始应用将水泥熟料与矿渣分磨的技术来生产矿渣硅酸盐水泥。
刚性过大而弹韧性不足、变形能力差是目前普通混凝土存在的问题之一，为了提高普通水泥混凝土的弹韧性，改善其路用性能，同时利用日益增多的废旧橡胶使其变废为宝。橡胶颗粒对水泥砂浆的韧性、降噪性能有很好的改善，但是常规的橡胶粉掺入方式只是简单的物理拌和，从而导致了复合材料的抗压和抗折强度大幅度下降。
发明内容
本发明提供了一种橡胶粉掺杂改性矿渣微粉混凝土的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种橡胶粉掺杂改性矿渣微粉混凝土的制备方法，首先对高炉矿渣、煤矸石进行化学/热力复合激发处理，经研磨、偶联剂活化处理后，与表面改性处理后的橡胶粉混合，掺入水泥砂浆中，制备得到矿渣微粉混凝土。
所述煤矸石的比表面积在3000-4000cm2/g。
具体步骤如下：
（1）复合激发处理：
将32-46份高炉矿渣、18-26份煤矸石、4-6份CaO与7-10份脱硫石膏加入到行星式球磨机内，添加适量水常温下湿磨5-15分钟，浆状混合料置于100℃烘箱内烘干6-9小时，然后将混合料高温烧结，冷却至55-75℃时，取出得到活性物料；
（2）研磨、活化：
将步骤（1）活性物料快速送入立式磨机粉磨10-20分钟后，加入2-5份助磨剂继续研磨20-45分钟后，将13-24份2-5%的硅烷偶联剂均匀喷洒至粉料表面，再送入磨机内继续粉磨，微粉比表面积提升至500m2/kg以上，干燥备用；
（3）橡胶粉的表面改性处理：
首先使用浓盐酸溶液对废旧橡胶粉进行表面刻蚀处理后，再用清水清洗，除去表面杂质后干燥，再按照1:8-10的固液比，将橡胶粉浸润在活化改性剂中，于60-80℃下活化10-20分钟，取出冷却至室温，静置35-55分钟后，过滤、乙醇洗涤、干燥，得到表面改性橡胶粉；
（4）将步骤（2）物料按10-20%的比例掺量加入到水泥砂浆中，再加入6-10%的步骤（3）橡胶粉，得到矿渣微粉混凝土材料。
其中，所述步骤（1）高温烧结处理是将混合料置于700℃马弗炉内保温4-6小时。
其中，所述助磨剂包括三乙醇胺、乙二醇、丙三醇、二甘醇或辛醇中的一种或多种组合。
其中，所述步骤（3）活化改性剂是指钛酸四丁酯乙醇溶液、硅烷偶联剂乙醇溶液或铝锆偶联剂溶液，溶液浓度在0.5-3%。
本发明有益效果如下：
本发明中经过高温煅烧，矿渣、煤矸石受热激发，破坏其原有晶体结构，内部化学键Si-O，Al-O打开，使矿渣结构重构，煤矸石玻璃网状结构发生破解，在激发剂的作用下，与CaO发生固相反应，生成具有水硬性活性的新物质，在热力与化学的双重激发下，促进胶凝物质的生成，使物料具有较高的火山灰活性；废旧橡胶粉经表面刻蚀、改性处理后，提高橡胶颗粒表面粗糙度，利用界面桥接的原理，有效提高胶粉与水泥基体的结合能力，但其颗粒形状不规则，表面与水泥浆体之间有空隙，连接不够紧密，而本发明中添加研磨、活化后的矿渣物料，粉料更加细化，填充在橡胶粉与水泥浆的空隙内，弥补了这一不足，同时提高了矿渣与橡胶粉、水泥砂浆的相容性，使三者之间连接更加紧密，提高混凝土材料的致密性；激发、活化后的煤矸石-矿渣微粉在水泥颗粒间起到“润滑剂”作用，降低水泥颗粒彼此间发生相对滑移时的摩擦阻力，从而增大了砂浆的流动度，增强和易性，材料在受到外界荷载作用时，废旧胶粉和水泥基协同作用分担受力，增强材料的弹韧性。
具体实施方式
一种橡胶粉掺杂改性矿渣微粉混凝土的制备方法，首先对高炉矿渣、煤矸石进行化学/热力复合激发处理，经研磨、偶联剂活化处理后，与表面改性处理后的橡胶粉混合，掺入水泥砂浆中，制备得到矿渣微粉混凝土。
所述煤矸石的比表面积在3000-4000cm2/g。
具体步骤如下：
（1）复合激发处理：
将46份高炉矿渣、26份煤矸石、6份CaO与8份脱硫石膏加入到行星式球磨机内，添加适量水常温下湿磨10分钟，浆状混合料置于100℃烘箱内烘干8小时，然后将混合料高温烧结，置于700℃马弗炉内保温5小时，冷却至65℃时，取出得到活性物料；
（2）研磨、活化：
将步骤（1）活性物料快速送入立式磨机粉磨15分钟后，加入3份三乙醇胺继续研磨35分钟后，将20份2%的硅烷偶联剂均匀喷洒至粉料表面，再送入磨机内继续粉磨，微粉比表面积提升至500m2/kg以上，干燥备用；
（3）橡胶粉的表面改性处理：
首先使用浓盐酸溶液对橡胶粉进行表面刻蚀处理后，再用清水清洗，除去表面杂质后干燥，再按照1:10的固液比，将橡胶粉浸润在0.5%的硅烷偶联剂乙醇溶液中，于65℃下活化15分钟，取出冷却至室温，静置45分钟后，过滤、乙醇洗涤、干燥，得到表面改性橡胶粉；
（4）将步骤（2）物料按15%的比例掺量加入到水泥砂浆中，再加入8%的步骤（3）橡胶粉，得到矿渣微粉混凝土材料。

Claims (6)

1.一种橡胶粉掺杂改性矿渣微粉混凝土的制备方法，其特征在于，首先对高炉矿渣、煤矸石进行化学/热力复合激发处理，经研磨、偶联剂活化处理后，与表面改性处理后的橡胶粉混合，掺入水泥砂浆中，制备得到矿渣微粉混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种橡胶粉掺杂改性矿渣微粉混凝土的制备方法，其特征在于，所述煤矸石的比表面积在3000-4000cm2/g。
3.根据权利要求1所述的一种橡胶粉掺杂改性矿渣微粉混凝土的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）复合激发处理：
将32-46份高炉矿渣、18-26份煤矸石、4-6份CaO与7-10份脱硫石膏加入到行星式球磨机内，添加适量水常温下湿磨5-15分钟，浆状混合料置于100℃烘箱内烘干6-9小时，然后将混合料高温烧结，冷却至55-75℃时，取出得到活性物料；
（2）研磨、活化：
将步骤（1）活性物料快速送入立式磨机粉磨10-20分钟后，加入2-5份助磨剂继续研磨20-45分钟后，将13-24份2-5%的硅烷偶联剂均匀喷洒至粉料表面，再送入磨机内继续粉磨，微粉比表面积提升至500m2/kg以上，干燥备用；
（3）橡胶粉的表面改性处理：
首先使用浓盐酸溶液对废旧橡胶粉进行表面刻蚀处理后，再用清水清洗，除去表面杂质后干燥，再按照1:8-10的固液比，将橡胶粉浸润在活化改性剂中，于60-80℃下活化10-20分钟，取出冷却至室温，静置35-55分钟后，过滤、乙醇洗涤、干燥，得到表面改性橡胶粉；
（4）将步骤（2）物料按10-20%的比例掺量加入到水泥砂浆中，再加入6-10%的步骤（3）橡胶粉，得到矿渣微粉混凝土材料。
4.根据权利要求3所述的一种橡胶粉掺杂改性矿渣微粉混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）高温烧结处理是将混合料置于700℃马弗炉内保温4-6小时。
5.根据权利要求3所述的一种橡胶粉掺杂改性矿渣微粉混凝土的制备方法，其特征在于，所述助磨剂包括三乙醇胺、乙二醇、丙三醇、二甘醇或辛醇中的一种或多种组合。
6.根据权利要求3所述的一种橡胶粉掺杂改性矿渣微粉混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）活化改性剂是指钛酸四丁酯乙醇溶液、硅烷偶联剂乙醇溶液或铝锆偶联剂溶液，溶液浓度在0.5-3%。
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