CN109081626A - 一种混凝土外加剂、制备方法、使用方法及应用 - Google Patents

一种混凝土外加剂、制备方法、使用方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混凝土外加剂，原料组成及质量百分比如下：赤泥：粉煤灰：硅灰：葡萄糖酸钠：减水剂=1~10份：0.5~10份：0.5~10份：0.5~5份：0.5~10份。克服了传统的早强剂使用后造成的混凝土收缩开裂问题，保证了工程质量，同时由于大量工业废渣的使用降低了早强剂的生产成本，便于市场的推广。（2）本发明的外加剂改善了传统减水剂使用带来的离析问题及流动性损失问题，降低了生产成本。（3）本发明的外加剂兼具早强和减水的双重作用，解决了不同外加剂相容性的问题，降低了混凝土工程的成本。

Description

一种混凝土外加剂、制备方法、使用方法及应用
技术领域
本发明涉及一种混凝土外加剂，尤其涉及一种用工业废渣制备混凝土外加剂、制备方法、使用方法及应用。
背景技术
赤泥是铝工业生产过程中产生的固体废弃物，根据矿石品位及工艺方法的不同，每生产一吨氧化铝，将产生1~2吨赤泥。随着铝工业的发展，2017年全球氧化铝产量约13050万吨，我国是铝工业大国，2017年氧化铝产量约为6901.7万吨。由于赤泥排放量大，大量的赤泥得不到充分的利用，只能依靠堆场堆放，占用大量的土地，对环境造成污染，特别是对地下水造成渗透污染。近年来，赤泥的有效利用率仅为15%左右，急需对赤泥进行多渠道、大数量的资源化利用。
赤泥按氧化铝的生产工艺不同分为拜耳法赤泥、烧结法赤泥、联合法赤泥，其化学成分如图1所示是有所不同的。
随着我国城市建设的发展，与混凝土相关的各个方面都得到了快速的提高，尤其是在混凝土外加剂方面取得了长足的进步，一个混凝土工程的好坏主要决定于混凝土的早期强度、28天龄期强度。当进行道路修复工程，抗灾抢险工程，冬季施工及装配式预制构件生产时，都需要提高其早期强度，以达到工程需求。而随着现代建筑建设高度越来越高，大跨桥梁越来越多，对高强混凝土的需求也日益增多。而单纯的调节混凝土的配合比，会带来一系列的问题，会影响混凝土的耐久性、保塑性、流动性、经济性等。因此，目前提高混凝土早期强度的方法主要是添加早强剂，提高28天龄期强度的的方法是添加减水剂，但是提高的幅度有限。
早强剂是指提高混凝土的早期强度，对后期强度无影响的外加剂，目前主要为无机盐类、有机物类、无机物类和有机盐类复合三种类型，从制备的角度看原材料成本高，生产工艺复杂，具有不同程度的环境污染问题，从作用机理看，其主要机理就是加快水化速度，但是在混凝土的水化过程中由于速率提高产生了混凝土的收缩和开裂问题，很难保证混凝土施工的质量。
减水剂是指在混凝土拌制过程中可以减少水的用量，提高水灰比的外加剂，起到节省水泥的作用。目前减水剂的使用广泛，主要分为聚羧酸减水剂、氨基磺酸盐减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂等。聚羧酸减水剂减水率高，但是价格昂贵，缓凝效果显著，严重的影响混凝土的早期强度。氨基磺酸盐减水剂较易引起混凝土的离析现象，混凝土塌落度不宜控制。萘系减水剂水泥安定性不良，生产原料短缺，价格较贵。脂肪族减水剂混凝土流动性损失较快。
因此，在混凝土制备过程中为了既达到混凝土早强效果，同时又兼具一定减水效果，通常来说就是进行简单的复合：即加入减水剂的同时，再加入早强剂，造成了混凝土工程成本的提高、不同外加剂缺点的扩大及造成了不同外加剂相容性的问题。为混凝土外加剂的生产提出了更高的要求。
发明内容
为了解决上述技术问题本发明提供一种混凝土外加剂、制备方法、使用方法及应用，目的是利用氧化铝工业的工业废渣—赤泥来制备，使其制作工艺简单，成本低廉，掺入量小，适用范围广，使其具有早强、减水、大量节省水泥的作用，达到提高赤泥利用率、保护环境的作用。
为达上述目的本发明一种混凝土外加剂，原料组成及质量百分比如下：赤泥：粉煤灰：硅灰：葡萄糖酸钠：减水剂=1~10份：0.5~10份：0.5~10份：0.5~5份：0.5~10份。
所述的减水剂为聚羧酸减水剂、氨基磺酸盐减水剂、萘系减水剂和脂肪族减水剂中的一种或几种。
所述的赤泥：粉煤灰：硅灰：葡萄糖酸钠：减水剂=4~7份：3~8份：3~8份：2~3份：3~7份。
所述的赤泥包括拜耳法赤泥、烧结法赤泥或联合法赤泥。
一种混凝土外加剂的制备方法，包括初步破碎、干燥、研磨、称重和混合料研磨；（1）初步破碎：首先将氧化铝工业废渣赤泥在破碎机中进行初步破碎达到球磨机进料尺寸要求；（2）干燥：将经过初步破碎的赤泥放入烘干机中以100℃-600℃烘干到额定温度后持温1~3个小时至恒重；（3）研磨：将烘干后的赤泥在球磨机中研磨至200目~400目，用0.045mm筛子过筛，过筛率达到70%~95%之间得到处理好的赤泥粉末；（4）称重：将研磨好的赤泥粉末、粉煤灰、硅灰、葡萄糖酸钠及减水剂进行称重；（5）混合料研磨：将称重后的各原料进行混合，混合后在放入球磨机中进行二次研磨，研磨至400目至800目，出料后包装即得。
所述的赤泥粉末、粉煤灰、硅灰、葡萄糖酸钠及减水剂进行称重精度要求达到0.1g。
所述的减水剂为聚羧酸减水剂、氨基磺酸盐减水剂、萘系减水剂和脂肪族减水剂中的一种。
一种混凝土外加剂的使用方法，在拌制混凝土时加入外加剂的质量为胶凝材料质量的0.5%~10%。
所述的胶凝材料为水泥与矿粉和/或粉煤灰混合。
一种混凝土外加剂的应用，混凝土外加剂作为早强剂或减水剂。
本发明的优点效果：（1）克服了传统的早强剂使用后造成的混凝土收缩开裂问题，保证了工程质量，同时由于大量工业废渣的使用降低了早强剂的生产成本，便于市场的推广。（2）本发明的外加剂改善了传统减水剂使用带来的离析问题及流动性损失问题，降低了生产成本。（3）本发明的外加剂兼具早强和减水的双重作用，解决了不同外加剂相容性的问题，降低了混凝土工程的成本。
附图说明
图1是不同工艺赤泥的化学成分。
图2为实施例1与对照组1的抗压强度对比图。
图3为实施例1与对照组1的劈裂抗拉强度对比图。
图4为实施例2与对照组2的抗压强度对比图。
图5为实施例2与对照组2的劈裂抗拉强度对比图。
图6为实施例3与对照组3的抗压强度对比图。
图7为实施例3与对照组3的劈裂抗拉强度对比图。
具体实施方式
本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例1~实施例3按C30配制混凝土，实施例4~实施例7按C40配制混凝土。
实施例1
本实施例以赤泥、粉煤灰、硅灰、葡萄糖酸钠、及聚羧酸减水剂经过活化处理得到混合料，在拌制混凝土过程中按胶凝材料质量比加入5%的混合料。
外加剂的各原料的质量如下：拜耳法赤泥5kg、粉煤灰5kg、硅灰0.5kg、葡萄糖酸钠1kg、聚羧酸减水剂0.5 kg。
一种混凝土外加剂的制备方法：（1）初步破碎：首先将氧化铝工业废渣赤泥在破碎机中进行初步破碎达到球磨机进料尺寸要求。（2）干燥：将经过初步破碎的赤泥放入烘干机中以100℃烘干到额定温度后持温3个小时至恒重。（3）研磨：将烘干后的赤泥在球磨机中研磨至400目，用0.045mm筛子过筛，过筛率要求达到95%，得到处理好的赤泥粉末。（4）称重：将研磨好的赤泥粉末、粉煤灰、硅灰及外加剂进行称重，精度要求达到0.1g。（5）混合料研磨：将称重后的各原料进行混合，混合后在放入球磨机中进行二次研磨，研磨至400目，出料后包装即得。
一种混凝土外加剂的使用方法，拌制混凝土时原料质量比如下：水泥24kg，矿粉8kg，粉煤灰5 kg，砂子84.5 kg，碎石97 kg，水17.5 kg，木钙0.78 kg，外加剂1.85 kg。
将水泥24kg，矿粉8 kg，粉煤灰5 kg，砂子84.5 kg，碎石97 kg和外加剂1.85 kg干料装入搅拌机中机械搅拌5min，加入水17.5 kg，加入木钙0.78 kg后，再机械搅拌5min，形成掺加外加剂的混凝土。
对照组1：原料质量比如下：水泥24kg，矿粉8 kg，粉煤灰5 kg，砂子84.5 kg，碎石97 kg，水17.5 kg，木钙0.78 kg。具体过程如下：将水泥24kg，矿粉8 kg，粉煤灰5 kg，砂子84.5 kg，碎石97 kg装入搅拌机中机械搅拌5min，加入水17.5 kg，加入木钙0.78 kg后，再机械搅拌5min，形成基准配合比下的混凝土。
将实施例1和对照组1所得的混凝土试块进行测试并进行性能对比，其性能均满足相应标准要求，性能对比见表1、图2和图3。
表1 实施例和对比例测试数据对比(MPa)
由表1、图2和图3可见，本发明提高了混凝土的1d、2d、3d短龄期强度；28d龄期混凝土的强度。
实施例2
本实施例以赤泥、粉煤灰、硅灰、葡萄糖酸钠、及萘系减水剂经过活化处理得到混合料，在拌制混凝土过程中按胶凝材料质量比加入1%的混合料。
外加剂的各原料的质量如下：拜耳法赤泥6kg、粉煤灰3kg、硅灰1kg、葡萄糖酸钠0.5kg、萘系减水剂2 kg。
一种混凝土外加剂的制备方法：（1）初步破碎：首先将氧化铝工业废渣赤泥在破碎机中进行初步破碎达到球磨机进料尺寸要求。（2）干燥：将经过初步破碎的赤泥放入烘干机中以600℃烘干到额定温度后持温1个小时至恒重。（3）研磨：将烘干后的赤泥在球磨机中研磨至200目，用0.045mm筛子过筛，过筛率要求达到70%，得到处理好的赤泥粉末。（4）称重：将研磨好的赤泥粉末、粉煤灰、硅灰及外加剂进行称重，精度要求达到0.1g。（5）混合料研磨：将称重后的各原料进行混合，混合后在放入球磨机中进行二次研磨，研磨至800目，出料后包装即得。
一种混凝土外加剂的使用方法，拌制混凝土时原料质量比如下：水泥24kg，矿粉8kg，粉煤灰5 kg，砂子84.5 kg，碎石97 kg，水17.5 kg，木钙0.78 kg，外加剂0.37 kg。
将水泥24kg，矿粉8 kg，粉煤灰5 kg，砂子84.5 kg，碎石97 kg和外加剂0.37 kg干料装入搅拌机中机械搅拌10min，加入水17.5 kg，加入木钙0.78 kg后，再机械搅拌5min，形成掺加外加剂的混凝土。
对照组2：原料质量比如下：水泥24kg，矿粉8 kg，粉煤灰5 kg，砂子84.5 kg，碎石97 kg，水17.5 kg，木钙0.78 kg。具体过程如下：将水泥24kg，矿粉8 kg，粉煤灰5 kg，砂子84.5 kg，碎石97 kg装入搅拌机中机械搅拌10min，加入水17.5 kg，加入木钙0.78 kg后，再机械搅拌5min，形成基准配合比下的混凝土。
将实施例2和对照组2所得的混凝土试块进行测试并进行性能对比，其性能均满足相应标准要求，性能对比见表2、图4和图5。
表2 实施例和对比例测试数据对比(MPa)
龄期 检测类别 实施例 对比例
1d 抗压强度 18.0 13.4
1d 劈裂抗拉强度 1.92 1.61
2d 抗压强度 34.0 20.6
2d 劈裂抗拉强度 3.35 2.37
3d 抗压强度 42.3 22.6
3d 劈裂抗拉强度 4.79 2.49
28d 抗压强度 53.1 31.4
28d 劈裂抗拉强度 5.89 3.36
由表2、图4和图5可见，本发明提高了混凝土的1d、2d、3d短龄期强度；28d龄期混凝土的强度。
实施例3
本实施例以赤泥、粉煤灰、硅灰、葡萄糖酸钠、及氨基磺酸盐减水剂经过活化处理得到混合料，在拌制混凝土过程中按胶凝材料质量比加入9%的混合料。
外加剂的各原料的质量如下：拜耳法赤泥7kg、粉煤灰2kg、硅灰1kg、葡萄糖酸钠0.5kg、氨基磺酸盐减水剂0.5 kg。
一种混凝土外加剂的制备方法：（1）初步破碎：首先将氧化铝工业废渣赤泥在破碎机中进行初步破碎达到球磨机进料尺寸要求。（2）干燥：将经过初步破碎的赤泥放入烘干机中以300℃烘干到额定温度后持温1.5个小时至恒重。（3）研磨：将烘干后的赤泥在球磨机中研磨至250目，用0.045mm筛子过筛，过筛率要求达到80%，得到处理好的赤泥粉末。（4）称重：将研磨好的赤泥粉末、粉煤灰、硅灰及外加剂进行称重，精度要求达到0.1g。（5）混合料研磨：将称重后的各原料进行混合，混合后在放入球磨机中进行二次研磨，研磨至500目，出料后包装即得。
一种混凝土外加剂的使用方法，拌制混凝土时原料质量比如下：水泥24kg，矿粉8kg，粉煤灰5 kg，砂子84.5 kg，碎石97 kg，水17.5 kg，木钙0.78 kg，外加剂3.33 kg。
将水泥24kg，矿粉8 kg，粉煤灰5 kg，砂子84.5 kg，碎石97 kg和外加剂3.33 kg干料装入搅拌机中机械搅拌8min，加入水17.5 kg，加入木钙0.78 kg后，再机械搅拌5min，形成掺加外加剂的混凝土。
对照组3：原料质量比如下：水泥24kg，矿粉8 kg，粉煤灰5 kg，砂子84.5 kg，碎石97 kg，水17.5 kg，木钙0.78 kg。具体过程如下：将水泥24kg，矿粉8 kg，粉煤灰5 kg，砂子84.5 kg，碎石97 kg装入搅拌机中机械搅拌8min，加入水17.5 kg，加入木钙0.78 kg后，再机械搅拌5min，形成基准配合比下的混凝土。
将实施例3和对照组3所得的混凝土试块进行测试并进行性能对比，其性能均满足相应标准要求，性能对比见表3、图6和图7。
表3 实施例和对比例测试数据对比(MPa)
龄期 检测类别 实施例 对比例
1d 抗压强度 16.0 13.4
1d 劈裂抗拉强度 1.62 1.61
2d 抗压强度 31.5 20.6
2d 劈裂抗拉强度 2.95 2.37
3d 抗压强度 39.3 22.6
3d 劈裂抗拉强度 4.19 2.49
28d 抗压强度 48.1 31.4
28d 劈裂抗拉强度 5.00 3.36
由表3、图6和图7可见，本发明提高了混凝土的1d、2d、3d短龄期强度；28d龄期混凝土的强度。
实施例4
本实施例以赤泥、粉煤灰、硅灰、葡萄糖酸钠、及聚羧酸减水剂经过活化处理得到混合料，在拌制混凝土过程中按胶凝材料质量比加入0.5%的混合料。
外加剂的各原料的质量如下：烧结法赤泥1kg、粉煤灰0.5kg、硅灰8kg、葡萄糖酸钠3kg、聚羧酸减水剂5 kg。
一种混凝土外加剂的制备方法：（1）初步破碎：首先将氧化铝工业废渣赤泥在破碎机中进行初步破碎达到球磨机进料尺寸要求。（2）干燥：将经过初步破碎的赤泥放入烘干机中以350℃烘干到额定温度后持温2.5个小时至恒重。（3）研磨：将烘干后的赤泥在球磨机中研磨至350目，用0.045mm筛子过筛，过筛率要求达到75%，得到处理好的赤泥粉末。（4）称重：将研磨好的赤泥粉末、粉煤灰、硅灰及外加剂进行称重，精度要求达到0.1g。（5）混合料研磨：将称重后的各原料进行混合，混合后在放入球磨机中进行二次研磨，研磨至550目，出料后包装即得。
一种混凝土外加剂的使用方法，拌制混凝土时原料质量比如下：水泥36kg，粉煤灰5 kg，砂子80.5 kg，碎石97 kg，水16.5 kg，木钙1.0 kg，外加剂0.205 kg。
将水泥36kg，粉煤灰5 kg，砂子80.5 kg，碎石97 kg和外加剂0.205 kg干料装入搅拌机中机械搅拌6min，加入水16.5 kg，加入木钙1.0kg后，再机械搅拌5min，形成掺加外加剂的混凝土。
对照组4：原料质量比如下：水泥36kg，粉煤灰5 kg，砂子80.5 kg，碎石97 kg，水16.5 kg，木钙1.0 kg。具体过程如下：将水泥36kg，粉煤灰5 kg，砂子80.5 kg，碎石97 kg装入搅拌机中机械搅拌8min，加入水16.5 kg，加入木钙1.0kg后，再机械搅拌5min，形成基准配合比下的混凝土。
将实施例4和对照组4所得的混凝土试块进行测试并进行性能对比，其性能均满足相应标准要求，性能对比见表4。
表4 实施例和对比例测试数据对比(MPa)
龄期 检测类别 实施例 对比例
1d 抗压强度 20.0 16.4
1d 劈裂抗拉强度 2.12 1.61
2d 抗压强度 35.5 24.6
2d 劈裂抗拉强度 3.65 2.47
3d 抗压强度 42.3 27.5
3d 劈裂抗拉强度 4.19 2.89
28d 抗压强度 59.6 40.3
28d 劈裂抗拉强度 6.03 4.11
由表4可见，本发明提高了混凝土的1d、2d、3d短龄期强度；28d龄期混凝土的强度。
实施例5
本实施例以赤泥、粉煤灰、硅灰、葡萄糖酸钠、及聚羧酸减水剂经过活化处理得到混合料，在拌制混凝土过程中按胶凝材料质量比加入10%的混合料。
外加剂的各原料的质量如下：联合法赤泥10kg、粉煤灰10kg、硅灰10kg、葡萄糖酸钠5kg、聚羧酸减水剂10 kg。
一种混凝土外加剂的制备方法：（1）初步破碎：首先将氧化铝工业废渣赤泥在破碎机中进行初步破碎达到球磨机进料尺寸要求。（2）干燥：将经过初步破碎的赤泥放入烘干机中以350℃烘干到额定温度后持温2.5个小时至恒重。（3）研磨：将烘干后的赤泥在球磨机中研磨至350目，用0.045mm筛子过筛，过筛率要求达到75%，得到处理好的赤泥粉末。（4）称重：将研磨好的赤泥粉末、粉煤灰、硅灰及外加剂进行称重，精度要求达到0.1g。（5）混合料研磨：将称重后的各原料进行混合，混合后在放入球磨机中进行二次研磨，研磨至550目，出料后包装即得。
一种混凝土外加剂的使用方法，拌制混凝土时原料质量比如下：水泥41kg，砂子80.5 kg，碎石97 kg，水16.5 kg，木钙1.0 kg，外加剂4.1 kg。
将水泥41kg，砂子80.5 kg，碎石97 kg和外加剂4.1kg干料装入搅拌机中机械搅拌7min，加入水16.5 kg，加入木钙1.0 kg后，再机械搅拌5min，形成掺加外加剂的混凝土。
对照组5：原料质量比如下：水泥41kg，砂子80.5 kg，碎石97 kg，水16.5 kg，木钙1.0 kg。具体过程如下：将水泥41kg，砂子80.5 kg，碎石97 kg装入搅拌机中机械搅拌7min，加入水16.5 kg，加入木钙1.0 kg后，再机械搅拌5min，形成基准配合比下的混凝土。
将实施例5和对照组5所得的混凝土试块进行测试并进行性能对比，其性能均满足相应标准要求，性能对比见表5。
表5 实施例和对比例测试数据对比(MPa)
龄期 检测类别 实施例 对比例
1d 抗压强度 22.0 16.2
1d 劈裂抗拉强度 2.32 1.66
2d 抗压强度 36.5 26.8
2d 劈裂抗拉强度 3.75 2.67
3d 抗压强度 44.3 28.6
3d 劈裂抗拉强度 4.49 2.85
28d 抗压强度 62.8 42.3
28d 劈裂抗拉强度 6.33 4.25
由表5可见，本发明提高了混凝土的1d、2d、3d短龄期强度；28d龄期混凝土的强度。
实施例6
本实施例以赤泥、粉煤灰、硅灰、葡萄糖酸钠、及萘系减水剂经过活化处理得到混合料，在拌制混凝土过程中按胶凝材料质量比加入2%的混合料。
外加剂的各原料的质量如下：联合法赤泥4kg、粉煤灰8kg、硅灰3kg、葡萄糖酸钠3kg、萘系减水剂7 kg。
一种混凝土外加剂的制备方法：（1）初步破碎：首先将氧化铝工业废渣赤泥在破碎机中进行初步破碎达到球磨机进料尺寸要求。（2）干燥：将经过初步破碎的赤泥放入烘干机中以350℃烘干到额定温度后持温2.5个小时至恒重。（3）研磨：将烘干后的赤泥在球磨机中研磨至350目，用0.045mm筛子过筛，过筛率要求达到85%，得到处理好的赤泥粉末。（4）称重：将研磨好的赤泥粉末、粉煤灰、硅灰及外加剂进行称重，精度要求达到0.1g。（5）混合料研磨：将称重后的各原料进行混合，混合后在放入球磨机中进行二次研磨，研磨至550目，出料后包装即得。
一种混凝土外加剂的使用方法，拌制混凝土时原料质量比如下：水泥41kg，砂子80.5 kg，碎石97 kg，水16.5 kg，木钙1.0 kg，外加剂0.82 kg。
将水泥41kg，砂子80.5 kg，碎石97 kg和外加剂0.82 kg干料装入搅拌机中机械搅拌7min，加入水16.5 kg，加入木钙1.0 kg后，再机械搅拌5min，形成掺加外加剂的混凝土。
对照组6：原料质量比如下：水泥41kg，砂子80.5 kg，碎石97 kg，水16.5 kg，木钙1.0 kg。具体过程如下：将水泥41kg，砂子80.5 kg，碎石97 kg装入搅拌机中机械搅拌7min，加入水16.5 kg，加入木钙1.0 kg后，再机械搅拌5min，形成基准配合比下的混凝土。
将实施例6和对照组6所得的混凝土试块进行测试并进行性能对比，其性能均满足相应标准要求，性能对比见表6。
表6 实施例和对比例测试数据对比(MPa)
龄期 检测类别 实施例 对比例
1d 抗压强度 21.2 16.2
1d 劈裂抗拉强度 2.22 1.66
2d 抗压强度 33.5 26.8
2d 劈裂抗拉强度 3.25 2.67
3d 抗压强度 41.3 28.6
3d 劈裂抗拉强度 4.29 2.85
28d 抗压强度 60.8 42.3
28d 劈裂抗拉强度 6.03 4.25
由表6可见，本发明提高了混凝土的1d、2d、3d短龄期强度；28d龄期混凝土的强度。
实施例7
本实施例以赤泥、粉煤灰、硅灰、葡萄糖酸钠、及氨基磺酸盐减水剂经过活化处理得到混合料，在拌制混凝土过程中按胶凝材料质量比加入8%的混合料。
外加剂的各原料的质量如下：拜耳法赤泥10kg、粉煤灰3kg、硅灰0.5kg、葡萄糖酸钠2kg、氨基磺酸盐减水剂3 kg。
一种混凝土外加剂的制备方法：（1）初步破碎：首先将氧化铝工业废渣赤泥在破碎机中进行初步破碎达到球磨机进料尺寸要求。（2）干燥：将经过初步破碎的赤泥放入烘干机中以350℃烘干到额定温度后持温2.5个小时至恒重。（3）研磨：将烘干后的赤泥在球磨机中研磨至350目，用0.045mm筛子过筛，过筛率要求达到85%，得到处理好的赤泥粉末。（4）称重：将研磨好的赤泥粉末、粉煤灰、硅灰及外加剂进行称重，精度要求达到0.1g。（5）混合料研磨：将称重后的各原料进行混合，混合后在放入球磨机中进行二次研磨，研磨至550目，出料后包装即得。
一种混凝土外加剂的使用方法，拌制混凝土时原料质量比如下：水泥33kg，矿粉8kg，砂子80.5 kg，碎石97 kg，水16.5 kg，木钙1.0kg，外加剂3.28 kg。
将水泥33kg，矿粉8 kg，砂子80.5 kg，碎石97 kg和外加剂3.28kg干料装入搅拌机中机械搅拌7min，加入水16.5 kg，加入木钙1.0kg后，再机械搅拌5min，形成掺加外加剂的混凝土。
对照组7：原料质量比如下：水泥33kg，矿粉8 kg，砂子80.5 kg，碎石97 kg，水16.5kg，木钙1.0 kg。具体过程如下：将水泥33kg，砂子80.5 kg，碎石97 kg装入搅拌机中机械搅拌7min，加入水16.5 kg，加入木钙1.0 kg后，再机械搅拌5min，形成基准配合比下的混凝土。
将实施例7和对照组7所得的混凝土试块进行测试并进行性能对比，其性能均满足相应标准要求，性能对比见表7。
表7 实施例和对比例测试数据对比(MPa)
龄期 检测类别 实施例 对比例
1d 抗压强度 30.2 14.2
1d 劈裂抗拉强度 3.21 1.58
2d 抗压强度 36.1 23.8
2d 劈裂抗拉强度 3.79 2.36
3d 抗压强度 42.3 26.6
3d 劈裂抗拉强度 4.34 2.55
28d 抗压强度 63.8 39.3
28d 劈裂抗拉强度 6.36 3.85
由表7可见，本发明提高了混凝土的1d、2d、3d短龄期强度；28d龄期混凝土的强度。
实施例8
一种混凝土外加剂的应用，混凝土外加剂作为早强剂使用。
实施例9
一种混凝土外加剂的应用，混凝土外加剂作为减水剂使用。
本发明的工作原理：
赤泥在破碎和研磨的过程中在机械力的作用下，被研磨成200目~400目粒径的粉末，使颗粒表面产生缺陷及网络中键产生断裂，有利于网络结构解体；同时比表面积增大，使赤泥与溶液之间的反应加速，反应程度提高，这些因素均使赤泥活性被激发。加之粉煤灰及硅灰粒径尺寸均超过300目，而且可以有效的改善混凝土的和易性，因此进一步的促进了赤泥的活化。本发明制备的混凝土外加剂能够改善混凝土的抗压强度及耐久性，节省水泥用量主要有两方面的原因。一方面，赤泥、粉煤灰、硅灰起到物理填充的作用，普通混凝土有较多孔隙，孔隙率较高，而掺赤泥后混凝土孔隙较小，孔隙率较低，因此掺加赤泥后能够提高混凝土的密实度，减小混凝土的孔隙率。另一方面，由于赤泥、粉煤灰和硅灰的火山灰特性，电镜图像中较大尺寸的板状C-H晶体减少，针状的C-S-H凝胶交错分布。混凝土中的水泥在水化过程中生成Ca(OH)2，与赤泥、粉煤灰、硅灰中的大量活性SiO2，Fe2O3，Al2O3进行二次水化反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，反应过程中消耗了生成的Ca(OH)2同时促进了进一步的水化反应，改善了界面的结构形态，混凝土的抗压强度及耐久性能得到了提高。
根据赤泥的化学成份及外加剂的成份具体的反应机理如下：
早强的反应机理如下：
Na2SO4+Ca(OH)2+2H2O→CaSO4.2H2O+2NaOH
3CaO.Al2O3+3CaSO4.2H2O+26H2O→3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O
强度提高的反应机理：
Al(OH)3+CaO+3CaSO4+29H2O→3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O
Na2CO3+Ca(OH)2→CaCO3+2NaOH
Na2O.nSiO2+Ca(OH)2+H2O→C-S-H+2NaOH
CaSO4.0.5H2O+1.5H2O→CaSO4.2H2O
本发明制备的外加剂适用于任何使用早强剂和减水剂的混凝土工程中。本发明的外加剂具有以下使用效果：（1）配制方法简单：制备外加剂的过程简单，有利于工业化生产和推广。（2）原材料成本低廉，赤泥作为氧化铝工业的生产废渣，对于氧化铝厂来说是企业负担，急需处理，因此，材料获得容易且费用极低。粉煤灰是电厂生产过程中产生的废料，同样价格低廉，容易获得。（3）早期强度高，1天龄期混凝土抗压强度达到目标强度的50%以上，2天龄期抗压强度达到目标强度的80%以上，3天龄期抗压强度达到目标强度的90%以上。28天龄期强度提高显著，提高率达到50%~80%，每立方米混凝土节省水泥用量约50Kg~150Kg。（4）具有减水的能力，减水率达到20%~80%，节约减水剂用量约20%~60%。（5）无毒副作用和良好的耐久性：本发明专利制备的外加剂配制的混凝土环境辐射满足国家标准，对土壤及地下水不会造成污染，且抗冻、抗渗、抗腐蚀效果好，耐久性强，对混凝土性能无碱集料反应的不良影响。（6）广泛的适用性：可适应各种类型水泥，并可与符合国家及行业标准的各种外加剂配合使用。（6）显著的经济效益、环境效益和社会效益：采用氧化铝工业废渣赤泥作为主要的原材料制备的外加剂配制的混凝土节省了大量的水泥，可以减缓由于生产水泥对不可再生资源的过快消耗并节省了大量的能源，并逐步消耗堆存的赤泥带来的环境污染。（7）本发明生产的外加剂可作为现有部分外加剂的替代品。

Claims (10)

1.一种混凝土外加剂，其特征在于原料组成及质量百分比如下：赤泥：粉煤灰：硅灰：葡萄糖酸钠：减水剂=1~10份：0.5~10份：0.5~10份：0.5~5份：0.5~10份。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土外加剂，其特征在于所述的减水剂为聚羧酸减水剂、氨基磺酸盐减水剂、萘系减水剂和脂肪族减水剂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种用工业废渣制备混凝土外加剂，其特征在于所述的赤泥：粉煤灰：硅灰：葡萄糖酸钠：减水剂=4~7份：3~8份：3~8份：2~3份：3~7份。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土外加剂，其特征在于所述的赤泥包括拜耳法赤泥、烧结法赤泥或联合法赤泥。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土外加剂的制备方法，其特征在于包括初步破碎、干燥、研磨、称重和混合料研磨；（1）初步破碎：首先将氧化铝工业废渣赤泥在破碎机中进行初步破碎达到球磨机进料尺寸要求；（2）干燥：将经过初步破碎的赤泥放入烘干机中以100℃-600℃烘干到额定温度后持温1~3个小时至恒重；（3）研磨：将烘干后的赤泥在球磨机中研磨至200目~400目，用0.045mm筛子过筛，过筛率达到70%~95%之间得到处理好的赤泥粉末；（4）称重：将研磨好的赤泥粉末、粉煤灰、硅灰、葡萄糖酸钠及减水剂进行称重；（5）混合料研磨：将称重后的各原料进行混合，混合后在放入球磨机中进行二次研磨，研磨至400目至800目，出料后包装即得。
6.根据权利要求5所述的一种混凝土外加剂的制备方法，其特征在于所述的赤泥粉末、粉煤灰、硅灰、葡萄糖酸钠及减水剂进行称重精度要求达到0.1g。
7.根据权利要求5所述的一种混凝土外加剂的制备方法，其特征在于所述的减水剂为聚羧酸减水剂、氨基磺酸盐减水剂、萘系减水剂和脂肪族减水剂中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种混凝土外加剂的使用方法，其特征在于在拌制混凝土时加入外加剂的质量为胶凝材料质量的0.5%~10%。
9.根据权利要求9所述的一种混凝土外加剂的使用方法，其特征在于胶凝材料为水泥与矿粉和/或粉煤灰混合。
10.根据权利要求1所述的一种混凝土外加剂的应用，其特征在于混凝土外加剂作为早强剂或减水剂。
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