CN109534762A - 一种渣土砌块抗裂改性剂及其制备方法 - Google Patents

一种渣土砌块抗裂改性剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种渣土砌块抗裂改性剂及其制备方法，其中，按质量百分比计，所述渣土砌块抗裂改性剂包括：20～30％的轻烧氧化镁；12～20％的氧化钙‑硫铝酸钙类熟料；30～42％的填料；9～15％的石英粉；以及5～10％的轻钙粉。本发明选择了轻烧氧化镁、氧化钙‑硫铝酸钙类熟料、填料、石英粉、轻钙粉作为渣土砌块抗裂改性剂的原料，并对各原料的配比进行了优化，从而得到了最终的配方，本发明所制备的渣土砌块抗裂改性剂，其对渣土砌块的抗裂性能有较大改善，且成本低，制备工艺简单。

Description

一种渣土砌块抗裂改性剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种渣土砌块抗裂改性剂及其制备方法。
背景技术
渣土是建筑垃圾的一种。根据《城市建筑垃圾管理规定》中所称建筑垃圾，是指建设单位、施工单位新建、改建、扩建和拆除各类建筑物、构筑物、管网等以及居民装饰装修房屋过程中所产生的弃土、弃料及其它废弃物。渣土再生利用产品，市场需求量大，各级政府颁发各种政令，鼓励和要求政府工程和商业开发工程使用再生建筑材料。
渣土再生利用产品，目前市场上主流品种有：再生骨料、再生建材两大类。其中：再生骨料分为再生粗骨料和再生细骨料等。再生建材主要是再生砖系列，再生砖现在发展成为近40个品种，广泛用于建筑，道路、桥梁的建设中，砌块就是利用混凝土、工业废料(炉渣，粉煤灰等)或地方材料制成的人造块材，外形尺寸比砖大，具有设备简单，砌筑速度快的优点，符合了建筑工业化发展中墙体改革的要求。
而现有技术中，渣土砌块的抗裂性能较差，不利于渣土砌块的推广应用。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种渣土砌块抗裂改性剂及其制备方法，旨在解决现有技术中渣土砌块抗裂性能有待改善的问题。
本发明的技术方案如下：
一种渣土砌块抗裂改性剂，其中，按质量百分比计，包括：
20～30％的轻烧氧化镁；
12～20％的氧化钙-硫铝酸钙类熟料；
30～42％的填料；
9～15％的石英粉；
以及5～10％的轻钙粉。
所述的渣土砌块抗裂改性剂，其中，所述石英粉的目数为325～400目。
所述的渣土砌块抗裂改性剂，其中，所述轻钙粉的目数为1000～1200目。
所述的渣土砌块抗裂改性剂，其中，所述填料为细粉料。
所述的渣土砌块抗裂改性剂，其中，所述细粉料的比表面积大于450m2/kg。
所述的渣土砌块抗裂改性剂，其中，所述细粉料的目数为200～400目。
所述的渣土砌块抗裂改性剂，其中，按质量百分比计，包括：
25％的轻烧氧化镁；
17％的氧化钙-硫铝酸钙类熟料；
38％的填料；
12％的石英粉；
以及8％的轻钙粉。
一种如上所述的渣土砌块抗裂改性剂的制备方法，其中，包括步骤：
将轻烧氧化镁、石英粉和轻钙粉预先混合得第一混合物；
以及将氧化钙-硫铝酸钙类熟料和填料预先混合得第二混合物；
再将第一混合物和第二混合物进行搅拌混合，得到渣土砌块抗裂改性剂。
所述的制备方法，其中，第一混合物和第二混合物的混合时间为5～10分钟。
所述的制备方法，其中，第一混合物和第二混合物在螺带式搅拌机中进行混合。
有益效果：本发明选择了轻烧氧化镁、氧化钙-硫铝酸钙类熟料、填料、石英粉、轻钙粉作为渣土砌块抗裂改性剂的原料，并对各原料的配比进行了优化，从而得到了最终的配方，本发明所制备的渣土砌块抗裂改性剂，其对渣土砌块的抗裂性能有较大改善，且成本低，制备工艺简单。
具体实施方式
本发明提供一种渣土砌块抗裂改性剂及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所提供的一种渣土砌块抗裂改性剂，按质量百分比计，包括：
20～30％的轻烧氧化镁；
12～20％的氧化钙-硫铝酸钙类熟料；
30～42％的填料；
9～15％的石英粉；
以及5～10％的轻钙粉。
各原料的质量百分比之和为100％。
渣土砌块开裂的原因主要有：其一是水化过程中产生收缩失水干缩和温差冷缩，其二是抗拉强度小、极限延伸率低。当收缩值超过砼极限延伸时，砼就会开裂造成渗漏。可见“裂”是“渗”的重要原因，砼不裂就不渗，防渗的前提是防裂。
本发明中的渣土砌块抗裂改性剂加入到渣土砼中拌水后生成大量膨胀性结晶水化物-水化硫铝酸钙，即钙矾石，使砼产生适度膨胀，膨胀砼在钢筋和邻位的约束下在结构中建立的压应力，这一压应力可抵消砼在硬化过程中产生的收缩拉压力或使其小于砼的拉伸极限从而防止砼收缩开裂。
可见渣土砌块抗裂改性剂的加入，由于膨胀补偿收缩改变砼硬化过程中的应力应变状态，所以从根本上克服了砼的材料缺陷从而解决了砼材料的裂渗问题。
具体地，轻烧氧化镁是一种由天然菱镁矿石、水镁石和由海水或卤水中提取的氢氧化镁Mg(OH)2，经700～1000℃温度下煅烧，使其分解排出CO2或H2O，即得到轻烧镁粉，也称轻烧氧化镁、苛性氧化镁或轻烧镁，俗称苦土粉。轻烧镁粉质地疏松、化学活性大，既可以用于制造镁水泥、菱镁建材制品、隔热保温材料等，又是二步煅烧法生产优质镁砂的中间产物。轻烧氧化镁熔点2852℃，沸点3600℃，溶于酸和铵盐，难溶于水和乙醇。煅烧温度400℃时比表面积为180m2/g。1300℃时比表面积仅为3m2/g。在空气中易潮解，它属于气硬性的胶结材料。
氧化钙-硫铝酸钙类熟料是以石灰石、矾土和化工无水石膏为原料，按CaO：Al2O3：CaSO4(克分子比)＝4：1：3经胶烧，再磨成细度为1500～2300cm2/g比表面积的粉末。这种熟料以C4A3S及C3S为主要矿物成分。一般拌制补偿收缩混凝土掺量(按膨胀剂/水泥+膨胀剂重量％)7.0～11.0％。拌制自应力混凝土为13～17％。
填料泛指被填充于其他物体中的物料。填料又称填充剂，是指用以改善加工性能、制品力学性能并(或)降低成本的固体物料。细粉料是颗粒细质量小的材料，一般为化学用品或建装材料。
进一步，所述填料优选为细粉料。
所述细粉料是颗粒细质量小的材料，一般为化学用品或建装材料。夹杂在粗颗粒中的细粉料对粗颗粒的运动有减小摩擦的作用，有利于物料的翻滚和流动。同时细粉料的存在还有利于制品表面的细化及减少制品截面孔隙率，提高制品质量。所述细粉料具体可以是滑石粉等。
进一步，所述细粉料的比表面积大于450m2/kg。较大的比表面积可以提高细粉料与其他原料的接触面积，从而使细粉料能与其他原料充分混合。更进一步，所述细粉料的目数为200～400目，这样细粉料的颗粒大小均匀且适中，能够提高产品的稳定性。
所述石英粉又称硅微粉。石英粉是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO2，颜色为乳白色、或无色半透明状，硬度7，性脆无解理，贝壳状断口，油脂光泽，密度为2.65，堆积密度(20-200目为1.5)，其化学、热学和机械性能具有明显的异向性，不溶于酸，微溶于KOH溶液，熔点1650℃。从矿山开采出的石英石经加工后，一般细度超过120目的产品称为石英粉。进一步，所述石英粉的目数为325～400目，上述目数的石英粉可以与其他原料充分接触和均匀混合。
所述轻钙粉又称轻质碳酸钙，是将石灰石等原料段烧生成石灰(主要成分为氧化钙)和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳(主要成分为氢氧化钙)，然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、干燥后经石灰磨粉机粉碎而制得，或者先用碳酸钠和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀，然后经脱水、干燥和粉碎而制得。由于轻钙粉的沉降体积(2.4-2.8mL/g)比重钙粉的沉降体积(1.1-1.4mL/g)大，所以称之为轻钙粉。进一步，所述轻钙粉的目数为1000～1200目，这样轻钙粉的颗粒大小均匀且适中，能够提高产品的稳定性。
进一步，按质量百分比计，所述渣土砌块抗裂改性剂包括：
25％的轻烧氧化镁；
17％的氧化钙-硫铝酸钙类熟料；
38％的填料；
12％的石英粉；
以及8％的轻钙粉。
各原料的质量百分比之和为100％。
经试验证明，上述具体的配方，所制得的渣土砌块抗裂改性剂抗裂效果更好。
本发明还提供一种如上所述的渣土砌块抗裂改性剂的制备方法，其包括步骤：
将轻烧氧化镁、石英粉和轻钙粉预先混合得第一混合物；
以及将氧化钙-硫铝酸钙类熟料和填料预先混合得第二混合物；
再将第一混合物和第二混合物进行搅拌混合，得到渣土砌块抗裂改性剂。
本发明是将轻烧氧化镁、石英粉和轻钙粉进行混合，以及将氧化钙-硫铝酸钙类熟料和填料进行混合；这样可以分别得到第一混合物和第二混合物。最后将这两个混合物进行混合，从而得到渣土砌块抗裂改性剂。这样做的好处是可以将形状类似的原料先进行混合，使原料混合更均匀。
进一步，第一混合物和第二混合物的混合时间为5～10分钟。混合时间过长，会导致原料的性质发生改变，导致抗裂效果下降，而混合时间过短，则会导致原料混合不均匀，各原料之间无法相互影响和相互促进，导致抗裂性能下降。
进一步，第一混合物和第二混合物在螺带式搅拌机中进行混合。螺带式搅拌机的叶片为螺带状，螺带的数量为两到三根，被安装在搅拌机中央的螺杆上，螺带式搅拌机的螺距决定了螺带的外径。上述搅拌机，适合于所述渣土砌块抗裂改性剂中各原料的搅拌，可提高搅拌效果，降低搅拌成本。
进一步，第一混合物和第二混合物的搅拌转速为60～80rpm。搅拌转速过快，原料的性质会发生改变，其搅拌得到的产品无法发挥原有性能，搅拌转速过慢，原料无法充分混匀，所以本发明优选的搅拌转速是40～120rpm。
以下实施例中，填料具体为细粉料，所述细粉料具体为滑石粉，所述细粉料的比表面积大于450m2/kg，所述细粉料的目数为300目，所述石英粉的目数为350目，所述轻钙粉的目数为1200目。
实施例1
一种渣土砌块抗裂改性剂，按质量百分比计，包括：20％的轻烧氧化镁；20％的氧化钙-硫铝酸钙类熟料；35％的填料；15％的石英粉；以及10％的轻钙粉。
制备方法如下：
将轻烧氧化镁、石英粉和轻钙粉预先混合得第一混合物；
以及将氧化钙-硫铝酸钙类熟料和填料预先混合得第二混合物；
再将第一混合物和第二混合物在螺带式搅拌机中进行搅拌混合，混合时间为5分钟，搅拌转速为120rpm，得到渣土砌块抗裂改性剂。
实施例2
一种渣土砌块抗裂改性剂，按质量百分比计，包括：30％的轻烧氧化镁；14％的氧化钙-硫铝酸钙类熟料；42％的填料；9％的石英粉；以及5％的轻钙粉。
制备方法如下：
将轻烧氧化镁、石英粉和轻钙粉预先混合得第一混合物；
以及将氧化钙-硫铝酸钙类熟料和填料预先混合得第二混合物；
再将第一混合物和第二混合物在螺带式搅拌机中进行搅拌混合，混合时间为10分钟，搅拌转速为40rpm，得到渣土砌块抗裂改性剂。
实施例3
一种渣土砌块抗裂改性剂，按质量百分比计，包括：25％的轻烧氧化镁；17％的氧化钙-硫铝酸钙类熟料；38％的填料；12％的石英粉；以及8％的轻钙粉。
制备方法如下：
将轻烧氧化镁、石英粉和轻钙粉预先混合得第一混合物；
以及将氧化钙-硫铝酸钙类熟料和填料预先混合得第二混合物；
再将第一混合物和第二混合物在螺带式搅拌机中进行搅拌混合，混合时间为8分钟，搅拌转速为80rpm，得到渣土砌块抗裂改性剂。
实施例4
一种渣土砌块抗裂改性剂，按质量百分比计，包括：24％的轻烧氧化镁；18％的氧化钙-硫铝酸钙类熟料；38％的填料；12％的石英粉；以及8％的轻钙粉。
制备方法如下：
将轻烧氧化镁、石英粉和轻钙粉预先混合得第一混合物；
以及将氧化钙-硫铝酸钙类熟料和填料预先混合得第二混合物；
再将第一混合物和第二混合物在螺带式搅拌机中进行搅拌混合，混合时间为6分钟，搅拌转速为90rpm，得到渣土砌块抗裂改性剂。
实施例5
一种渣土砌块抗裂改性剂，按质量百分比计，包括：28％的轻烧氧化镁；18％的氧化钙-硫铝酸钙类熟料；35％的填料；13％的石英粉；以及6％的轻钙粉。
制备方法如下：
将轻烧氧化镁、石英粉和轻钙粉预先混合得第一混合物；
以及将氧化钙-硫铝酸钙类熟料和填料预先混合得第二混合物；
再将第一混合物和第二混合物在螺带式搅拌机中进行搅拌混合，混合时间为7分钟，搅拌转速为50rpm，得到渣土砌块抗裂改性剂。
实施例6
一种渣土砌块抗裂改性剂，按质量百分比计，包括：26％的轻烧氧化镁；19％的氧化钙-硫铝酸钙类熟料；34％的填料；14％的石英粉；以及7％的轻钙粉。
制备方法如下：
将轻烧氧化镁、石英粉和轻钙粉预先混合得第一混合物；
以及将氧化钙-硫铝酸钙类熟料和填料预先混合得第二混合物；
再将第一混合物和第二混合物在螺带式搅拌机中进行搅拌混合，混合时间为9分钟，搅拌转速为110rpm，得到渣土砌块抗裂改性剂。
然后将本发明各实施例得到的渣土砌块抗裂改性剂加入到渣土中，并制备渣土砌块。空白表示不添加渣土砌块抗裂改性剂。
渣土砌块的抗裂性能测试：根据《混凝土质量控制标准》(GB50164-2011)进行。
渣土砌块的抗渗性能测试：根据《混凝土质量控制标准》(GB50164-2011)进行。
通过各实施例的渣土砌块抗裂改性剂，所制备的渣土砌块的抗渗性能如下表一所示。
表一
电通量(C)
空白 4679
实施例1 3241
实施例2 3028
实施例3 1526
实施例4 2387
实施例5 1896
实施例6 2035
通过各实施例的渣土砌块抗裂改性剂，所制备的渣土砌块的抗裂性能如下表二所示。
表二
其中电通量值越低，代表抗渗等级越高，单位总开裂面积越小，抗裂性能越好。可见，本发明的渣土砌块抗裂改性剂可以改善渣土砌块的防水性能，还可以减轻渣土砌块的泌水性，提高渣土砌块后期强度，还可以促进渣土砌块水化完全，结构更密实。
本发明实施例3，得到的渣土砌块抗裂改性剂对于渣土砌块的抗渗性、抗裂性的改善效果优于其他实施例，并且明显高于空白组。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种渣土砌块抗裂改性剂，其特征在于，按质量百分比计，包括：
20～30％的轻烧氧化镁；
12～20％的氧化钙-硫铝酸钙类熟料；
30～42％的填料；
9～15％的石英粉；
以及5～10％的轻钙粉。
2.根据权利要求1所述的渣土砌块抗裂改性剂，其特征在于，所述石英粉的目数为325～400目。
3.根据权利要求1所述的渣土砌块抗裂改性剂，其特征在于，所述轻钙粉的目数为1000～1200目。
4.根据权利要求1所述的渣土砌块抗裂改性剂，其特征在于，所述填料为细粉料。
5.根据权利要求4所述的渣土砌块抗裂改性剂，其特征在于，所述细粉料的比表面积大于450m2/kg。
6.根据权利要求4所述的渣土砌块抗裂改性剂，其特征在于，所述细粉料的目数为200～400目。
7.根据权利要求1所述的渣土砌块抗裂改性剂，其特征在于，按质量百分比计，包括：
25％的轻烧氧化镁；
17％的氧化钙-硫铝酸钙类熟料；
38％的填料；
12％的石英粉；
以及8％的轻钙粉。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的渣土砌块抗裂改性剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将轻烧氧化镁、石英粉和轻钙粉预先混合得第一混合物；
以及将氧化钙-硫铝酸钙类熟料和填料预先混合得第二混合物；
再将第一混合物和第二混合物进行搅拌混合，得到渣土砌块抗裂改性剂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，第一混合物和第二混合物的混合时间为5～10分钟。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，第一混合物和第二混合物在螺带式搅拌机中进行混合。
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