CN110171940B - 一种珊瑚砂掺合料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种珊瑚砂掺合料及其制备方法和应用，按质量百分数计，该珊瑚砂掺合料的原料组成为：珊瑚砂：63‑71％，三异丙醇胺：0.1‑0.2％，亚硝酸钙：1.2‑2.1％，聚羧酸减水剂：1.9‑2.4％，余量为水。本发明的珊瑚砂掺合料以珊瑚砂为主要原料，采用湿磨工艺，提高其细度，而且本发明在湿磨过程中加入三异丙醇胺、亚硝酸钙和聚羧酸减水剂，一方面，可进一步提高湿磨效率，进而降低制备能耗，另一方面，可使本发明的珊瑚砂掺合料具有良好的稳定性和分散性，将其用于混凝土配制时，可显著增加混凝土的流动度及和易性，降低其坍落度损失，并改善混凝土的抗渗性能和耐久性能，且可使混凝土7d强度无损失，28d混凝土强度下降小于10％，1d水化热降低20％以上。

Description

一种珊瑚砂掺合料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及掺合料技术领域，特别涉及一种珊瑚砂掺合料及其制备方法和应用。

背景技术

在海洋混凝土工程中，由于施工地与原材料供应地距离较远，给原材料的运输带来极大的不便。珊瑚砂是珊瑚或贝类的碎片，其主要成分是碳酸钙，在全球海洋中蕴藏丰富，将其取代河砂制备砂浆或混凝土时，会降低砂浆和混凝土的抗压强度，但是会改善混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能。

因此，开发一种性能优良的珊瑚砂掺合料并将其用于水泥基材料(如混凝土)的制备，不仅可解决沿海工程建设中原材料运输成本的问题，也可解决水泥基材料掺合料资源紧缺的问题，同时也可解决珊瑚砂的资源化利用问题，具有很大的应用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种珊瑚砂掺合料，以解决现有沿海工程建设成本高，珊瑚砂混凝土性能较差，导致其难以推广应用的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种珊瑚砂掺合料，按质量百分数计，所述珊瑚砂掺合料的原料组成为：珊瑚砂：63-71％，三异丙醇胺：0.1-0.2％，亚硝酸钙：1.2-2.1％，聚羧酸减水剂：1.9-2.4％，余量为水。

可选地，所述聚羧酸减水剂的固含量为39-41％。

可选地，所述聚羧酸减水剂的分子结构式为：

其中，分子结构式中m、n、k为聚合度，*为主链，且m/n＝3.5，k＝48-52。

可选地，所述珊瑚砂掺合料的中值粒径为2-3μm。

本发明的第二目的在于提供一种制备上述珊瑚砂掺合料的方法，该制备方法包括以下步骤：

将所述珊瑚砂、所述三异丙醇胺、所述亚硝酸钙、所述聚羧酸减水剂和所述水混合后，研磨，即得珊瑚砂掺合料。

可选地，所述研磨的研磨体的用量为所述珊瑚砂、所述三异丙醇胺、所述亚硝酸钙、所述聚羧酸减水剂和所述水的总用量的2-3倍；所述研磨体的级配为：10mm∶5mm∶2.5mm∶0.6mm＝2∶3∶4∶4。

可选地，所述研磨的研磨转速为400-600rpm，研磨时间为40-50min。

本发明的第三目的在于提供一种上述珊瑚砂掺合料在水泥基材料中的应用，在该应用中，所述水泥基材料包括水泥；所述珊瑚砂掺合料等量取代所述水泥的15-25％。

相对于现有技术，本发明所述的珊瑚砂掺合料具有以下优势：

1、本发明的珊瑚砂掺合料以珊瑚砂为主要原料，采用湿磨工艺，提高其细度，而且本发明在湿磨过程中加入三异丙醇胺、亚硝酸钙和聚羧酸减水剂，一方面，可进一步提高湿磨效率，进而降低制备能耗，另一方面，可使本发明的珊瑚砂掺合料具有良好的稳定性和分散性，将其用于混凝土配制时，可显著增加混凝土的流动度及和易性，降低其坍落度损失，并改善混凝土的抗渗性能和耐久性能，且可使混凝土7d强度无损失，28d混凝土强度下降小于10％，1d水化热降低20％以上，本发明为珊瑚砂的资源化利用提供一种新方向，大大提高了珊瑚砂的资源化利用率，且提高了珊瑚砂产品的附加值，另外，本发明解决了沿海工程建设中原材料运输成本的问题，从而有效降低了沿海工程的建设成本，具有重要的应用和推广价值。

2、本发明采用湿磨方法制备珊瑚砂掺合料，制备工艺简单，制备过程易控制，易于工业化生产。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合实施例来详细说明本发明。

表1为本发明实施例1～实施例6的珊瑚砂掺合料中各组分的配比以及各实施例珊瑚砂掺合料的细度以及研磨参数。其中，实施例1～实施例6的珊瑚砂掺合料中聚羧酸减水剂的固含量优选为40％，聚羧酸减水剂的分子结构式为：

在该分子结构式中m、n、k为聚合度，*为主链，且m/n＝3.5，k＝50。

表1

采用下述方法制备实施例1～实施例6的珊瑚砂掺合料，具体包括以下步骤：

按照上述原料配方，将珊瑚砂、三异丙醇胺、亚硝酸钙、聚羧酸减水剂和水投入研磨罐中，然后，将研磨罐密封固定在研磨机上，设置研磨机的研磨转速为400-600rpm，对上述物料进行研磨，研磨过程中使用工业空冷机控制研磨机的研磨温度在40℃以下，直至研磨罐中物料中值粒径为2-3μm，滤出研磨体，即得珊瑚砂掺合料。

其中，为了保证所制珊瑚砂掺合料具有良好的颗粒级配以及较低的研磨能耗，研磨罐中研磨体的用量优选为珊瑚砂、三异丙醇胺、亚硝酸钙、聚羧酸减水剂和水的总用量的2-3倍，而各实施例中研磨罐中研磨体的具体用量以及研磨时间如表1所示，研磨体的级配为：10mm∶5mm∶2.5mm∶0.6mm＝2∶3∶4∶4。

将实施例1～实施例6的珊瑚砂掺合料用于水泥基材料，在该应用中，水泥基材料包括水泥；珊瑚砂掺合料等量取代水泥的15-25％，即珊瑚砂掺合料内掺15-25％，各实施例中珊瑚砂掺合料取代水泥的量具体如表2所示。

参照标准GB/2419-2005对使用实施例1～实施例6的珊瑚砂掺合料的水泥基材料(水泥砂浆)进行流动度测试；参照标准GB/T50080-2002对使用实施例1～实施例6的珊瑚砂掺合料的水泥基材料(水泥混凝土)进行坍落度测试；参照标准GB/T50082-2002对使用实施例1～实施例6的珊瑚砂掺合料的水泥基材料(水泥混凝土)进行抗渗性测试；参照标准GB/T50081-2002对使用实施例1～实施例6的珊瑚砂掺合料的水泥基材料(水泥混凝土)进行抗压强度测试；参照标准GB/T12959-2008对使用实施例1～实施例6的珊瑚砂掺合料的水泥基材料(水泥)进行水化热测试，并将其与未使用实施例1～实施例6的珊瑚砂掺合料的水泥基材料进行对比(对比例)，测试结果如表2所示。

表2

由表2可知，相较于对比例，使用有实施例1～实施例6的珊瑚砂掺合料的水泥基材料在流动度、坍落度、抗渗等级等性能方面都要更加优异，且本发明实施例1～实施例6的珊瑚砂掺合料，可在一定程度上提高水泥基材料的早期力学性能，且其对水泥基材料的后期力学性能无明显不利影响，另外，本发明实施例1～实施例6的珊瑚砂掺合料的掺入可大大降低水泥基材料的水化热，1d水化热降低20％以上，有利于提高水泥基材料的抗温缩性能。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种珊瑚砂掺合料，其特征在于，按质量百分数计，所述珊瑚砂掺合料的原料组成为：珊瑚砂：63-71％，三异丙醇胺：0.1-0.2％，亚硝酸钙：1.2-2.1％，聚羧酸减水剂：1.9-2.4％，余量为水；

所述聚羧酸减水剂的固含量为39-41％；

所述聚羧酸减水剂的分子结构式为：

其中，分子结构式中m、n、k为聚合度，*为主链，且m/n＝3.5，k＝48-52。

2.根据权利要求1所述的珊瑚砂掺合料，其特征在于，所述珊瑚砂掺合料的中值粒径为2-3μm。

3.制备权利要求1至2任一项所述的珊瑚砂掺合料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述珊瑚砂、所述三异丙醇胺、所述亚硝酸钙、所述聚羧酸减水剂和所述水混合后，研磨，即得珊瑚砂掺合料。

4.根据权利要求3所述的珊瑚砂掺合料的制备方法，其特征在于，所述研磨的研磨体的用量为所述珊瑚砂、所述三异丙醇胺、所述亚硝酸钙、所述聚羧酸减水剂和所述水的总用量的2-3倍；所述研磨体的级配为：10mm∶5mm∶2.5mm∶0.6mm＝2∶3∶4∶4。

5.根据权利要求4所述的珊瑚砂掺合料的制备方法，其特征在于，所述研磨的研磨转速为400-600rpm，研磨时间为40-50min。

6.权利要求1至2任一项所述的珊瑚砂掺合料在水泥基材料中的应用，其特征在于，所述水泥基材料包括水泥；所述珊瑚砂掺合料等量取代所述水泥的15-25％。