CN111592266A - 一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料 - Google Patents

Abstract

本发明属于混凝土改性技术领域，具体涉及一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料，按照重量份数计算，包括如下组分：花岗岩骨料60~70份，燃煤炉渣粉20~30份，粉煤灰10~20份，硅灰20~30份。本发明利用粉煤灰与燃煤炉渣粉和硅灰产生的协同作用，在少量掺和粉煤灰的情况下达到抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的目的，具有产业价值。

Description

一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料

技术领域

本发明属于混凝土改性技术，具体涉及一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料。

背景技术

混凝土耐久性在很大程度上会受到碱骨料反应的影响，非活性的骨料不会导致碱骨料反应，而如果是活性骨料或者其中有部分骨料是活性的，则极有可能导致碱骨料或者其中有部分骨料是活性的，则极有可能导致碱骨料反应的出现，混凝土从而会出现不均匀开裂或者膨胀。所以就需要采取一些措施来抑制碱骨料的反应，碱骨料反应包括碱硅酸反应以及碱碳酸盐反应两种，目前在业内对抑制碱骨料反应经常采用掺和粉煤灰来进行。然而，当前我国许多地区如云南等地的传统掺合料资源非常稀缺，大量使用外购粉煤灰等材料无疑会产生高额的运输成本，因此，如何以当地地材为主要掺合料组分有效抑制骨料碱-硅酸反应活性，降低外购粉煤灰掺合料的使用，是当地工程建设亟需解决的重要问题。

有鉴于上述现有的抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的掺合料中存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料，以减少粉煤灰的使用量，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料，利用粉煤灰与燃煤炉渣粉和硅灰产生的协同作用，在少量掺和粉煤灰的情况下达到抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的目的，具有产业价值。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

本发明提供的可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料，按照重量份数计算，包括如下组分：花岗岩骨料60~70份，燃煤炉渣粉20~30份，粉煤灰10~20份，硅灰20~30份。粉煤灰便能够与燃煤炉渣粉和硅灰复掺后在水泥水化过程中相互产生诱导激活、表面微晶化和界面耦合等效应，从而能够充分发挥各种矿物掺合材料的优势互补，克服单一品种的性能缺陷，使掺合料性能更加优越。

产生良好的协同作用，从而达到少量掺和粉煤灰的时候，同样能够抑制花岗岩骨料的碱硅酸反应活性。

进一步的，按照重量份数计算，改性复合掺合料中还含有石灰石粉10~20份。

进一步的，燃煤炉渣粉的粒径为5~40nm。

进一步的，粉煤灰的粒径为2~10μm。

进一步的，硅灰的粒径为0.1～0.3μm。

进一步的，燃煤炉渣粉经过二茂铁和聚乙烯蜡的改性。通过二茂铁和聚乙烯蜡对燃煤炉渣粉改性后，可以得到聚乙烯蜡包覆的燃煤炉渣粉的球形颗粒，大小均一，比较面积增大，不但能够提高其与粉煤灰之间的协同作用效果，同时能够提高复合掺和料的刚性，掺和进混凝土中后，能够通过聚乙烯蜡的作用形成空间的网状结构，有效防止混凝土的开裂；而二茂铁的存在，能够使燃煤炉渣粉插入到二茂铁的层间，形成夹心结构，一方面提高燃煤炉灰渣的比表面积，另一方面，二茂铁也可以抑制碱硅酸反应的发生。

进一步的，燃煤炉渣粉的改性方法具体如下：

S1.干燥粉碎处理：将燃煤炉渣粉放入温度为90~100℃的干燥室中进行干燥处理，然后取出进行粉碎处理；

S2. 将步骤S1中得到的燃煤炉渣粉放入盐酸溶液中浸泡处理8~10h，过滤干燥得到酸化的燃煤炉渣粉；

S3. 于常温下将酸化的燃煤炉渣粉加入到二茂铁的水溶液中搅拌30~40min，过滤得到二茂铁改性的燃煤炉渣粉；

S4. 将步骤S3中得到的二茂铁改性的燃煤炉渣粉加入到聚乙烯蜡的水溶液中，加热到70~80℃，持续搅拌20~30min，过滤干燥得到二茂铁和聚乙烯蜡改性的燃煤炉渣粉。

作为上述技术方案的优选方案，二茂铁的水溶液质量分数为0.1~0.3%。若二茂铁的水溶液质量分数过大，二茂铁的大量存在会破坏粉煤灰与燃煤炉渣粉之间的协同作用效果，若二茂铁的质量分数过小，则达不到燃煤炉渣粉插入到二茂铁层间后提高燃煤炉渣粉比表面积的作用效果。

作为上述技术方案的优选方案，聚乙烯蜡的水溶液质量分数为10~12%，且其中含有0.4~0.6%的EDTA作为辅助分散剂。

进一步的，硅灰为二氧化硅/硅灰石复合颗粒。采用二氧化硅/硅灰石复合颗粒，进一步提高硅灰与粉煤灰之间的协同作用，且二氧化硅/硅灰石复合颗粒的刚性更强，且其与二茂铁和聚乙烯蜡改性的燃煤炉渣粉之间产生一定的结合力，在复合掺料掺入混凝土中后，有效提高混凝土的刚性以及抗开裂性能。

进一步的，二氧化硅/硅灰石复合颗粒的制备方法为无机包覆沉淀法。

作为上述技术方案的优选方案，其具体为：二氧化硅与硅灰石比例为3：7，复合转速1200r/min,反应时间40min,球料比5：1，分散剂用量为6%。

进一步的，按照重量份数计算，改性复合掺合料中还包括蛭石粉5~20份。蛭石粉对水具有强力的吸附作用，复合掺合料中加入蛭石粉后，能够使粉煤灰和硅灰分散在蛭石粉表面，水的存在能够提高粉煤灰与硅灰之间的协同作用效果。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明设计了一种改性复合掺合料，充分发挥复合掺合料的协同耦合作用，能够解决单一品种掺合料性能不足的问题，同时显著提高掺合料体系性价比，能够有效抑制花岗岩骨料碱-硅酸反应活性的复合掺合料。

附图说明

图1为实施例1~4复合掺料抑制花岗岩骨料碱-硅酸反应活性测试结果。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

其中：燃煤炉渣粉的粒径为5~40nm；粉煤灰的粒径为2~10μm；硅灰的粒径为0.1～0.3μm。

实施例1：一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料

按照重量份数计算，包括如下组分：花岗岩骨料60份，燃煤炉渣粉20份，粉煤灰10份，硅灰20份。

实施例2：一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料

按照重量份数计算，包括如下组分：花岗岩骨料60份，燃煤炉渣粉20份，粉煤灰10份，石灰石粉10份，硅灰20份。

实施例3：一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料

按照重量份数计算，包括如下组分：花岗岩骨料60份，燃煤炉渣粉20份，粉煤灰10份，石灰石粉10份，硅灰20份。

其中，燃煤炉渣粉经过二茂铁和聚乙烯蜡的改性；改性方法具体如下：

S1.干燥粉碎处理：将燃煤炉渣粉放入温度为90~100℃的干燥室中进行干燥处理，然后取出进行粉碎处理；

S2. 将步骤S1中得到的燃煤炉渣粉放入盐酸溶液中浸泡处理8~10h，过滤干燥得到酸化的燃煤炉渣粉；

S3. 于常温下将酸化的燃煤炉渣粉加入到二茂铁的水溶液中搅拌30~40min，过滤得到二茂铁改性的燃煤炉渣粉；

S4. 将步骤S3中得到的二茂铁改性的燃煤炉渣粉加入到聚乙烯蜡的水溶液中，加热到70~80℃，持续搅拌20~30min，过滤干燥得到二茂铁和聚乙烯蜡改性的燃煤炉渣粉。二茂铁的水溶液质量分数为0.1~0.3%；聚乙烯蜡的水溶液质量分数为10~12%，且其中含有0.4~0.6%的EDTA作为辅助分散剂。

实施例4：一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料

按照重量份数计算，包括如下组分：花岗岩骨料60份，燃煤炉渣粉20份，粉煤灰10份，石灰石粉10份，硅灰20份。

其中，燃煤炉渣粉经过二茂铁和聚乙烯蜡的改性；改性方法具体如下：

S1.干燥粉碎处理：将燃煤炉渣粉放入温度为90~100℃的干燥室中进行干燥处理，然后取出进行粉碎处理；

S2. 将步骤S1中得到的燃煤炉渣粉放入盐酸溶液中浸泡处理8~10h，过滤干燥得到酸化的燃煤炉渣粉；

S3. 于常温下将酸化的燃煤炉渣粉加入到二茂铁的水溶液中搅拌30~40min，过滤得到二茂铁改性的燃煤炉渣粉；

S4. 将步骤S3中得到的二茂铁改性的燃煤炉渣粉加入到聚乙烯蜡的水溶液中，加热到70~80℃，持续搅拌20~30min，过滤干燥得到二茂铁和聚乙烯蜡改性的燃煤炉渣粉。二茂铁的水溶液质量分数为0.1~0.3%；聚乙烯蜡的水溶液质量分数为10~12%，且其中含有0.4~0.6%的EDTA作为辅助分散剂。

其中，硅灰为二氧化硅/硅灰石的复合颗粒，并采用无机沉淀包覆法制备。

实施例5：一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料

按照重量份数计算，包括如下组分：花岗岩骨料60份，燃煤炉渣粉20份，粉煤灰10份，硅灰20份，石灰石粉10份，蛭石粉10份。

其中，燃煤炉渣粉经过二茂铁和聚乙烯蜡的改性；改性方法具体如下：

S1.干燥粉碎处理：将燃煤炉渣粉放入温度为90~100℃的干燥室中进行干燥处理，然后取出进行粉碎处理；

S2. 将步骤S1中得到的燃煤炉渣粉放入盐酸溶液中浸泡处理8~10h，过滤干燥得到酸化的燃煤炉渣粉；

S3. 于常温下将酸化的燃煤炉渣粉加入到二茂铁的水溶液中搅拌30~40min，过滤得到二茂铁改性的燃煤炉渣粉；

S4. 将步骤S3中得到的二茂铁改性的燃煤炉渣粉加入到聚乙烯蜡的水溶液中，加热到70~80℃，持续搅拌20~30min，过滤干燥得到二茂铁和聚乙烯蜡改性的燃煤炉渣粉。二茂铁的水溶液质量分数为0.1~0.3%；聚乙烯蜡的水溶液质量分数为10~12%，且其中含有0.4~0.6%的EDTA作为辅助分散剂。

其中，硅灰为二氧化硅/硅灰石的复合颗粒，并采用无机沉淀包覆法制备。

性能测试：本发明对实施例1~4复合掺合料采用岩相分析法，以《水工混凝土试验规程》中的相关规定为依据，分析实施例1~4提供的复合掺合料对抑制碱骨料反应的效果，具体结果见图1，其中1代表实施例1的测试结果，2代表实施例2的测试结果，3代表实施例3的测试结果，4代表实施例4的测试结果，5代表实施例5的测试结果。

通过图1的测试结果可知，本发明提供的复合掺合料在抑制花岗岩骨料碱-硅酸反应活性上具有更好的效果。实施例1与实施例2的对比结果可知，石灰粉的加入，能够有效抑制碱硅酸反应活性；实施例2与实施例3对比可知，二茂铁和聚乙烯蜡改性后的燃煤炉渣粉的加入使抑制效果有所提高，实施例3与实施例4的对比结果可知，二氧化硅/硅灰石复合颗粒比传统的硅灰与粉煤灰的协同作用效果更佳；实施例4与实施例5的对比结果可知，蛭石粉的加入能够进一步提高抑制作用效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料，其特征在于，按照重量份数计算，包括如下组分：花岗岩骨料60~70份，燃煤炉渣粉20~30份，粉煤灰10~20份，硅灰20~30份。

2.根据权利要求1所述的一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料，其特征在于，按照重量份数计算，所述改性复合掺合料中还含有石灰石粉10~20份。

3.根据权利要求1或2所述的一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料，其特征在于，所述燃煤炉渣粉的粒径为5~40nm。

4.根据权利要求3所述的一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料，其特征在于，所述粉煤灰的粒径为2~10μm。

5.根据权利要求4所述的一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料，其特征在于，所述硅灰的粒径为0.1～0.3μm。

6.根据权利要求4或5所述的一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料，其特征在于，所述燃煤炉渣粉经过二茂铁和聚乙烯蜡的改性。

7.根据权利要求6所述的一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料，其特征在于，所述硅灰为二氧化硅/硅灰石复合颗粒。

8.根据权利要求7所述的一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料，其特征在于，所述二氧化硅/硅灰石复合颗粒的制备方法为无机包覆沉淀法。

9.根据权利要求1所述的一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料，其特征在于，按照重量份数计算，所述改性复合掺合料中还包括蛭石粉5~20份。

10.根据权利要求1~9所述的一种可抑制花岗岩骨料碱硅酸反应活性的改性复合掺合料，其特征在于，所述燃煤炉渣粉的改性方法具体如下：

S1.干燥粉碎处理：将燃煤炉渣粉放入温度为90~100℃的干燥室中进行干燥处理，然后取出进行粉碎处理；

S2. 将步骤S1中得到的燃煤炉渣粉放入盐酸溶液中浸泡处理8~10h，过滤干燥得到酸化的燃煤炉渣粉；

S3. 于常温下将酸化的燃煤炉渣粉加入到二茂铁的水溶液中搅拌30~40min，过滤得到二茂铁改性的燃煤炉渣粉；

S4. 将步骤S3中得到的二茂铁改性的燃煤炉渣粉加入到聚乙烯蜡的水溶液中，加热到70~80℃，持续搅拌20~30min，过滤干燥得到二茂铁和聚乙烯蜡改性的燃煤炉渣粉。

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