CN111646722A

CN111646722A - 混凝土增强剂及其制备工艺

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Publication number: CN111646722A
Application number: CN202010416652.9A
Authority: CN
Inventors: 付光跃; 郭松; 盛东林; 周来; 谭志强
Original assignee: Hunan Wuyuan Building Materials Co ltd
Current assignee: Hunan Wuyuan Building Materials Co ltd
Priority date: 2020-05-15
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2020-09-11

Abstract

本发明公开了一种混凝土增强剂及其制备工艺，混凝土增强剂中的各组分含量以重量份数计算为：水泥熟料5～15份，石膏20～40份，天然矿物材料30～40份，五水偏硅酸钠2～6份，气相二氧化钛3～6份，气相三氧化二铝5～8份，以期望解决现有技术中混凝土中有一部分的水泥石不能正常发挥功效，这部分只能起到填充料作用的水泥，影响混凝土的强度，造成资源浪费等问题。

Description

混凝土增强剂及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种增强剂，更具体的说，本发明主要涉及一种混凝土增强剂及其制备工艺。

背景技术

普通混凝土指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。混凝土主要划分为两个阶段与状态：凝结硬化前的塑性状态，即新拌混凝土或混凝土拌合物；硬化之后的坚硬状态，即硬化混凝土或混凝土。

国内外资料表明，在现有技术中，混凝土中有一部分的水泥石不能正常发挥功效的，这部分只能起到填充料作用的水泥，是混凝土应用中最大的成本浪费。

发明内容

本发明的目的之一在于解决上述不足，提供一种混凝土增强剂及其制备工艺，以期望解决现有技术中混凝土中有一部分的水泥石不能正常发挥功效，这部分只能起到填充料作用的水泥，影响混凝土的强度，造成资源浪费等问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种混凝土增强剂，混凝土增强剂中的各组分含量以重量份数计算为：水泥熟料 5～15份，石膏20～40份，天然矿物材料30～40份，五水偏硅酸钠2～6份，气相二氧化钛 3～6份，气相三氧化二铝5～8份。

作为优选，进一步的技术方案是：所述混凝土增强剂中的各组分含量以重量份数计算为：水泥熟料5份，石膏20份，天然矿物材料30份，五水偏硅酸钠2份，气相二氧化钛3份，气相三氧化二铝5份。

更进一步的技术方案是：所述混凝土增强剂中的各组分含量以重量份数计算为：水泥熟料10份，石膏30份，天然矿物材料35份，五水偏硅酸钠4份，气相二氧化钛4.5份，气相三氧化二铝6.5份。

更进一步的技术方案是：所述混凝土增强剂中的各组分含量以重量份数计算为：水泥熟料15份，石膏40份，天然矿物材料40份，五水偏硅酸钠6份，气相二氧化钛6份，气相三氧化二铝8份。

更进一步的技术方案是：所述水泥熟料中各组分含量以重量份数计算为：石灰石70～ 95份、煤矸石3～7份、页岩3～7份、选矿粉末2～6份、镍渣0.5～4份、煤灰0.5～4份、柠檬酸渣0.2～1.5份。

更进一步的技术方案是：所述石膏中各组分含量以重量百分比计算为，β-CaSO4·1/2H2O为65.8％～68.6％、β-CaSO4为16.6％～18.4％、CaSO4·2H2O为0.30％～0.44％，余量为杂质。

更进一步的技术方案是：所述水泥熟料中硫碱比为0.6～0.7，用于熟料煅烧。

更进一步的技术方案是：所述天然矿物材料为明矾石粉。

本发明还提供一种混凝土增强剂的制备工艺，包括如下步骤：S1破碎，将天然矿物料与石膏进行破碎；S2原料预均化，采用堆取料技术，将步骤S1中的原料初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化；S3预热分解，将步骤S2中原料预均化的原料进行预热、部分分解，使窑内以堆积状态开展气料换热，并在悬浮状态下开展，与五水偏硅酸钠、气相二氧化钛和气相三氧化二铝充分接触，使原料与窑内排出的炽热气体完全混合；S4，将由步骤S3中预热分解后的原料与水泥熟料进行粉磨，形成混凝土增强剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：通过在混凝土中掺入混凝土增强剂，明显减少新拌混凝土的泌水离析现象、提高混凝土的粘聚性、密实性，并显著改善混凝土和易性；改善混凝土中水泥砂浆和粗集料颗粒间过渡期的结构，明显减少混凝土中的微裂纹，提高混凝土的抗裂性能；降低混凝土拌合物的水化热，减少混凝土的内外温差；增强了混凝土的密实性，改善混凝土毛细孔道结构，增加抗渗透能力；同时该混凝土增强剂碱含量低，提高了对混凝土中碱骨料反应的抑制作用，降低了碱骨料对混凝土的损害，提高了混凝土的耐久性；且该混凝土增强剂中无氯离子，对钢筋混凝土无锈蚀侵害作用，提高了钢筋混凝土的耐久性及使用寿命。

具体实施方式

下面对本发明作进一步阐述。

本发明提供一种混凝土增强剂，混凝土增强剂中的各组分含量以重量份数计算为：水泥熟料5～15份，石膏20～40份，天然矿物材料30～40份，五水偏硅酸钠2～6份，气相二氧化钛3～6份，气相三氧化二铝5～8份，

其中，所述水泥熟料中各组分含量以重量份数计算为：石灰石70～95份、煤矸石3～7份、页岩3～7份、选矿粉末2～6份、镍渣0.5～4份、煤灰0.5～4份、柠檬酸渣0.2～1.5份，将上述石灰石、煤矸石、页岩、选矿粉末、镍渣、煤灰、柠檬酸渣混在一起，并进行粉磨，得到生料粉末，并以煤粉作为燃料，将生料粉末置于二次风温控制1050℃、窑尾烟室温度 1000℃、分解炉出口温度900℃的水泥窑中进行煅烧，得到水泥熟料，并控制水泥熟料的硫碱比在0.6～0.7之间，并用于水泥熟料的煅烧。

通过将所述水泥熟料与所述气相二氧化钛和气相三氧化二铝与五水偏硅酸钠的配合使用，可有效降低含泥量的敏感度，改善混凝土毛细孔道结构，增加抗渗透能力，所述天然矿物材料为明矾石粉，该混凝土增强剂掺入混凝土中能充分激发SiO₂和AL₂O₃与水泥水化生成的Ca(OH)₂发生多次水化，产生C-S-H凝胶体，使C-S-H凝胶体比普通混凝土多出数倍，从而提高混凝土的强度、耐久性能。

在步骤S3中，原料在预热分解过程中，由预热器完成原料预热、部分分解，让窑内以堆积状态开展气料换热，移到预热器内在悬浮状态下开展，让原料与窑内排出炽热气体完全混合，用于增加五水偏硅酸钠、气相二氧化钛和气相三氧化二铝的接触面积，加快传热速度，提高热交换效率。

进一步的，在步骤S4中经粉末混合均匀后的混凝土增强剂的细度控制在0.08mm方孔筛上的筛余量不大于10％，比表面积在2990～3010cm2/g。

实施例1

设置混凝土的基准配合比：普通硅酸盐42.5水泥250份，矿粉90份，II级粉煤灰50份，机制砂1040份，石子800，减水剂8份，水175份，依次加入搅拌机中进行搅拌均匀，并测试搅拌后混凝土的坍落度、初凝时间、终凝时间及1天、3天、7天的抗压强度(测试规范参照 GB/T50080-2016、GB50107-2010)。

实施例2

在实施例1的基础上添加混凝土增强剂，将混凝土增强剂的掺量控制在6％，并将混凝土增强剂中的各组分含量以重量份数计算为：水泥熟料5份，石膏20份，天然矿物材料30份，五水偏硅酸钠2份，气相二氧化钛3份，气相三氧化二铝5份，并测试加入掺量为6％的混凝土增强剂后混凝土的坍落度、初凝时间、终凝时间及1天、3天、7天的抗压强度(测试规范参照GB/T50080-2016、GB50107-2010)。

对比实施例2

在上述实施例的基础上，本实施例作为实施例2的一个对比实施例，仅将混凝土增强剂的掺量调整为8％，并测试加入掺量为8％的增强剂增强剂后混凝土的坍落度、初凝时间、终凝时间及1天、3天、7天的抗压强度。

对比实施例2

在上述实施例的基础上，本实施例作为实施例2的另一个对比实施例，仅将混凝土增强剂的掺量调整为10％，并测试加入掺量为10％的增强剂增强剂后混凝土的坍落度、初凝时间、终凝时间及1天、3天、7天的抗压强度。

实施例3

在实施例1的基础上添加混凝土增强剂，将混凝土增强剂的掺量控制在6％，并将混凝土增强剂中的各组分含量以重量份数计算为：水泥熟料10份，石膏30份，天然矿物材料35份，五水偏硅酸钠4份，气相二氧化钛4.5份，气相三氧化二铝6.5份，依次加入搅拌机中进行搅拌均匀，并测试加入掺量为6％的混凝土增强剂后混凝土的坍落度、初凝时间、终凝时间及1 天、3天、7天的抗压强度(测试规范参照GB/T50080-2016、GB50107-2010)。

对比实施例3

在上述实施例的基础上，本实施例作为实施例3的一个对比实施例，仅将混凝土增强剂的掺量调整为8％，并测试加入掺量为8％的增强剂后混凝土的坍落度、初凝时间、终凝时间及1 天、3天、7天的抗压强度。

对比实施例3

在上述实施例的基础上，本实施例作为实施例3的另一个对比实施例，仅将混凝土增强剂的掺量调整为10％，并测试加入掺量为10％的增强剂增强剂后混凝土的坍落度、初凝时间、终凝时间及1天、3天、7天的抗压强度。

实施例4

在实施例1的基础上添加混凝土增强剂，将混凝土增强剂的掺量控制在6％，并将混凝土增强剂中的各组分含量以重量份数计算为：水泥熟料15份，石膏40份，天然矿物材料40份，五水偏硅酸钠6份，气相二氧化钛6份，气相三氧化二铝8份，依次加入搅拌机中进行搅拌均匀，并测试加入掺量为6％的混凝土增强剂后混凝土的坍落度、初凝时间、终凝时间及1天、 3天、7天的抗压强度(测试规范参照GB/T50080-2016、GB50107-2010)。

对比实施例4

在上述实施例的基础上，本实施例作为实施例4的一个对比实施例，仅将混凝土增强剂的掺量调整为8％，并测试加入掺量为8％的增强剂后混凝土的坍落度、初凝时间、终凝时间及1 天、3天、7天的抗压强度。

对比实施例4

在上述实施例的基础上，本实施例作为实施例4的另一个对比实施例，仅将混凝土增强剂的掺量调整为10％，并测试加入掺量为10％的增强剂后混凝土的坍落度、初凝时间、终凝时间及1天、3天、7天的抗压强度。

表1

由表1可知，从实施例2至实施例4中，混凝土增强剂的掺量为6％时，混凝土的1天、3天、7天的抗压强度相对于掺量为8％或10％的的抗压强度大，由此可见混凝土增强剂的最佳掺量为6％，此时混凝土增强剂对混凝土的强度的增强效果最佳。

由表1可知，混凝土增强剂的掺量为6％～10％时，对混凝土的初始坍落度影响较小，与基准混凝土的坍落度相差较小，除实施例2中掺量为6％的混凝土7天抗压强度略小于基准混凝土的抗压强度外，其余实施例中7天的抗压强度均大于基准混凝土的7天抗压强度，提高了混凝土的抗压强度。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims

1.一种混凝土增强剂，其特征在于：混凝土增强剂中的各组分含量以重量份数计算为：水泥熟料5～15份，石膏20～40份，天然矿物材料30～40份，五水偏硅酸钠2～6份，气相二氧化钛3～6份，气相三氧化二铝5～8份。

2.根据权利要求1所述的混凝土增强剂，其特征在于：所述混凝土增强剂中的各组分含量以重量份数计算为：水泥熟料5份，石膏20份，天然矿物材料30份，五水偏硅酸钠2份，气相二氧化钛3份，气相三氧化二铝5份。

3.根据权利要求1所述的混凝土增强剂，其特征在于：所述混凝土增强剂中的各组分含量以重量份数计算为：水泥熟料10份，石膏30份，天然矿物材料35份，五水偏硅酸钠4份，气相二氧化钛4.5份，气相三氧化二铝6.5份。

4.根据权利要求1所述的混凝土增强剂，其特征在于：所述混凝土增强剂中的各组分含量以重量份数计算为：水泥熟料15份，石膏40份，天然矿物材料40份，五水偏硅酸钠6份，气相二氧化钛6份，气相三氧化二铝8份。

5.根据权利要求1至4所述的混凝土增强剂，其特征在于：所述水泥熟料中各组分含量以重量份数计算为：石灰石70～95份、煤矸石3～7份、页岩3～7份、选矿粉末2～6份、镍渣0.5～4份、煤灰0.5～4份、柠檬酸渣0.2～1.5份。

6.根据权利要求1至4所述的混凝土增强剂，其特征在于：所述石膏中各组分含量以重量百分比计算为，β-CaSO4·1/2H2O为65.8％～68.6％、β-CaSO4为16.6％～18.4％、CaSO4·2H2O为0.30％～0.44％，余量为杂质。

7.根据权利要求1至4所述的混凝土增强剂，其特征在于：所述水泥熟料中硫碱比为0.6～0.7，用于熟料煅烧。

8.根据权利要求1至4所述的混凝土增强剂，其特征在于：所述天然矿物材料为明矾石粉。

9.一种混凝土增强剂的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：S1破碎，将天然矿物料与石膏进行破碎；S2原料预均化，采用堆取料技术，将步骤S1中的原料初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能；S3预热分解，将步骤S2中原料预均化的原料进行预热、部分分解，使窑内以堆积状态开展气料换热，并在悬浮状态下开展，与五水偏硅酸钠、气相二氧化钛和气相三氧化二铝充分接触，使原料与窑内排出的炽热气体完全混合；S4，将由步骤S3中预热分解后的原料与水泥熟料进行粉磨，形成混凝土增强剂。