CN112408836A - 一种复合矿物掺合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种矿物掺合料，具体涉及一种复合矿物掺合料及其制备方法。其技术要点如下：按照重量份数计算，包括如下组分：石灰石60~80份，窑灰10~20份，钢渣10~30份，硅灰5~10份，激发剂5~10份和ZnO系陶瓷颗粒5~10份；其中，钢渣是炼钢废弃渣。本发明提供的复合矿物掺合料通过二氧化氯、ZnO系陶瓷颗粒的添加，使石灰石作为一种复合矿物掺合料被利用，且活性指数高，流动度比大，其掺和的混凝土具有早期强度高，收缩性小，抗裂性强的优点，具有产业价值。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种复合矿物掺和料，具体涉及一种复合矿物掺合料及其制备方法。
背景技术
混凝土作为基础设施建设最主要的大宗材料，目前每年全球用量已达50亿立方米。随着大规模建设带来的原材料的不断消耗，很多区域及工程面临着混凝土优质常规原材料短缺的困境：优质传统矿物掺合料如粉煤灰、矿渣粉等日益紧缺，甚至部分地区出现矿物掺合料掺假、造假等问题，严重影响了混凝土工程质量，造成安全隐患。
目前随着河砂资源的短缺，机制砂应用正逐渐成为混凝土细骨料的主流，在机制砂生产过程中，由于标准规范对于机制砂石粉含量的严格限制，造成大量的石粉被分离出来而造成环境污染。
有鉴于上述现有的机制砂中存在的缺陷，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，以期创设一种复合矿物掺合料及其制备方法，通过黄原酸盐、ZnO系陶瓷颗粒的添加，使复合矿物掺合料的活性指数高，流动度比大，其掺和的混凝土具有早期强度高，收缩性小，抗裂性强的优点。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
本发明的第一个目的是提供一种复合矿物掺合料，通过黄原酸盐、ZnO系陶瓷颗粒的添加，使石灰石作为一种复合矿物掺合料被利用，且活性指数高，流动度比大，其掺和的混凝土具有早期强度高，收缩性小，抗裂性强的优点，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：
本发明提供的一种复合矿物掺合料，按照重量份数计算，包括如下组分：石灰石60～80份，窑灰10～20份，钢渣10～30份，硅灰5～10份，激发剂5～10份和ZnO系陶瓷颗粒5～10份；其中，钢渣是炼钢废弃渣。
进一步的，ZnO系陶瓷颗粒中含有质量份数为5％～10％的BiO或CrO。ZnO系陶瓷颗粒硬度高，且相容性好，能够在混凝土初凝时，抑制混凝土水化收缩，防止混凝土的早期开裂；同时BiO和CrO的掺杂，提高了ZnO系陶瓷颗粒的韧性，提高了混凝土的抗后期开裂性能。
进一步的，按照重量份数计算，复合矿物掺合料还包括含有亲水基团的聚硅氮烷10～20份。聚硅氮烷虽然是具有亲水基团，但却不溶于水，聚硅氮烷的亲水基团能够与水分子之间产生氢键，进而锁住水分子，当矿物掺合料掺入混凝土后，能够通过锁住水分使石灰石避免团聚，且提高混凝土抗早期开裂性能。
进一步的，聚硅氮烷是全氢聚硅氮烷或无机聚硅氮烷。全氢聚硅氮烷和无机聚硅氮烷具有一定的还原性，避免碱骨料反应的发生。
进一步的，按照重量份数计算，还包括二氧化氯固体粉末1～5份。
进一步的，激发剂，按照重量份数计算，包括硅锰渣1～2份，稻壳灰1～2份和Li2CaxSiO4:Tby,Taz 1～2份。Li2CaxSiO4:Tby,Taz具有光催化性能，在可见光的照射下，能够提高复合掺合料的活性，促进混凝土的固化，且对可见光有反射效果，避免混凝土建筑由于长时间受阳光照射而开裂。
进一步的，Li2CaxSiO4:Tby,Taz是Li2Ca0.4SiO4:Tb0.6,Ta0.1、Li2Ca0.3SiO4:Tb0.7,Ta0.1或Li2Ca0.2SiO4:Tb0.8,Ta0.1中的任意一种。
进一步的，按照重量份数计算，复合矿物掺合料还包括黄原酸盐5～10份。黄原酸盐溶于水后，分解为黄原酸和金属离子，黄原酸与窑灰中的过烧氧化钙反应，生成黄原酸钙，具有微膨胀性能，抑制混凝土的收缩，同时中和窑灰的碱性，避免碱骨料反应的发生；且黄原酸能够与炼钢废弃渣反应生成络合物，避免炼钢废弃渣的粘球现象，提高炼钢废弃渣与混凝土的相容性。
进一步的，黄原酸盐是黄原酸钠、黄原酸钾或异丙基黄原酸钠中的任意一种。
进一步的，按照重量份数计算，还包括二氧化氯固体粉末1～5份。二氧化氯固体粉末溶于水后，水解释放出H+中和了窑灰和石灰石的碱性，避免碱骨料反应的产生；同时与钢渣、石灰石等组分反应生成了氯化钙、氯化铁等物质，既提高了水泥的抗早期开裂能力，又提高了水泥的抗腐蚀能力，同时避免了钢渣的粘球。且二氧化氯固体粉末溶于水后，使复合矿物掺和料中的玻璃体数量提高，提高了复合矿物掺和料的活性。
本发明的第二个目的是提供一种复合矿物掺合料的制备方法，具有同样的效果。
本发明的上述技术效果是由以下技术方案实现的：
本发明提供的一种复合矿物掺合料的制备方法，包括以下操作步骤：
S1.将石灰石60～80份，窑灰10～20份，钢渣10～30份，硅灰5～10份，激发剂5～10份和ZnO系陶瓷颗粒5～10份放入球磨机中球磨2～3h，得到混合物A；
S2.向混合物A中加入聚硅氮烷5～10份，搅拌，得到混合物B；
S3.向混合物B中加入黄原酸盐5～10份和二氧化氯固体粉末1～5份，持续搅拌得到复合矿物掺合料。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的复合矿物掺合料及其制备方法，通过二氧化氯、ZnO系陶瓷颗粒的添加提高矿物的活性指数，使其流动度比大，其掺和的混凝土具有早期强度高，收缩性小，抗裂性强的优点。
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复合矿物掺合料及其制备方法，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1：一种复合矿物掺合料，按照重量份数计算，包括如下组分：石灰石60～80份，窑灰10～20份，钢渣10～30份，硅灰5～10份，激发剂5～10份和ZnO系陶瓷颗粒5～10份；其中，钢渣是炼钢废弃渣。
其制备方法如下：
将石灰石60～80份，窑灰10～20份，钢渣10～30份，硅灰5～10份，激发剂5～10份和ZnO系陶瓷颗粒5～10份放入球磨机中球磨2～3h。
实施例2：一种复合矿物掺合料，按照重量份数计算，包括如下组分：石灰石60份，窑灰10份，钢渣10份，硅灰5份，激发剂5份，ZnO系陶瓷颗粒5份和聚硅氮烷5份；其中，钢渣是炼钢废弃渣。
其制备方法如下：
S1.将石灰石60份，窑灰10份，钢渣10份，硅灰5份，激发剂5份和ZnO系陶瓷颗粒5份放入球磨机中球磨2～3h，得到混合物A；
S2.向混合物A中加入聚硅氮烷5份，搅拌。
实施例3：一种复合矿物掺合料，按照重量份数计算，包括如下组分：石灰石60～80份，窑灰10～20份，钢渣10～30份，硅灰5～10份，激发剂5～10份，ZnO系陶瓷颗粒5～10份，全氢聚硅氮烷5份和黄原酸钠5份；其中，钢渣是炼钢废弃渣。
其制备方法如下：
S1.将石灰石60份，窑灰10份，钢渣10份，硅灰5份，激发剂5份和ZnO系陶瓷颗粒5份放入球磨机中球磨2～3h，得到混合物A；
S2.向混合物A中加入全氢聚硅氮烷5份，搅拌，得到混合物B；
S3.向混合物B中加入黄原酸钠5份，持续搅拌得到复合矿物掺合料。
实施例4：一种复合矿物掺合料，按照重量份数计算，包括如下组分：石灰石80份，窑灰20份，钢渣30份，硅灰10份，激发剂6份，ZnO系陶瓷颗粒10份，全氢聚硅氮烷5份，黄原酸钾5份和二氧化氯固体粉末5份；其中，钢渣是炼钢废弃渣；激发剂包括：硅锰渣2份，稻壳灰2份和Li2Ca0.4SiO4:Tb0.6,Ta0.1 2份；。
其制备方法如下：
S1.将石灰石80份，窑灰20份，钢渣30份，硅灰10份，激发剂6份和ZnO系陶瓷颗粒10份放入球磨机中球磨2～3h，得到混合物A；
S2.向混合物A中加入全氢聚硅氮烷10份，搅拌，得到混合物B；
S3.向混合物B中加入黄原酸钾10份和二氧化氯固体粉末5份，持续搅拌得到所述复合矿物掺合料。
实施例5：一种复合矿物掺合料，按照重量份数计算，包括如下组分：石灰石80份，窑灰20份，钢渣30份，硅灰10份，激发剂10份，ZnO系陶瓷颗粒10份，无机聚硅氮烷10份，异丁基黄原酸钠10份；其中，钢渣是炼钢废弃渣；激发剂包括：硅锰渣2份，稻壳灰2份和Li2Ca0.4SiO4:Tb0.6,Ta0.12份；ZnO系陶瓷颗粒中含有质量份数为5％的BiO。
其制备方法如下：
S1.将石灰石80份，窑灰20份，钢渣30份，硅灰10份，激发剂6份和ZnO系陶瓷颗粒10份放入球磨机中球磨2～3h，得到混合物A；
S2.向混合物A中加入无机聚硅氮烷10份，搅拌，得到混合物B；
S3.向混合物B中加入异丁基黄原酸盐10份和二氧化氯固体粉末5份，持续搅拌得到所述复合矿物掺合料。
实施例6：一种复合矿物掺合料，按照重量份数计算，包括如下组分：石灰石80份，窑灰20份，钢渣30份，硅灰10份，激发剂10份，ZnO系陶瓷颗粒10份，无机聚硅氮烷10份，异丁基黄原酸钠10份；其中，钢渣是炼钢废弃渣；激发剂包括：硅锰渣2份，稻壳灰2份和Li2Ca0.4SiO4:Tb0.6,Ta0.12份；ZnO系陶瓷颗粒中含有质量份数为5％的CrO。
其制备方法如下：
S1.将石灰石80份，窑灰20份，钢渣30份，硅灰10份，激发剂6份和ZnO系陶瓷颗粒10份放入球磨机中球磨2～3h，得到混合物A；
S2.向混合物A中加入无机聚硅氮烷10份，搅拌，得到混合物B；
S3.向混合物B中加入异丁基黄原酸盐10份和二氧化氯固体粉末5份，持续搅拌得到所述复合矿物掺合料。
对比实施例：一种复合矿物掺合料，按照重量份数计算，包括如下组分：石灰石80份，窑灰20份，钢渣30份，硅灰10份，激发剂6份。
其制备方法如下：
S1.将石灰石80份，窑灰20份，钢渣30份，硅灰10份，激发剂6份放入球磨机中球磨2～3h。
将实施例1～6及对比实施例进行性能测试。
混凝土抗压强度按照《混凝土物理力学性能试验方法标准》GB/T50081-2019进行测试，试块尺寸为150mm×150mm×150mm，试验龄期为28d。
混凝土早期抗裂性能按照《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》GB/T50082-2009早期抗裂大板法进行测试。
混凝土长期抗裂性能按照《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》GB/T50082-2009长期收缩试验进行测试。
测试结果如下：
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)
1.一种复合矿物掺合料，其特征在于，按照重量份数计算，包括如下组分：石灰石60~80份，窑灰10~20份，钢渣10~30份，硅灰5~10份，激发剂5~10份和ZnO系陶瓷颗粒5~10份；其中，所述钢渣是炼钢废弃渣。
2.根据权利要求1所述的一种复合矿物掺合料，其特征在于，所述ZnO系陶瓷颗粒中含有质量份数为5%~10%的BiO或CrO。
3.根据权利要求1或2所述的一种复合矿物掺合料，其特征在于，按照重量份数计算，还包括含有亲水基团的聚硅氮烷10~20份。
4.根据权利要求3所述的一种复合矿物掺合料，其特征在于，所述聚硅氮烷是全氢聚硅氮烷或无机聚硅氮烷。
5.根据权利要求1所述的一种复合矿物掺合料，其特征在于，按照重量份数计算，还包括二氧化氯固体粉末1~5份。
6.根据权利要求1所述的一种复合矿物掺合料，其特征在于，所述激发剂，按照重量份数计算，包括硅锰渣1~2份，稻壳灰1~2份和Li2CaxSiO4:Tby,Taz 1~2份。
7.根据权利要求6所述的一种复合矿物掺合料，其特征在于，所述Li2CaxSiO4:Tby,Taz是Li2Ca0.4SiO4:Tb0.6,Ta0.1、Li2Ca0.3SiO4:Tb0.7,Ta0.1或Li2Ca0.2SiO4:Tb0.8,Ta0.1中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种复合矿物掺合料，其特征在于，所述复合矿物掺合料，按照重量份数计算，还包括黄原酸盐5~10份。
9.根据权利要求1所述的一种复合矿物掺合料，其特征在于，所述黄原酸盐是黄原酸钠、黄原酸钾或异丙基黄原酸钠中的任意一种。
10.一种复合矿物掺合料的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
S1. 将石灰石60~80份，窑灰10~20份，钢渣10~30份，硅灰5~10份，激发剂5~10份和ZnO系陶瓷颗粒5~10份放入球磨机中球磨2~3h，得到混合物A；
S2. 向所述混合物A中加入聚硅氮烷5~10份，搅拌，得到混合物B；
S3. 向所述混合物B中加入黄原酸盐5~10份和二氧化氯固体粉末1~5份，持续搅拌得到所述复合矿物掺合料。
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