CN112551934A - 一种免蒸养免蒸压矿物掺合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种免蒸养免蒸压矿物掺合料及其制备方法，包括稻壳灰30~50份，硫铝酸钙熟料10~20份，水淬矿渣20~50份，偏高岭土5~9份，晶种1~5份，助磨剂0.1~0.3份，活化剂0.1~0.3份。制备时将稻壳灰、硫铝酸钙熟料、水淬矿渣和助磨剂加入到混沌激振振动磨中进行超细粉磨，粉磨至比表面积≥1200m2/kg，混合料与偏高岭土、晶种、活化剂混合均化，得到免蒸养免蒸压矿物掺合料。本发明制备的免蒸养免蒸压矿物掺合料具有早期活性指数和后期活性指数高，快速提升早期强度的同时，后期强度持续增长，可用作管桩混凝土掺合料，免去管桩混凝土蒸养和蒸压步骤，降低生产成本的同时可以达到节能减排的效果。
Description
技术领域
本发明属于掺合料制备领域，尤其涉及一种免蒸养免蒸压矿物掺合料及其制备方法。
背景技术
传统的管桩混凝土通常采用常压蒸汽养护和高压蒸汽养护相结合的“二次养护”生产工艺。常压蒸汽养护可以加快管桩混凝土生产过程中的钢模周转速度，提高生产效率；高压蒸汽养护使管桩混凝土在短时间内提升至80MPa以上，满足工程施工需要。“二次养护”生产工艺虽然具有以上优点，但其生产工艺造成了能源的消耗以及环境的污染。开发高性能的免蒸养免蒸压矿物掺合料，减去管桩混凝土生产过程中的常压蒸汽养护和高压蒸汽养护，节能减排，同时，保证管桩混凝土具有较高的早期强度和抗压强度。
专利ZL201310059143.5公开了用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的矿物掺合料及应用，其以超细高炉矿渣微粉与脱硫石膏为原材料，制备的掺合料l天抗压强度比≥90％，3天抗压强度比≥115％，28天抗压强度比≥110％，早期活性指数低，仅省去管桩混凝土蒸压养护过程。专利ZL201210265829.5用于免压蒸免蒸养预应力管桩的矿物掺合料及其制作方法，以超细矿渣粉、硅粉、S95级矿粉和保塑降粘剂等为原料，用该掺合料制备的管桩混凝土虽28d强度达到80MPa以上，省去管桩混凝土的蒸养和蒸压过程，但其以高品质矿物为原材料昂贵，且后期强度发展缓慢。
专利CN201710148403.4免蒸压高强度高性能混凝土掺合料及其生产方法，矿渣微粉、煤矸石粉、硅粉、斜发沸石粉、煅烧高岭土、钙质材料和石膏等为原料，制备的掺合料比表面积≥500m2/kg，1d蒸养活性指数≥105％，其虽然改善了掺合料早期强度，免去管桩混凝土蒸压过程，但其粒度大，比表面积小，未能发挥材料的活性，同时仅免去蒸压过程，对于管桩混凝土仍需进行常压蒸汽养护。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种免蒸养免蒸压矿物掺合料及其制备方法，所得矿物掺合料具有早期活性指数和后期活性指数高，快速提升早期强度的同时，后期强度持续增长，可用作管桩混凝土掺合料，免去管桩混凝土蒸养和蒸压步骤，降低生产成本的同时可以达到节能减排的效果。
为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种免蒸养免蒸压矿物掺合料，按重量份数包括如下原料：稻壳灰30～50份，硫铝酸钙熟料10～20份，水淬矿渣20～50份，偏高岭土5～9份，晶种1～5份，助磨剂0.1～0.3份，活化剂0.1～0.3份。
优选的，上述免蒸养免蒸压矿物掺合料，按重量份数包括如下原料：稻壳灰37～43份，硫铝酸钙熟料13～17份，水淬矿渣30～40份，偏高岭土6～8份，晶种2～4份，助磨剂0.2～0.3份，活化剂0.2～0.3份。
优选的是，所述稻壳灰为700～750℃温度下煅烧制得，SiO2含量≥82％，主要矿物相为无定形结构；所述水淬矿渣的矿物相为无定形矿物相。
优选的是，所述硫铝酸钙熟料主要成分为硫铝酸钙熟料，含量≥95％。
优选的是，所述偏高岭土中SiO2和Al2O3总含量≥92％，比表面积≥1500m2/kg。
优选的是，所述晶种为Aft-(C-H-S凝胶)复合晶种，能够为混凝土提供额外的成核位点，在体系内形成多个反应位点，加速水化反应的进行，提高混凝土的早强强度，同时在促进水化产物的析出的同时，由于降低了反应体系中Ca2+、Al3+、Si4+的离子浓度，反过来又促进了水泥中矿物继续溶解，加速混凝土的硬化过程，从而快速提升混凝土早期强度，同时后期强度持续增长，用作管桩混凝土掺合料，免去管桩混凝土蒸养和蒸压步骤，降低生产成本的同时可以达到节能减排的效果。
进一步优选的是，所述Aft-(C-H-S凝胶)复合晶种由硫铝酸钙与二水石膏按质量比1:2混合，按水灰比为0.5加水混合搅拌，在50℃的温度下养护7d后粉磨至比表面积为600m2/kg得到Aft晶种，将硅酸盐水泥与水按水灰比为0.5混合搅拌，在50℃的温度下养护7d后粉磨至比表面积为600m2/kg得到C-S-H凝胶晶种，将两种晶种混合均化，即得复合晶种。
优选的是，所述助磨剂为超支化聚胺酯助磨剂，由三异丙醇胺与甘油三脂按质量比1:1的比例经酯化反应合成得到，属于大分子助磨剂。通过超细粉磨，矿物掺合料细度小，比表面积大，能够促进胶凝材料在水泥水化进程中的反应和水化。硫铝酸钙水化速度快，水化生产钙矾石，保证掺合料早期活性指数，而稻壳灰和水淬矿渣矿物相主要为无定形结构，活性高，与水泥快速反应，促进水化进程。同时各组分具有叠加效应，充分发挥各种掺合料的优点，改善掺合料活性指数。
优选的，所述活化剂为LiOH与纳米SiO2按重量份数比为1:1～3混合制得。采用LiOH与纳米SiO2作为活化剂，可以激发矿物掺合料中的活性和惰性组分，加快其在胶凝体系中的水化速度，可以显著改善矿物掺合料的早强活性指数，掺入到管桩混凝土中，可以有效提高管桩混凝土的早期强度和后期强度。
上述免蒸养免蒸压矿物掺合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将稻壳灰、硫铝酸钙熟料、水淬矿渣和助磨剂加入到混沌激振振动磨中进行超细粉磨，粉磨至比表面积≥1200m2/kg得混合料；
(2)混合料与偏高岭土、晶种、活化剂混合均化，得到免蒸养免蒸压矿物掺合料。
有益效果：
与现有技术相比，本发明一种免蒸养免蒸压矿物掺合料及其制备方法与应用的显著优点为：该免蒸养免蒸压矿物掺合料具有早期活性指数和后期活性指数高，快速提升早期强度的同时，后期强度持续增长，可用作管桩混凝土掺合料，免去管桩混凝土蒸养和蒸压步骤，降低生产成本的同时可以达到节能减排的效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本发明采用的原料均可购自市售。其中，稻壳灰为700～750℃温度下煅烧制得，SiO2含量≥82％，主要矿物相为无定形结构，硫铝酸钙熟料主要成分为硫铝酸钙熟料，含量≥95％；水淬矿渣的矿物相主要为无定形矿物相；偏高岭土中SiO2和Al2O3含量≥92％，比表面积≥1500m2/kg；助磨剂为超支化聚胺酯助磨剂，由三异丙醇胺与甘油三脂按1:1的比例经酯化反应合成得到，属于大分子助磨剂；活化剂为LiOH与纳米SiO2按重量份数比为1:1～3比例混合制得；晶种为Aft-(C-H-S凝胶)复合晶种，比表面积为600m2/kg。
实施例1
一种免蒸养免蒸压矿物掺合料，按重量份数包括如下原料：稻壳灰30份，硫铝酸钙熟料10份，水淬矿渣50份，偏高岭土9份，晶种1份，助磨剂0.1份，活化剂0.1份。
其中，晶种为Aft-(C-H-S凝胶)复合晶种，活化剂由按重量份数比为1:1～3的LiOH与纳米SiO2混合制得。
该免蒸养免蒸压矿物掺合料的制备方法，包括如下步骤：(1)将稻壳灰、硫铝酸钙熟料、水淬矿渣和助磨剂加入到混沌激振振动磨中进行超细粉磨，粉磨至比表面积≥1200m2/kg，(2)混合料与偏高岭土、晶种、活化剂混合均化，得到免蒸养免蒸压矿物掺合料。
实施例2
一种免蒸养免蒸压矿物掺合料，按重量份数包括如下原料：稻壳灰37份，硫铝酸钙熟料13份，水淬矿渣40份，偏高岭土8份，晶种2份，助磨剂0.1份，活化剂0.2份。
其中，晶种为Aft-(C-H-S凝胶)复合晶种，活化剂包括重量份数比为1:1～3的LiOH与纳米SiO2。
该免蒸养免蒸压矿物掺合料的制备方法，包括如下步骤：(1)将稻壳灰、硫铝酸钙熟料、水淬矿渣和助磨剂加入到混沌激振振动磨中进行超细粉磨，粉磨至比表面积≥1200m2/kg，(2)混合料与偏高岭土、晶种、活化剂混合均化，得到免蒸养免蒸压矿物掺合料。
实施例3
一种免蒸养免蒸压矿物掺合料，按重量份数包括如下原料：稻壳灰40份，硫铝酸钙熟料15份，水淬矿渣35份，偏高岭土7份，晶种3份，助磨剂0.2份，活化剂0.2份。
其中，晶种为Aft-(C-H-S凝胶)复合晶种，活化剂包括重量份数比为1:1～3的LiOH与纳米SiO2。
该免蒸养免蒸压矿物掺合料的制备方法，包括如下步骤：(1)将稻壳灰、硫铝酸钙熟料、水淬矿渣和助磨剂加入到混沌激振振动磨中进行超细粉磨，粉磨至比表面积≥1200m2/kg，(2)混合料与偏高岭土、晶种、活化剂混合均化，得到免蒸养免蒸压矿物掺合料。
实施例4
一种免蒸养免蒸压矿物掺合料，按重量份数包括如下原料：稻壳灰43份，硫铝酸钙熟料17份，水淬矿渣30份，偏高岭土6份，晶种4份，助磨剂0.3份，活化剂0.2份。
其中，晶种为Aft-(C-H-S凝胶)复合晶种，活化剂包括重量份数比为1:1～3的LiOH与纳米SiO2。
该免蒸养免蒸压矿物掺合料的制备方法，包括如下步骤：(1)将稻壳灰、硫铝酸钙熟料、水淬矿渣和助磨剂加入到混沌激振振动磨中进行超细粉磨，粉磨至比表面积≥1200m2/kg，(2)混合料与偏高岭土、晶种、活化剂混合均化，得到免蒸养免蒸压矿物掺合料。
实施例5
一种免蒸养免蒸压矿物掺合料，按重量份数包括如下原料：稻壳灰50份，硫铝酸钙熟料20份，水淬矿渣20份，偏高岭土5份，晶种5份，助磨剂0.3份，活化剂0.3份。
其中，晶种为Aft-(C-H-S凝胶)复合晶种，活化剂包括重量份数比为1:1～3的LiOH与纳米SiO2。
该免蒸养免蒸压矿物掺合料的制备方法，包括如下步骤：(1)将稻壳灰、硫铝酸钙熟料、水淬矿渣和助磨剂加入到混沌激振振动磨中进行超细粉磨，粉磨至比表面积≥1200m2/kg，(2)混合料与偏高岭土、晶种、活化剂混合均化，得到免蒸养免蒸压矿物掺合料。
性能检测
将上述实施例1-5制备的免蒸养免蒸压矿物掺合料分别使用激光粒度分析仪进行粒度D10、D50、D90，比表面积、1d活性指数，3d活性指数，28d活性指数等分别按《水泥比表面积测定方法勃氏法》GB/T8074、《水泥胶砂强度试验》GB/T17671、《水泥胶砂流动度比测定方法》GB/T2419测定，获得的结果如表1和表2所示。
表1免蒸养免蒸压矿物掺合料的物理性能
表2免蒸养免蒸压矿物掺合料的力学性能
| 测试项目 | 1d活性指数/％ | 3d活性指数/％ | 28d活性指数/％ |
| 实施例1 | 126 | 125 | 120 |
| 实施例2 | 124 | 123 | 119 |
| 实施例3 | 123 | 123 | 118 |
| 实施例4 | 120 | 124 | 120 |
| 实施例5 | 121 | 122 | 117 |
由表1可得，本发明实施例制得的免蒸养免蒸压矿物掺合料的粒度D10为0.83～0.88μm，D50为21.3～2.35μm，D90为11.4～12.8μm，比表面积为1223～1253m2/kg，免蒸养免蒸压矿物掺合料粒度小，比表面积大。
由表2可得，本发明实施例制得的免蒸养免蒸压矿物掺合料1d活性指数为120～126％，3d活性指数为122～125％，28d活性指数为117～120％，免蒸养免蒸压矿物掺合料早期活性指数和后期活性指数高，快速提升早期强度的同时，后期强度持续增长，可用作管桩混凝土掺合料，免去管桩混凝土蒸养和蒸压步骤，降低生产成本的同时可以达到节能减排的效果.
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种免蒸养免蒸压矿物掺合料，其特征在于，按重量份数包括如下原料：稻壳灰30~50份，硫铝酸钙熟料10~20份，水淬矿渣20~50份，偏高岭土5~9份，晶种1~5份，助磨剂0.1~0.3份，活化剂0.1~0.3份。
2.根据权利要求1所述的免蒸养免蒸压矿物掺合料，其特征在于，按重量份数包括如下原料：稻壳灰37~43份，硫铝酸钙熟料13~17份，水淬矿渣30~40份，偏高岭土6~8份，晶种2~4份，助磨剂0.2~0.3份，活化剂0.2~0.3份。
3.根据权利要求1所述的免蒸养免蒸压矿物掺合料，其特征在于：所述稻壳灰为700~750℃温度下煅烧制得，SiO2含量≥82%，主要矿物相为无定形结构；所述水淬矿渣的矿物相为无定形矿物相。
4.根据权利要求1所述的免蒸养免蒸压矿物掺合料，其特征在于：所述硫铝酸钙熟料主要成分为硫铝酸钙熟料，含量≥95%。
5.根据权利要求1所述的免蒸养免蒸压矿物掺合料，其特征在于：所述偏高岭土中SiO2和Al2O3总含量≥92%，比表面积≥1500m2/kg。
6.根据权利要求1所述的免蒸养免蒸压矿物掺合料，其特征在于：所述晶种为Aft-（C-H-S凝胶）复合晶种。
7.根据权利要求6所述的免蒸养免蒸压矿物掺合料，其特征在于：所述Aft-（C-H-S凝胶）复合晶种由硫铝酸钙与二水石膏按质量比1:2混合，按水灰比为0.5加水混合搅拌，在50℃的温度下养护7d后粉磨至比表面积为600m2/kg得到Aft晶种，将硅酸盐水泥与水按水灰比为0.5混合搅拌，在50℃的温度下养护7d后粉磨至比表面积为600m2/kg得到C-S-H凝胶晶种，将两种晶种混合均化，即得复合晶种。
8.根据权利要求1所述的免蒸养免蒸压矿物掺合料，其特征在于：所述助磨剂为超支化聚胺酯助磨剂，由三异丙醇胺与甘油三脂按1:1的比例经酯化反应合成得到，属于大分子助磨剂。
9.根据权利要求1所述的免蒸养免蒸压矿物掺合料，其特征在于：所述活化剂为LiOH与纳米SiO2按重量份数比为1:1~3混合制得。
10.基于权利要求1所述的免蒸养免蒸压矿物掺合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将稻壳灰、硫铝酸钙熟料、水淬矿渣和助磨剂加入到混沌激振振动磨中进行超细粉磨，粉磨至比表面积≥1200m2/kg得混合料；（2）混合料与偏高岭土、晶种、活化剂混合均化，得到免蒸养免蒸压矿物掺合料。
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