CN112707664B - 一种降低泌水型混凝土掺合料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种降低泌水型混凝土掺合料及其制备方法，其中，制备方法包括以下制备步骤：在原始预拌混凝土废水泥浆中加入生石灰进行压滤处理，得到预拌混凝土废水泥浆压滤渣；将所述预拌混凝土废水泥浆压滤渣和助磨剂加入球磨机中进行球磨，制得预拌混凝土废水泥浆粉；将所述预拌混凝土废水泥浆粉和磨细粉煤灰混合搅拌，即制得降低泌水型混凝土掺合料。本发明使用了混凝土搅拌站预拌混凝土产生的废水泥浆，将其作为原材料制得具有降低泌水性能的掺合料，减少了硅灰、矿粉等其他掺合料用量，降低了混凝土的成本；同时也对搅拌站废水泥浆进行高价值再利用，具有很好的经济和环保效应，符合可持续发展的理念。

Description

一种降低泌水型混凝土掺合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种降低泌水型混凝土掺合料及其制备方法。
背景技术
随着现代科技的发展与进步，基础性工程建设规模日益扩大，现代建设工程向高层、超高层、大跨度框架工程发展，对混凝土的需求越来越大，对混凝土的泵送、抗离析等性能要求越来越高。目前常见的掺合料粉煤灰、矿粉等掺合料在混凝土中可提高泵送性、及流动性，提高混凝土的性能，但加入了掺合料的混凝土容易产生离析、泌水、浮浆、浮泡、表观质量等缺陷问题。
其中，混凝土泌水引起的诸多问题已经成为了制约现代混凝土发展的一大难题。混凝土泌水即混凝土拌合物中悬浮的骨料在重力作用下下沉，拌合水受到排挤而上浮，最后从表面析出的现象，从流变学角度看，造成泌水的原因是由于液相的黏滞阻力不足以克服粒子相的重力。少量的泌水对于混凝土而言危害不大，且能够防止新拌混凝土表面迅速干燥或开裂以及便于整修等，但是过量的泌水则会对混凝土造成极大的危害。泌水问题造成的浆骨分离，集料沉降堆积很容易引起堵泵；泌水引起的表面浮浆由于强度发展不够往往会产生许多裂缝；另外，泌出的水把会把水泥浆带走而留下砂子，导致表面出现“砂纹”等外观问题。
预拌混凝土废水泥浆是预拌混凝土搅拌站生产中冲洗搅拌机、运输车后产生大量的泥浆水，泥浆水中含有水泥、集料、集料带入的杂质和少量外加剂等，是一种混凝土废料，在本发明中所指的原始预拌混凝土废水泥浆即为该物质。
目前，我国预拌混凝土产品已形成系列化，但在技术和管理水平上存在参差不齐、自动化程度不高、环保意识不强、分离循环设施投资不到位和政策执行力度不够等缺点，致使预拌混凝土废水泥浆随意排放，污染环境；混凝土搅拌站对预拌混凝土废水泥浆的随意处置既破坏了环境，也造成了资源的极大浪费，其一企业每年为预拌混凝土废水泥浆的处理要支付大量的垃圾处理费，使混凝土生产综合成本加大；其二这些预拌混凝土废水泥浆堆放掩埋需占用大量的土地，造成了土地资源浪费；其三这些浆体经沉淀分离后的预拌混凝土废水泥浆呈强碱性，其pH值一般为10～12，对土壤碱化和水资源污染极大，一旦处置不妥就会造成水土流失，严重影响了我们生存的环境，同时也造成了对矿产资源和水资源的极大浪费。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的混凝土泌水性问题以及预拌混凝土废水泥浆的处理问题，本发明提供一种降低泌水型混凝土掺合料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤a、在原始预拌混凝土废水泥浆中加入生石灰进行压滤处理，得到预拌混凝土废水泥浆压滤渣；
步骤b、将所述预拌混凝土废水泥浆压滤渣和助磨剂加入球磨机中进行球磨，制得预拌混凝土废水泥浆粉；
步骤c、将所述预拌混凝土废水泥浆粉和磨细粉煤灰混合搅拌，即制得降低泌水型混凝土掺合料。
在上述技术方案的基础上，进一步地，步骤a中，在原始预拌混凝土废水泥浆中加入生石灰，静置20～30分钟，静置结束后通过过高压泵注入到压滤机中，控制高压泵泵入的压力为1～2MPa，沉淀物注入到压滤机中后，控制压滤机的压力1～2MPa，进行压干脱水1.5～2h，即得到所述预拌混凝土废水泥浆压滤渣。
在上述技术方案的基础上，进一步地，步骤a中，原始混凝土预拌混凝土废水泥浆与熟石灰质量比为1000:1～2。
在上述技术方案的基础上，进一步地，步骤a中，所述预拌混凝土废水泥浆压滤渣的含水率为20％～30％。
在上述技术方案的基础上，进一步地，步骤b中，所述助磨剂采用制备方法为：将环己胺、麦芽糖、木质素磺酸钙、丙酸钠滴入原始预拌混凝土废水泥浆经压滤机处理后得到的废液中进行反应，反应温度为50～60℃，滴加反应时间为1～2h，反应完毕之后制得所述助磨剂。
在上述技术方案的基础上，进一步地，所述助磨剂的质量浓度为20％～35％在上述技术方案的基础上，进一步地，所述环己胺、所述麦芽糖、所述木质素磺酸钙、所述丙酸钠的质量比为1:2～3：4～6：1～2。
在上述技术方案的基础上，进一步地，步骤b中，所述预拌混凝土废水泥浆压滤渣与助磨剂的质量比为5000:1～2。
在上述技术方案的基础上，进一步地，步骤b中，进行球磨的时间为30～50分钟。
在上述技术方案的基础上，进一步地，预拌混凝土废水泥浆粉比表面积为800～1200m2/kg，SiO2含量在70.0％～80.0％，Al2O3含量在10.0％～20.0％。
在上述技术方案的基础上，进一步地，步骤c中，磨细粉煤灰比表面积为600～800m2/kg。
本发明还提供一种根据如上任意所述降低泌水型混凝土掺合料的制备方法所制备的降低泌水型混凝土掺合料。
本发明提供的降低泌水型混凝土掺合料与现有的技术相比，具有以下原理和技术效果：
1.本发明通过原始预拌混凝土废水泥浆进行球磨，在机械力的作用下，细化其基质的胶凝组分，将其中未水化颗粒外部水化层被剥离，发挥水化活性；同时也使原始预拌混凝土废水泥浆中的水化硅酸钙、水化铝酸钙在机械力作用下处于界稳状态，具有再次水化的自发性，进一步增加其活性，作为掺合料使用时能够增加混凝土的强度。
2.本专利通过在原始预拌混凝土废水泥浆中添加生石灰，结合原始预拌混凝土废水泥浆中游离的硫酸根离子和水化铝酸钙形成难溶于水的水化硫铝酸钙，其能够使水泥早期水化生成的钙矾石体积膨胀，使浆体致密，减少泌水；优选地，预拌混凝土废水泥浆粉具有很大的比表面积，比表面积为为800～1200m2/kg，使水泥能够吸附更多自由水。
3.优选地，本专利通过使用木质素磺酸钙和麦芽糖作为助磨剂的主要成分，一方面能够发挥麦芽糖中的多羟基作用，降低液相表面张力，促进预拌混凝土废水泥浆压滤渣中C3A(铝酸三钙)的溶解，进一步生成更多的水化硫铝酸钙，起到减少泌水的作用，另一方面麦芽糖能够弥补木质素磺酸钙活性点数量不足的问题，两者结合能进一步提高助磨剂的助磨效果；除此之外，麦芽糖还具有一定减水功效，用作助磨剂可以提高减水组分的分散性，有助于改善水泥与外加剂的适应性。
4、经检测，制备得到预拌混凝土废水泥浆粉颗粒组成中＜3μm的颗粒占比超过60％，同时加入少量磨细粉煤灰，进一步增加细颗粒含量，能够使混凝土颗粒堆积模型更加密实，进一步解决泌水问题。
本发明使用了混凝土搅拌站预拌混凝土产生的废水泥浆，将其作为原材料制得具有降低泌水性能的掺合料，减少了硅灰、矿粉等其他掺合料用量，降低了混凝土的成本，解决了混凝土的泌水问题；同时也对搅拌站废水泥浆进行高价值再利用，具有很好的经济和环保效应，符合可持续发展的理念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明还提供如下所示降低泌水型混凝土掺合料的制备实施例：
实施例1
(1)原始预拌混凝土废水泥浆的处理：将2.00g生石灰加入2000.00g原始预拌混凝土废水泥浆中，静置20分钟，静置结束后将其通过高压泵注入到压滤机中，控制高压泵泵入的压力为1.00MPa，预拌混凝土废水泥浆注入到压滤机后，控制压滤机的压力1.00MPa，压干脱水1.5h，得到所述预拌混凝土废水泥浆压滤渣和废液。
(2)助磨剂的制备：将5.00g环己胺、10.00g麦芽糖、20.00g木质素磺酸钙、5.00g丙酸钠滴入废液150.00g中，升温至50℃，滴加时间为1h，制得助磨剂。
(3)预拌混凝土废水泥浆粉制备：将预拌混凝土废水泥浆压滤渣5000.00g和助磨剂1.00g加入球磨机，球磨30分钟，制得预拌混凝土废水泥浆粉。
(4)按以下重量份比例备料：
预拌混凝土废水泥浆粉：90份
磨细粉煤灰：20份
将900.00g预拌混凝土废水泥浆粉与200.00g磨细粉煤灰混合搅拌25分钟，制得以预拌混凝土废水泥浆粉为主的降低泌水型混凝土掺合料。
实施例2
(1)原始预拌混凝土废水泥浆的处理：将3.00g生石灰加入2000.00g原始预拌混凝土废水泥浆中，静置20分钟，静置结束后将其通过高压泵注入到压滤机中，控制高压泵泵入的压力为1.00MPa，预拌混凝土废水泥浆注入到压滤机后，控制压滤机的压力1.00MPa，压干脱水1.5h，得到所述预拌混凝土废水泥浆压滤渣和废液。
(2)助磨剂的制备：将5.00g环己胺、12.50g麦芽糖、25.00g木质素磺酸钙、7.50g丙酸钠滴入废液155.00g中，升温至55℃，滴加时间为1h，制得助磨剂。
(3)预拌混凝土废水泥浆粉制备：将预拌混凝土废水泥浆压滤渣5000.00g和助磨剂1.00g加入球磨机，球磨40分钟，制得预拌混凝土废水泥浆粉。
(4)按以下重量份比例备料：
预拌混凝土废水泥浆粉：100份
磨细粉煤灰：25份
将1000.00g预拌混凝土废水泥浆粉与250.00g磨细粉煤灰混合搅拌30分钟，制得以预拌混凝土废水泥浆粉为主的降低泌水型混凝土掺合料。
实施例3
(1)原始预拌混凝土废水泥浆的处理：将4.00g生石灰加入2000.00g原始预拌混凝土废水泥浆中，静置20分钟，静置结束后将其通过高压泵注入到压滤机中，控制高压泵泵入的压力为1.00MPa，预拌混凝土废水泥浆注入到压滤机后，控制压滤机的压力1.00MPa，压干脱水1.5h，得到所述预拌混凝土废水泥浆压滤渣和废液。
(2)助磨剂的制备：将5.00g环己胺、15.00g麦芽糖、30.00g木质素磺酸钙、7.50g丙酸钠滴入废液160.00g中，升温至60℃，滴加时间为1h，制得助磨剂。
(3)预拌混凝土废水泥浆粉制备：将预拌混凝土废水泥浆压滤渣5000.00g和助磨剂1.00g加入球磨机，球磨50分钟，制得预拌混凝土废水泥浆粉。
(4)按以下重量份比例备料：
预拌混凝土废水泥浆粉：120份
磨细粉煤灰：25份
将1200.00g预拌混凝土废水泥浆粉与250.00g磨细粉煤灰混合搅拌30分钟，制得以预拌混凝土废水泥浆粉为主的降低泌水型混凝土掺合料。
对比例1：原始预拌混凝土废水泥浆的处理中未加入生石灰进行处理。
(1)原始预拌混凝土废水泥浆的处理：将2000.00g原始预拌混凝土废水泥浆通过高压泵注入到压滤机中，控制高压泵泵入的压力为1.00MPa，预拌混凝土废水泥浆注入到压滤机后，控制压滤机的压力1.00MPa，压干脱水1.5h，得到所述预拌混凝土废水泥浆压滤渣和废液。
(2)助磨剂的制备：将5.00g环己胺、15.00g麦芽糖、30.00g木质素磺酸钙、7.50g丙酸钠滴入废液160.00g中，升温至60℃，滴加时间为1h，制得助磨剂。
(3)预拌混凝土废水泥浆粉制备：将预拌混凝土废水泥浆压滤渣5000.00g和助磨剂1.00g加入球磨机，球磨50分钟，制得预拌混凝土废水泥浆粉。
(4)按以下重量份比例备料：
预拌混凝土废水泥浆粉：120份
磨细粉煤灰：25份
将1200.00g预拌混凝土废水泥浆粉与250.00g磨细粉煤灰混合搅拌30分钟，制得以预拌混凝土废水泥浆粉为主的降低泌水型混凝土掺合料。
对比例2：助磨剂中未加入麦芽糖。
(1)原始预拌混凝土废水泥浆的处理：将4.00g生石灰加入2000.00g原始预拌混凝土废水泥浆中，静置20分钟，静置结束后将其通过高压泵注入到压滤机中，控制高压泵泵入的压力为1.00MPa，预拌混凝土废水泥浆注入到压滤机后，控制压滤机的压力1.00MPa，压干脱水1.5h，得到所述预拌混凝土废水泥浆压滤渣和废液。
(2)助磨剂的制备：将5.00g环己胺、30.00g木质素磺酸钙、7.50g丙酸钠滴入废液160.00g中，升温至60℃，滴加时间为1h，制得助磨剂。
(3)预拌混凝土废水泥浆粉制备：将预拌混凝土废水泥浆压滤渣5000.00g和助磨剂1.00g加入球磨机，球磨50分钟，制得预拌混凝土废水泥浆粉。
(4)按以下重量份比例备料：
预拌混凝土废水泥浆粉：120份
磨细粉煤灰：25份
将1200.00g预拌混凝土废水泥浆粉与250.00g磨细粉煤灰混合搅拌30分钟，制得以预拌混凝土废水泥浆粉为主的降低泌水型混凝土掺合料。
对比例3：石灰石粉复合掺合料。
对比例4：大理石粉复合掺合料。
上述涉及原始预拌混凝土废水泥浆采用的为同一批次收集的原始预拌混凝土废水泥浆，将上述实施例和对比例得到的降低泌水型混凝土掺合料进行以下应用实例：
对实施例和对比例得到的降低泌水型混凝土掺合料进行混凝土泌水量的测试，测试方法为：先用湿布润湿容积为15L的带盖筒，将加入等量降低泌水型混凝土掺合料的混凝土拌合物一次装入，静置1h，并加盖以防水分蒸发。试样表面应比筒口边低约20mm。自抹面开始计算时间，在前1h时用吸液管吸出泌水直至无泌水为止。吸水前5mi n，将筒底一侧垫高约20mm，使筒倾斜，以便于吸水。吸水后，将筒轻轻放平盖好。将吸出的水注入碗里，称量总量记录为m1，因考虑到会有少量浆体被吸出，故静置约3mi n，将上层液体倒入桶内，称量碗及沉淀浆体的质量，记录为m2，则混凝土的泌水量m＝m1-m2。所述空白对照为不加入降低泌水型混凝土掺合料，其它试验条件相同的等量混凝土拌合物。
实验结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002374218050000091
通过上述测试实验，可以说明：本发明制得的降低泌水型混凝土掺合料具有显著降低混凝土泌水的作用，相比于现有的技术方案，其降低泌水的性能更加优异，同时能够在一定程度上改善混凝土拌合物的和易性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种降低泌水型混凝土掺合料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
步骤a、在原始预拌混凝土废水泥浆中加入生石灰进行压滤处理，得到预拌混凝土废水泥浆压滤渣；
步骤b、将所述预拌混凝土废水泥浆压滤渣和助磨剂加入球磨机中进行球磨，制得预拌混凝土废水泥浆粉；
步骤c、将所述预拌混凝土废水泥浆粉和磨细粉煤灰混合搅拌，即制得降低泌水型混凝土掺合料；
步骤b中，所述助磨剂采用制备方法为：将环己胺、麦芽糖、木质素磺酸钙、丙酸钠滴入原始预拌混凝土废水泥浆经压滤机处理后得到的废液中进行反应，反应温度为50～60℃，滴加反应时间为1～2h，反应完毕之后制得所述助磨剂；
所述环己胺、所述麦芽糖、所述木质素磺酸钙、所述丙酸钠的质量比为1:2～3：4～6：1～2；
所述助磨剂的质量浓度为20%～35%；
步骤b中，所述预拌混凝土废水泥浆压滤渣与助磨剂的质量比为5000:1～2，进行球磨的时间为30～50分钟。
2.根据权利要求1所述的降低泌水型混凝土掺合料的制备方法，其特征在于：步骤a中，在原始预拌混凝土废水泥浆中加入生石灰，静置20～30分钟，静置结束后通过高压泵注入到压滤机中，控制高压泵泵入的压力为1～2MPa，沉淀物注入到压滤机中后，控制压滤机的压力1～2MPa，进行压干脱水1.5～2h，即得到所述预拌混凝土废水泥浆压滤渣。
3.根据权利要求1所述的降低泌水型混凝土掺合料的制备方法，其特征在于：步骤a中，原始混凝土预拌混凝土废水泥浆与生石灰质量比为1000:1～2。
4.根据权利要求1所述的降低泌水型混凝土掺合料的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述预拌混凝土废水泥浆压滤渣的含水率为20%～30%。
5.根据权利要求1所述的降低泌水型混凝土掺合料的制备方法，其特征在于：预拌混凝土废水泥浆粉比表面积为800～1200m2/kg，SiO2含量在70.0%～80.0%，Al2O3含量在10.0%～20.0%。
6.根据权利要求1所述的降低泌水型混凝土掺合料的制备方法，其特征在于：步骤c中，磨细粉煤灰比表面积为600～800m2/kg。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述降低泌水型混凝土掺合料的制备方法所制备的降低泌水型混凝土掺合料。
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