CN1903773A - 增钙型高强混凝土掺合料及其制备方法和使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种增钙型高强混凝土掺合材料及其制备方法和使用方法，含有粉煤灰70－90％；高炉矿渣5－20％；氢氧化钙1－5％；硫酸钠0.5－3％；硅烷偶联剂0.1－0.5％；三乙醇胺0.01－1％；减水剂0.1－1％。生产时将粉煤灰和高炉矿渣烘干，水分控制在1.5％以下；再将粉煤灰总量的2％与硅烷偶联剂混合搅拌、烘干、研磨备用；按粉煤灰总量的1％与三乙醇胺混合搅拌、烘干、研磨备用；将上述材料混合磨细，从球磨机出料口衔接密封输送接料口装置，从接料口接包装容器。本发明可用于各种高强混凝土，取代15－35％的水泥，减少用水量7－10％，改善混凝土性能，减少混凝土表面开裂。

Description

增钙型高强混凝土掺合料及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土建筑材料及其生产工艺和使用方法，特别是一种以粉煤灰为主要原料的混凝土掺合料及其生产工艺和使用方法。
背景技术
普通粉煤灰作为掺合料加入到新拌混凝土中是建筑施工中的一种传统作法，但由于粉煤灰品质参差不齐，性能差别巨大，虽然有些可以改善混凝土的力学性能和耐久性能，但绝大部分因粉煤灰活性不足，掺量一般不超过水泥用量的15％，且加入后，常常使混凝土早期强度降低。在混凝土施工中，为达到设计要求及改善混凝土的性能，常常加入多种掺合料和外加剂，粉煤灰等粉状物料加水后发生过度聚集、粘结在一起，减少了与水和激发剂的接触面积，由于加入材料种类繁多，性能不稳定，各地区、各批次原材料的物理、化学性能不同，每次使用前必须将各种原材料经多次试验确定施工配比，综合造价较高，制备和施工复杂。根据建筑市场的发展，急需研制出多种性能确定、商品化的混凝土掺合料。
发明内容
本发明的目的是提供一种增钙型高强混凝土掺合料及其制备方法和使用方法，解决传统混凝土掺合料活性不足，掺量过低，常使混凝土早期强度降低的问题；并解决施工现配混凝土掺合料不定型、配出的混凝土性能不稳定、频繁试验、成本较高、配比不合理、施工使用复杂的问题。
本发明增钙型高强混凝土掺合料的技术方案：这种增钙型高强混凝土掺合料，以粉煤灰为主要原料，其特征在于：按100份质量配比计算，有以下组分：
a、粉煤灰                        70-90％；
b、高炉矿渣                      5-20％；
c、氢氧化钙                      1-5％；
d、硫酸钠                        0.5-3％；
e、硅烷偶联剂                    0.1-0.5％；
f、三乙醇胺                      0.01-1％；
g、减水剂                        0.1-1％。
上述粉煤灰是含钙量8-12％的粉煤灰。
上述减水剂是萘系高效减水剂UNF5。
上述的增钙型高强混凝土掺合料的制备方法，其特征在于步骤为：
(1)、将粉煤灰和高炉矿渣烘干，水分控制在1.5％以下；
(2)、将粉煤灰总量的2％与硅烷偶联剂混合搅拌、烘干、研磨备用；
(3)、按粉煤灰总量的1％与三乙醇胺混合搅拌、烘干、研磨备用；
(4)、将上述材料经提升输送装置送入球磨机中搅拌磨细，球磨出料细度是0.08mm方孔筛筛余小于10％；
(5)、从球磨机出料口衔接密封输送接料口装置，从接料口接包装容器、计量、封口、成品入库。
上述的增钙型高强混凝土掺合料的使用方法，其特征在于：将上述增钙型高强混凝土掺合料取代混凝土中的水泥用量15-35％，混凝土中的用水量减少7-10％。
有益效果：本发明可提高混凝土强度，节约水泥，提高可泵性，抑制收缩干裂，提高混凝土的耐久性，与其它粉煤灰激发类产品相比，其突出特点是：在混凝土中取代水泥量大，且早期强度有较大提高。
本发明的增钙性高强混凝土掺合料以含钙量8-12％的粉煤灰为主要原料，粉煤灰掺量占总质量的70-90％，变废为宝，有效利用固体废渣，用于新拌混凝土中，替代混凝土中的水泥量较多，改善混凝土耐久性，对大掺量掺合料混凝土早期强度有较大提高，且具有掺量高的特点。
本发明采用氢氧化钙、硅烷偶联剂、硫酸钠、三乙醇胺作为激发粉煤灰活性的激发剂，硅烷偶联剂提高了粉煤灰中玻璃微珠的湿润性，同时改善微珠表面结构，提高了反应活性，使粉煤灰能够快速水化。三乙醇胺和硫酸钠加快了水泥的水化过程，而水泥的水化与粉煤灰的活性激发是相互关联的，水泥水化生成的氢氧化钙与激发剂中的硫酸盐产生作用，激发了粉煤灰的活性，加速C-S-H凝胶和钙矾石晶体的形成，提高了C-S-H凝胶和钙矾石晶体的整体数量，又加快了水泥熟料的反应。
本发明适当地加入一些萘系高效减水剂，可减少混凝土的拌合水用量，提高混凝土中的物料颗粒分散度，增大物料反应表面积，提高反应速度，对激发粉煤灰的活性更加有利。防止粉煤灰等粉状物料加水后聚集、粘结在一起，增加干粉物料与水和激发剂的接触面积。
本发明采用的高钙粉煤灰和高炉矿渣经烘干后，控制水分小于1.5％，有益于增强胶凝材料的活性，加快粉煤灰的水化过程，使混凝土强度在在早期得到充分发展。事先将粉煤灰总量的2％与硅烷偶联剂混合搅拌、烘干、研磨备用，按粉煤灰总量的1％与三乙醇胺混合搅拌、烘干、研磨备用，有利于物料的充分分散，解决了液体制剂的加入干粉物料产生黏结、影响干粉物料的表面积和性能的问题。
本发明的增钙型高强混凝土掺合料经磨细，细度0.08mm方孔筛筛余小于10％，可减少混凝土的拌合用水，提高混凝土的强度。该掺合料在混凝土中替代的水泥量可达15-35％以上，每立方米可节省水泥用量60-140kg，早期强度可提高10％，并且不降低混凝土后期强度，抑制混凝土收缩开裂，提高混凝土的抗冻性、抗渗性。
本发明的原材料为工业废渣，原料易得，变废为宝，减少固体工业废渣对环境的污染。混合料经磨细后直接灌装封口包装，大大改善了工人作业环境。实现无害化生产、运输、使用，避免损害人体健康。成品密封包装置于干燥阴凉处，可保存12个月，适合商品化供应。本发明生产及运输、使用全过程对环境无污染，对人身体无害。
因为粉煤灰是最廉价易得的建筑材料，比白灰的价格更低，使用增钙型混凝土掺合材料还可减少水泥用量从而降低工程造价。
本发明配比合理，原材料种类较少，节约水泥，成本较低，生产工艺简单，使用方便，混凝土拌合浇筑无特殊要求，不会引起钢筋锈蚀的问题。
本发明的增钙型高强混凝土掺合料，按要求比例加入混凝土拌合物中搅拌后，混凝土拌合物和易性好，改善混凝土的施工性能，减小混凝土的坍落度损失，提高混凝土的可泵性。混凝土拌合物浇筑后混凝土结构、构件能抑制混凝土收缩开裂，不降低混凝土早期强度，提高后期强度、抗冻性、抗渗性，综合成本低。适用于工业与民用建筑，高强混凝土、泵送混凝土及普通混凝土，适合于复杂及强度、性能、耐久性要求高的混凝土。
具体实施方式
本发明增钙性高强混凝土掺合料每100份质量配比中粉煤灰的加入量可选择70-90％之间的任何数值，高炉矿渣的加入量可选择5-20％的任何数值，上述粉煤灰的含钙量8-12％，粉煤灰和高炉矿渣经烘干水分小于1.5％；氢氧化钙的加入量可选择1-5％之间的任何数值；硫酸钠的加入量为0.5-3.0％之间的任意数值；硅烷偶联剂(KH-550)的加入量可选择0.05-0.2％之间的任意数值；三乙醇胺的加入量可选择0.01-1.00％之间的任意数值；萘系高效减水剂(UNF5)的加入量可选择0.0-1.0％之间的任意数值。上述硅烷偶联剂(KH-550)、三乙醇胺和萘系高效减水剂(UNF5)可选用丹阳市晨光偶联剂公司生产的产品。硫酸钠可选择纯品或元明粉。
增钙性高强混凝土掺合料的优选实施例：
a、粉煤灰                              86％；
b、高炉矿渣                            10％；
c、氢氧化钙                            2％；
d、硫酸钠                              1.5％；
e、硅烷偶联剂(KH-550)                  0.2％；
f、三乙醇胺                            0.05％；
g、萘系高效减水剂(UNF5)                0.25％。
本发明增钙性高强混凝土掺合料的优选制备方法：
(1)、将粉煤灰和高炉矿渣烘干，至含水量1.5％以下；
(2)、将粉煤灰总量的2％与硅烷偶联剂混合搅拌、烘干、研磨备用。
(3)、按粉煤灰总量的1％与三乙醇胺混合搅拌、烘干、研磨备用。
(4)、按配比准确计量，粉煤灰、激发剂、减水剂、装入提升装置中提升至球磨机中磨细，球磨时间、出料细度控制在0.08mm方孔筛筛余10％以下。
(5)、通过封闭输送装置接料口装入包装袋(桶)计量、封口、成品入库。
本发明增钙性高强混凝土掺合料的使用方法：在混凝土中等量取代水泥15-35％，在混凝土中起减水7-10％的作用，在与其它外加剂复合使用经试配确定。
本发明的增钙型高强混凝土掺合料在与其它外加剂复合使用时，配比必须经试验确定。本发明增钙性高强混凝土掺合料加入混凝土的配合比及检测性能实例见下表：
试件   水泥Kg/m3   掺合料Kg/m3   砂Kg/m3   石子Kg/m3   水Kg/m3   坍落度mm   抗压强度(MPa)
  7d   28d
  空白混凝土   400   0   662   1178   150   155   35.1   50.9
对比混凝土   320300280260   80100120140   658652652650   1178117811781178   140139138139   155130140160   35.434.532.435.0   52.351.451.949.2
上述水泥为P.O 42.5吉林翼东水泥，混凝土施工按现行规范、标准即可，无其它要求。

Claims (5)

1.一种增钙型高强混凝土掺合料，以粉煤灰为主要原料，其特征在于：按100份质量配比计算，有以下组分：
a、粉煤灰                  70-90％；
b、高炉矿渣                5-20％；
c、氢氧化钙                1-5％；
d、硫酸钠                  0.5-3％；
e、硅烷偶联剂              0.1-0.5％；
f、三乙醇胺                0.01-1％；
g、减水剂                  0.1-1％。
2 .根据权利要求1所述的增钙型高强混凝土掺合料，其特征在于：上述粉煤灰是含钙量8-12％的粉煤灰。
3.根据权利要求1所述的增钙型高强混凝土掺合料，其特征在于：上述减水剂是萘系高效减水剂UNF5。
4.一种权利要求1所述的增钙型高强混凝土掺合料的制备方法，其特征在于步骤为：(1)、将粉煤灰和高炉矿渣烘干，水分控制在1.5％以下；
          (2)、将粉煤灰总量的2％与硅烷偶联剂混合搅拌、烘干、研磨备用；
          (3)、按粉煤灰总量的1％与三乙醇胺混合搅拌、烘干、研磨备用；
          (4)、将上述材料经提升输送装置送入球磨机中搅拌磨细，球磨出料细度是0.08mm方孔筛筛余小于10％；
          (5)、从球磨机出料口衔接密封输送接料口装置，从接料口接包装容器、计量、封口、成品入库。
5.一种权利要求1所述的增钙型高强混凝土掺合料的使用方法，其特征在于：将上述增钙型高强混凝土掺合料取代混凝土中的水泥用量15-35％，混凝土中的用水量减少7-10％。
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