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CN107814499A - 一种复合胶凝材料、制备方法及应用 - Google Patents

一种复合胶凝材料、制备方法及应用 Download PDF

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CN107814499A CN201711215541.6A CN201711215541A CN107814499A CN 107814499 A CN107814499 A CN 107814499A CN 201711215541 A CN201711215541 A CN 201711215541A CN 107814499 A CN107814499 A CN 107814499A
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于吉涛
岳光亮
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    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/14Cements containing slag
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Abstract

本发明公开一种复合胶凝材料、制备方法及应用。本发明复合胶凝材料,各原料组分及配比为:熟料20‑40%,水渣10‑30%,镍渣10‑20%,烧煤矸石10‑20%,石灰石30‑50%,改性石膏3‑10%,功能活化剂0.1‑0.15%。制备时将熟料、水渣、镍渣、功能活化剂四种硬度较大的材料一起粉磨。将易磨物料石灰石、煤矸石、石膏一起粉磨。然后将硬度大的材料与易磨性材料混合即得本发明复合胶凝材料。本发明复合胶凝材料,根据不同物料颗粒分布,优化胶凝材料配比组成。本发明复合胶凝材料可全部替代混凝土中水泥、矿粉、粉煤灰,简化混凝土生产操作流程,确保产品的标准化。本发明有利于节约能源及减少环境污染,使混凝土产品更加标准。

Description

一种复合胶凝材料、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域,具体涉及一种复合胶凝材料、制备方法及应用。
背景技术
现有混凝土生产过程中粉体材料种类太多,一是造成在生产过程中计量波动较大,二是粉体材料质量波动较大,难以控制,使用复合胶凝材料后混凝土生产操作更加简洁,混凝土的生产过程中直接使用复合胶凝材料一种材料或者复合胶凝材料搭配使用少量水泥,混凝土质量更加稳定。复合胶凝材料根据混凝土的级配的特点制备,在混凝土中使用后,混凝土结构更加密实,提高了混凝土抗冻、抗渗、抗硫酸盐侵蚀等耐久性能。大幅度降低混凝土中原材料成本,节能减排环保。
随着社会的进步,高性能混凝土已经成为混凝土发展的必然趋势,高性能混凝土在配制上的特点是低水胶比,选用优质的原材料。复合胶凝材料是制备高性能混凝土的主要组分和必备的材料,起到从根本上改变混凝土性能的作用。复合胶凝材料是指两种或两种以上的胶凝材料,按照一定比例混合均匀的粉体材料;或由两种或两种以上的胶凝材料,按照一定比例混合后,必要时可掺加适量功能活化剂,再粉磨至规定细度的粉体材料。混凝土实现高性能的重要手段就是采用胶凝材料填充混凝土空隙,从而提高混凝土的流动性、保水性,减少泌水,改善混凝土的工作性能,提高混凝土的后期强度,降低混凝土的水化温升,减少收缩,改善体积稳定性和混凝土中水泥石的孔结构以及与骨料的界面结构,使混凝土的耐久性显著提高。复合胶凝材料是材料进化的主要途径之一,复合胶凝材料多组分的超叠加效应发挥优良特性效果,克服目前胶凝材料的缺陷,技术经济效益显著,符合绿色化混凝土的发展需求。
目前,混凝土生产过程中胶凝材料一般是由水泥、矿粉、煤灰等粉体材料组成,随着混凝土市场的发展,一方面矿粉、煤灰、水泥价格持续升高,另一方面是矿粉、煤灰供应紧张且不稳定,质量越来越差,行业内急需解决以上两方面的问题。随着国家倡导绿色高性能混凝土,对原材料的质量提出更高的要求,提倡原材料质量的标准化,侧重混凝土的耐久性,复合胶凝材料应运而生。目前技术中仅仅是从资源的合理利用方面进行,将水渣、钢渣、石灰石等分别粉磨至一定的细度,钢渣粉、石灰石粉等作为单一胶凝材料分别掺入混凝土中降低成本,原料的选取多从废弃物的再利用等角度考虑,并没有从混凝土质量的角度去考虑。
可见,现有技术还不能从根本上解决混凝土胶凝材料中存在的问题,仅仅从成本上考虑,废弃物粉磨后用于混凝土,未涉及原材料质量以及混凝土胶凝材料种类多导致的生产上不稳定等问题。
发明内容
本发明目的在于,针对上述现有技术的不足,一种复合胶凝材料、制备方法及应用。本发明复合胶凝材料,根据不同物料颗粒分布,优化胶凝材料配比组成,且简化混凝土生产操作流程,确保产品的标准化。彻底的从根本上解决稳定生产高质量混凝土问题。本发明复合胶凝材料性能更好、成本更低。
为实现上述发明目的,本发明采用的技术方案是,一种复合胶凝材料,各原料组分及配比为:熟料20-40%,水渣10-30%,镍渣10-20%,烧煤矸石10-20%,石灰石30-50%,改性石膏3-10%,功能活化剂0.1-0.15%。
所述功能活化剂由如下百分比原料制成:醇胺类有机物20-40%,羧酸类有机物30-50%,无机盐类10-20%。
所述改性石膏由脱硫石膏中加入1-3%改性剂搅拌分散均匀制备而成。所述改性方法为本领域常用方法,改性剂可以由如下重量百分比原料组成:引气剂组分20%、羟丙基纤维素类50%、无机盐类30%。
改性石膏作为激发剂,作用是激发胶凝材料强度,促进化学反应向正方向进行。
制备时,根据物料不同作用、易磨性等特点按照比例进行搭配,并加入功能活化剂,共同粉磨细度控制在45um方孔筛的筛余在15+2%。
具体地,将熟料、水渣、镍渣、功能活化剂四种硬度较大的材料一起粉磨。目的是通过镍渣硬度大的特点将熟料、水渣两种活性较大的材料粉磨至合理细度,即,3-32um颗粒含量在80%以上。将易磨物料石灰石、煤矸石、石膏一起粉磨,45um方孔筛筛余在15%+2%。然后将硬度大的材料与易磨性材料混合即得本发明复合胶凝材料。
本发明还提供所述复合胶凝材料在制备高性能混凝土上的用途。
因此,本发明还提供一种高性能混凝土,由如下重量份的原料制备而成:复合胶凝材料350份,机制砂885份,石子1000份,水160份,外加剂7份。
现有方法制备混凝土中粉体材料使用水泥、矿粉、煤灰三种原材料的搭配,提供混凝土的粘聚性、强度及工作性能。而本发明的复合胶凝材料的制备在保证考虑粘聚性、强度及工作性能的同时,充分发挥物料颗粒级配的微集料效应、填充效应、复合胶凝效应和叠加效应作用,同时提高了混凝土的耐久性能,更加符合高性能混凝土的要求。
本发明复合胶凝材料利用石膏和活化剂共同来激发促进水渣、镍渣中的玻璃体网状结构解体,形成大量的钙矾石,提高水化速度从而提高整个胶凝材料的强度。烧煤矸石超细粉的填充和熟料的水化胶结作用,保证了混凝土的工作性能(粘聚性和可泵性),从而满足混凝土的泵送施工要求。反应机理如下:
本发明具有如下有益效果:
1、本发明复合胶凝材料可全部替代混凝土中水泥、矿粉、粉煤灰,或者根据具体要求使用少量水泥与复合胶凝材料配合,由原来的三种或四种原材料简化为一种或两种,原材料质量更加稳定,操作更加简洁,节约能源及减少环境污染,混凝土产品更加标准。
2、本发明复合胶凝材料技术不仅是简单的复合而是通过技术手段进行资源整合和综合利用技术的方式,对于高性能混凝土的推广应用意义重大。生产混凝土的企业可以不必采购粉体材料:水泥、矿粉、煤灰、钢渣粉等,完全可以直接使用本发明复合胶凝材料来代替其它几种材料,促进产品标准化和推动产业升级转型。
3、本发明的复合胶凝材料颗粒级配良好,活性材料的活性发挥到最大程度,非活性材料颗粒填充作用达到最大程度。因而充分发挥物料颗粒级配的微集料效应、填充效应、复合胶凝效应和叠加效应作用,在混凝土应用中工作性能更加适合泵送,力学性能强度更高,尤其是耐久性能提高,是制备高性能混凝土的理想材料。
4、本发明创造性地加入了改性石膏和功能活化剂,能够激发活性材料使其发挥最大的活性,提高复合胶凝材料的强度、流动性能、耐久性指标。
具体实施方式
为了更好理解本发明,下面结合实施例对本发明技术方案做进一步说明,本发明未详尽描述的方法均为现有技术,不再赘述。
实施例1、
复合胶凝材料,按重量百分比计:熟料25%,水渣20%,镍渣10%,烧煤矸石10%,石灰石30%,改性石膏4.9%,活化剂0.1%。
所述功能活化剂由如下百分比原料制成:二乙醇异丙醇胺40%,聚羧酸40%,硫代硫酸钠20%。
所述改性石膏由脱硫石膏中加入2%改性剂搅拌分散均匀制备而成。改性剂可以由如下重量百分比原料组成:十二烷基硫酸钠20%,羟丙基纤维素50%,硫酸钠30%。
复合胶凝材料制备方法是:将熟料、水渣、镍渣、功能活化剂按照比例进行粉磨,调整球锻数量,检测粉料细度,控制3-32um颗粒在80%以上。另将煤矸石、石灰石、石膏一起粉磨,控制45um筛余细度15%+2%。两者混合后即为胶凝材料。
使用本发明复合胶凝材料与常规方法制备的C30混凝土的性能进行对比,结果如表1所示。
表1
实施2、
复合胶凝材料,按重量百分比计:熟料10%,水渣20%,镍渣15%,烧煤矸石15%,石灰石35%,改性石膏4.9%,活化剂0.1%。
所述功能活化剂由如下百分比原料制成:二乙醇异丙醇胺40%,聚羧酸50%,硫代硫酸钠10%。
所述改性石膏由脱硫石膏中加入3%改性剂搅拌分散均匀制备而成。改性剂可以由如下重量百分比原料组成:十二烷基硫酸钠20%,羟丙基纤维素50%,硫酸钠30%。
制备方法同实施例1。
使用本发明复合胶凝材料与常规方法制备的C30混凝土的性能进行对比,结果如表2所示。
表2
实施3、
复合胶凝材料,按重量百分比计:熟料35%,水渣10%,镍渣10%,烧煤矸石10%,石灰石35%,改性石膏4.9%,活化剂0.1%。
所述功能活化剂由如下百分比原料制成:二乙醇异丙醇胺30%,聚羧酸50%,硫代硫酸钠20%。
所述改性石膏由脱硫石膏中加入3%改性剂搅拌分散均匀制备而成。改性剂可以由如下重量百分比原料组成:十二烷基硫酸钠20%,羟丙基纤维素50%,硫酸钠30%。
制备方法同实施例1。
使用本发明复合胶凝材料与常规方法制备的C30混凝土的性能进行对比,结果如表3所示。
表3
实施4
复合胶凝材料配方,按重量百分比计:熟料30%,水渣15%,镍渣10%,烧煤矸石10%,石灰石30%,改性石膏4.9%,活化剂0.1%。
所述功能活化剂由如下百分比原料制成:二乙醇异丙醇胺30%,聚羧酸50%,硫代硫酸钠20%。
所述改性石膏由脱硫石膏中加入3%改性剂搅拌分散均匀制备而成。改性剂可以由如下重量百分比原料组成:十二烷基硫酸钠20%,羟丙基纤维素50%,硫酸钠30%。
制备方法同实施例1。
使用本发明复合胶凝材料与常规方法制备的C30混凝土的性能进行对比,结果如表4所示。
表4

Claims (6)

1.一种复合胶凝材料,其特征是,各原料组分及配比为:熟料20-40%,水渣10-30%,镍渣10-20%,烧煤矸石10-20%,石灰石30-50%,改性石膏3-10%,功能活化剂0.1-0.15%。
2.权利要求1所述的复合胶凝材料,其特征是,所述功能活化剂由如下百分比原料制成:醇胺类有机物20-40%,羧酸类有机物30-50%,无机盐类10-20%。
3.权利要求1所述的复合胶凝材料,其特征是,所述改性石膏由脱硫石膏中加入1-3%改性剂搅拌分散均匀制备而成;所述改性剂由如下重量百分比原料组成:引气剂组分20%、羟丙基纤维素类50%、无机盐类30%。
4.制备权利要求1所述的复合胶凝材料的方法,其特征是,将熟料、水渣、镍渣、功能活化剂一起粉磨至3-32um颗粒含量在80%以上;将石灰石、煤矸石、石膏一起粉磨,至45um方孔筛筛余在15%+2%;然后将两者混合即得复合胶凝材料。
5.权利要求1所述的复合胶凝材料在制备高性能混凝土上的应用。
6.一种高性能混凝土,其特征是,由如下重量份的原料制备而成:权利要求1所述复合胶凝材料350份,机制砂885份,石子1000份,水160份,外加剂7份。
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