專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高抗?jié)B水泥外加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于水泥或混凝土的外加劑，特別是一種摻入砂漿或微集料混凝土中使之具有高抗?jié)B性，并且能提高水泥水化石密實(shí)性、耐久性和抗蝕性等指標(biāo)的無(wú)機(jī)剛性外加劑。
目前，世界上用于水泥、混凝土中抗?jié)B漏的外加劑已有諸多種類(lèi)。例如有人研制成一種有機(jī)硅微粒，摻入砂漿或混凝土有遇水膨脹、干燥收縮的特性，具有較好的防水效果。再比如吉林琿春東龍防水材料廠生產(chǎn)的砂漿防水劑，該防水劑是以母料植物天然脂(脂肪酸)為主要原料，加入其他改性劑和化學(xué)外加劑后按一定的比例配合溶解加工而成。另外，有一種由高錳酸鉀、碳酸鈉等20余種化工材料以及稀有材料所配制而成的高效無(wú)機(jī)防水防潮劑(液體)，當(dāng)與水泥配合攪拌后，在水中30秒-50秒鐘凝固，1分鐘就可把水堵死，24小時(shí)即可干硬，防水防潮效果明顯。但是，這種無(wú)機(jī)防水防潮劑對(duì)砂漿或混凝土中的鋼筋有一定的侵蝕作用，并且金屬鉀、鈉的引入將增強(qiáng)砂漿或混凝土的堿-集料反應(yīng)，導(dǎo)致固有強(qiáng)度的降低。
利用高活性微晶氧化硅作為母劑制成的外加劑，由于其具有抗?jié)B漏、提高混凝土的強(qiáng)度、無(wú)毒無(wú)害耐腐蝕等特性，目前，越來(lái)越受到人們的普遍重視。但是，由于這種高活性微晶氧化硅在工業(yè)制造上的價(jià)格昂貴，令市場(chǎng)難以接受，在某種程度上限制了這一技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。因此能否研制出一種既能大幅度地降低原材料成本，又能繼續(xù)保持較高的抗?jié)B漏性能以及提高水泥或混凝土的強(qiáng)度、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等特性的外加劑，是長(zhǎng)期一來(lái)人們始終在積極尋找的。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，提供一種用于水泥或混凝土抗?jié)B漏的外加劑。這種用于水泥或混凝土抗?jié)B漏的外加劑既能夠大幅度地降低原材料成本，又能繼續(xù)保持高抗?jié)B性能，并且能提高水泥水化石密實(shí)性、耐久性和抗蝕性等指標(biāo)的無(wú)機(jī)剛性外加劑。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。
本發(fā)明由下列的組分所制成，其含量為重量百分?jǐn)?shù)
活性二氧化硅 30-50％粉煤灰或石英質(zhì)硅微粉或石灰石粉40-60％減水劑7-11％制備本發(fā)明的優(yōu)選含量配比范圍是活性二氧化硅 35-45％粉煤灰或石英質(zhì)硅微粉或石灰石粉45-55％減水劑7.5-10％制備本發(fā)明的最佳含量配比是活性二氧化硅 40％粉煤灰或石英質(zhì)硅微粉或石灰石粉52％減水劑8％上述本發(fā)明所指出的活性二氧化硅，俗稱(chēng)“白碳黑”，實(shí)際上是硅酸溶膠蒸發(fā)得到的硅酸根離子，色白，細(xì)度＜50um，松散容重為200-300kg/m3，SiO2含量＞93％，與Ca(HO)2完全反應(yīng)，并且完全水解。
在實(shí)際應(yīng)用中，活性二氧化硅(白碳黑)能迅速水解并與水泥水化中所析出的氫氧化鈣作用，生成水化硅酸鈣，水化硅酸鈣再與水泥本身水化生成物結(jié)合成密集型水化石。
另外，由于受水量、反應(yīng)空間的大小、水泥水化中所析出的氫氧化鈣的數(shù)量、速度以及攪拌的均勻程度等因素的影響，因此一部分外加劑在水化早期不一定參加反應(yīng)，但能填充砂漿、混凝土中的空隙和水分干燥后所留下的毛細(xì)通道。當(dāng)有條件情況下，它與未水化的水泥顆粒一樣，繼續(xù)進(jìn)行硅酸鹽物理化學(xué)反應(yīng)。這樣可以使水化石在時(shí)間的推移下其密實(shí)度不斷增加，顯著地提高砂漿或混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和抗?jié)B能力。
在本發(fā)明組分中，除了上述活性二氧化硅(白碳黑)之外，還運(yùn)用了粉煤灰或石英質(zhì)硅微粉或石灰石粉作為本發(fā)明組分中的主要填充料。
本發(fā)明所指出的粉煤灰是從電廠燃燒煤粉鍋爐排出的煙氣中收集到的細(xì)粉塵末，其顆粒多呈玻璃球狀，表面光滑，色灰或渾灰，其相對(duì)密度為1.95-2.43，松散容重516-1073kg/m3；主要成分為氧化硅、氧化鋁，屬火山灰質(zhì)的活性微粉。
本發(fā)明所選用的粉煤灰，其理化指標(biāo)為
細(xì)度0.045mm方孔篩，篩余量為≤15％需水量比 ≤102％燒失量 ≤6％含水量 ≤0.5％三氧化硫含量 ≤3％粉煤灰活性是以火山灰活性指標(biāo)來(lái)表示，主要取決于粉煤灰的化學(xué)成分、玻璃相含量、細(xì)度、顆粒形狀等因素。
粉煤灰特點(diǎn)是在常溫下的火山灰反應(yīng)，因此它與水泥水化產(chǎn)物的結(jié)合發(fā)展很慢，所以對(duì)水化石早齡期的強(qiáng)度和抗?jié)B性的增長(zhǎng)不明顯甚至有所下降，但對(duì)較長(zhǎng)齡期的抗?jié)B性強(qiáng)度等指標(biāo)將得到特別的改善。
本發(fā)明所指出的石英質(zhì)硅微粉為中性無(wú)機(jī)填料，主要成分為氧化硅(≥98％)，細(xì)度≤0.076mm(200目)，白色，不含結(jié)晶水，性質(zhì)穩(wěn)定，能降低固化物的線膨脹系數(shù)和固化收縮率，從而消除內(nèi)應(yīng)力，防止開(kāi)裂。
本發(fā)明所指出的石灰石粉又稱(chēng)耐堿粉，主要成分為碳酸鈣(氧化鈣成分≥50％)，細(xì)度O.088mm方孔篩，篩余6-8％。
由于上述三種抗?jié)B漏微晶外加劑中的原料都是用高細(xì)微粉末配置而成，這勢(shì)必將增加拌和用水量，所以高效減水劑的應(yīng)用是必不可少的。
本發(fā)明所指出的減水劑為多環(huán)芳香族磺酸鹽減水劑。其主要成分為芳香族磺酸鹽甲醛縮合物，理化性能為減水率≥20％泌水率≤100％含氣量≤3.0％凝結(jié)時(shí)間差初凝-60-+90終凝-60-+9090天收縮率比 ≤120％本發(fā)明的制造工藝如下上述各原料按要求稱(chēng)量，送入混合器，物料經(jīng)連續(xù)攪拌后出成品，計(jì)量包裝。本發(fā)明的產(chǎn)品可采用塑料薄膜雙層密封包裝。
由上制出的本發(fā)明產(chǎn)品物理特性應(yīng)為外觀白色、灰白色、花白色均勻的粉狀物，無(wú)結(jié)塊；其勻質(zhì)性為
相對(duì)含水率 ≤5％原料含水量 ≤0.5％(不包括結(jié)晶水)細(xì)度用孔徑0.32mm篩，篩余≤2％氯離子含量 無(wú)本發(fā)明應(yīng)用時(shí)，其用量應(yīng)為水泥用量的10％。
由于本發(fā)明采用了巧妙的配比組合，充分考慮了配置各物料間的特性互補(bǔ)作用，達(dá)到了單純物質(zhì)所不能達(dá)到的優(yōu)異品質(zhì)。另外，本發(fā)明在符合相應(yīng)性能的前提下采用了工業(yè)廢料廢渣和低價(jià)位的材料，變廢為寶，優(yōu)化環(huán)境，讓材料發(fā)揮出最大的功能，最大限度地降低原材料成本，造福人類(lèi)。
使用本發(fā)明后，砂漿或混凝土的抗?jié)B性能和其他指標(biāo)得到了提高，其物理性能由表1、表2所示。
表1受檢砂漿的物理性能
表2受檢微集料混凝土物理性能
從上述表1、表2中可以清晰表明，本發(fā)明中的活性二氧化硅(白碳黑)的抗?jié)B性能和其他良好的特性沒(méi)有因加入其他材料而降低。本發(fā)明的抗?jié)B指標(biāo)S＞30，已能滿足國(guó)內(nèi)外特殊工程如越江隧道、海底隧道、地鐵、防洪大壩以及水庫(kù)地下工程的抗?jié)B要求。
以下結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步描述本發(fā)明對(duì)抵抗不同侵蝕類(lèi)的組分與配比以及作用。
實(shí)施例1抗淡水侵蝕型其組分和其含量(重量百分?jǐn)?shù))為活性二氧化硅(白碳黑) 40％磨細(xì)粉煤灰 52％多環(huán)芳香族磺酸鹽減水劑 8％用于425#以上標(biāo)號(hào)的硅酸鹽水泥或不摻火山灰質(zhì)混合材的普通硅酸鹽水泥。
由粉煤灰和二氧化硅(白碳黑)為主要的原料所組成的抗淡水侵蝕型微晶外加劑摻入水泥砂漿或混凝土，其中不但有硅酸溶膠參與的離子反應(yīng)，又有了粉煤灰參與的火山灰反應(yīng)，并且找到了廉價(jià)的填充料，使水泥水化石的密實(shí)度得到了相應(yīng)的增加，對(duì)長(zhǎng)短各齡期的性能指標(biāo)有了較好的改善。
實(shí)施例2抗硫酸鹽侵蝕型其組分和其含量(重量百分?jǐn)?shù))為活性二氧化硅(白碳黑) 35％石英質(zhì)硅微粉 55％多環(huán)芳香族磺酸鹽減水劑10％與425#以上標(biāo)號(hào)的抗硫酸鹽硅酸鹽水泥結(jié)合使用。
由石英質(zhì)硅微粉和活性二氧化硅(白碳黑)為主要原料所組成的抗硫酸鹽侵蝕型微晶外加劑摻入水泥砂漿或混凝土中，既有石英質(zhì)硅微粉的填充作用，減少水化石的孔隙和微裂縫；又由于石英質(zhì)硅微粉的性質(zhì)，使硫酸鹽侵蝕無(wú)從下手，同時(shí)使活性二氧化硅(白碳黑)與氫氧化鈣作用使水化石的強(qiáng)度和抗?jié)B性在指標(biāo)上得到進(jìn)一步的加強(qiáng)。
實(shí)施例3抗堿侵蝕型其組分和其含量(重量百分?jǐn)?shù))為活性二氧化硅(白碳黑) 50％石灰石粉 40％多環(huán)芳香族磺酸鹽減水劑10％采用425#以上標(biāo)號(hào)的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。
若工程中有收縮比＞1.1要求，應(yīng)外加UEA膨脹劑或其他膨脹劑，UEA膨脹劑的摻入量為水泥量的10％。
石灰石粉與活性二氧化硅(白碳黑)為主要原料所組成的抗堿侵蝕型微晶外加劑摻入水泥砂漿或混凝土中，石灰石微粉主要起填充作用，減少水化石的孔隙和微裂縫；又由于石灰石微粉與堿溶液不起作用，阻擋了堿溶液的侵蝕作用，同時(shí)活性二氧化硅(白碳黑)與氫氧化鈣作用使水化石的強(qiáng)度和抗?jié)B性在指標(biāo)上得到加強(qiáng)。
以上三種實(shí)施例結(jié)果采用平潭標(biāo)準(zhǔn)砂，配制12.5水泥砂漿，勻質(zhì)后達(dá)到抗?jié)B標(biāo)號(hào)S＞3.0Mpa；3天、7天、28天以及長(zhǎng)期強(qiáng)度與空白樣比＞1。
另外，上述配置中必須用粉狀物料三維混合器，時(shí)間必須大于2min，方能達(dá)到勻質(zhì)性要求。
權(quán)利要求
1.一種高抗?jié)B水泥外加劑，其組分及含量為活性二氧化硅 30-50％粉煤灰或石英質(zhì)硅微粉或石灰石粉40-60％減水劑7-11％上述百分?jǐn)?shù)為重量百分?jǐn)?shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗?jié)B水泥外加劑，其組分及含量為活性二氧化硅 35-45％粉煤灰或石英質(zhì)硅微粉或石灰石粉45-55％減水劑7.5-10％上述百分?jǐn)?shù)為重量百分?jǐn)?shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗?jié)B水泥外加劑，其組分及含量為活性二氧化硅 40％粉煤灰或石英質(zhì)硅微粉或石灰石粉52％減水劑8％上述百分?jǐn)?shù)為重量百分?jǐn)?shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高抗?jié)B水泥外加劑，其中所述的活性二氧化硅為白色，細(xì)度＜50um，松散容重為200-300kg/m3，SiO2含量＞93％，與Ca(HO)2完全反應(yīng)，并且完全水解。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高抗?jié)B水泥外加劑，其中所述的粉煤灰顆粒呈玻璃球狀，表面光滑，色灰或渾灰，相對(duì)密度為1.95-2.43，松散容重516-1073kg/m3。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高抗?jié)B水泥外加劑，其中所述的粉煤灰為細(xì)度0.045mm方孔篩，篩余量為≤15％，需水量比≤102％，燒失量≤6％，含水量≤0.5％，三氧化硫含量≤3％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高抗?jié)B水泥外加劑，其中所述的石英質(zhì)硅微粉為白色中性無(wú)機(jī)填料，氧化硅成分為≥98％，細(xì)度≤0.076mm，不含結(jié)晶水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高抗?jié)B水泥外加劑，其中所述的石灰石粉，氧化鈣成分≥50％，細(xì)度用0.088mm方孔篩，篩余量為6-8％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高抗?jié)B水泥外加劑，其中所述的減水劑為多環(huán)芳香族磺酸鹽減水劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高抗?jié)B水泥外加劑，其中所述的多環(huán)芳香族磺酸鹽減水劑主要成分為芳香族磺酸鹽甲醛縮合物，減水率≥20％，泌水率≤100％，含氣量≤3.0％，凝結(jié)時(shí)間差初凝-60-90，終凝-60-90，九十天收縮率比≤120％。
全文摘要
一種高抗?jié)B水泥外加劑,由重量為30—50%的活性二氧化硅;40—60%的粉煤灰或石英質(zhì)硅微粉或石灰石粉;7—11%的多環(huán)芳香族磺酸鹽減水劑所組成。由于本發(fā)明采用了巧妙的配比組合,充分考慮了配置各物料間的特性互補(bǔ)作用,達(dá)到了單純物質(zhì)所不能達(dá)到的優(yōu)異品質(zhì)。另外,本發(fā)明在符合相應(yīng)性能的前提下采用了工業(yè)廢料廢渣和低價(jià)位的原材料,變廢為寶,優(yōu)化環(huán)境,讓材料發(fā)揮出最大的功能,最大限度地降低原材料成本,造福人類(lèi)。
文檔編號(hào)C04B18/08GK1297859SQ9912415
公開(kāi)日2001年6月6日 申請(qǐng)日期1999年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月30日
發(fā)明者施無(wú)我, 李行健 申請(qǐng)人:施無(wú)我, 李行健