[发明专利]一种用于混凝土的高早强矿物外加剂

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种用于混凝土的高早强矿物外加剂。

背景技术

随着公路、铁路、港口、航空及城市建设的发展，高性能混凝土技术已经成为了现代工程的需求及发展方向。利用矿粉、粉煤灰、硅灰等作为矿物外加剂取代部分水泥制备砂浆或混凝土不仅可以减少资源耗费、降低混凝土的经济成本，而且能够改善混凝土的工作、力学及耐久等方面的性能。矿物外加剂已经成为了高性能混凝土中不可缺少的重要组成部分。

但在实际工程应用过程中，发现常用的矿物外加剂存在着如下所示的问题：第一、矿粉、粉煤灰等矿物外加剂取代部分水泥配制砂浆或混凝土，会出现凝结时间延长，早期强度较低、强度发展缓慢等问题，影响脱模时间，延误工期，不能达到快速施工的要求；第二、硅灰等矿物外加剂虽然活性较高，理论上能够提高混凝土的早期及后期强度，但因其比表面积较大、需水量较高，为保证砂浆或混凝土的工作性能，在使用过程中往往会多加水，提高水胶比，使得砂浆或混凝土的强度降低。

不同矿物外加剂在混凝土中的作用机理不尽相同，矿物外加剂在提高混凝土某方面性能的同时，也会影响其他方面的性能，如硅灰可以提高混凝土的强度及耐久性，但硅灰的需水量较大其掺量有限制，而且掺加硅灰的混凝土自干燥收缩也会增加；矿粉的需水量不大，掺加矿粉的混凝土早期强度略低、自干燥收缩有所增加；掺粉煤灰的混凝土自干燥收缩变化较小，使用优质的粉煤灰在一定程度上可以降低混凝土的需水量，但粉煤灰混凝土的抗碳化能力会有一定下降，等等。国内外相关的研究表明：矿物外加剂之间相互复合可产生叠加效应或超叠效应(Synergistic)，不同种类矿物外加剂复合可以发挥各自的优点以达到优势互补效果。如武汉大学何真等人在研究中发现，粉煤灰与矿粉在掺量比例为1∶1，并掺有少量激发剂的条件下，表现出很好的超叠加效应，相比各自单掺的实验结果，砂浆或混凝土的性能有了很大的提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于混凝土的高早强矿物外加剂，该矿物外加剂需水量小、早期活性指数高、强度发展状况好，抗干缩性能强。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于混凝土的高早强矿物外加剂，其特征在于它由矿粉、粉煤灰、硅灰、偏高岭土、硫酸钠和聚羧酸减水剂混合而成，各原料所占质量百分数为：

矿粉：30～50％，粉煤灰：20～35％，硅灰：5～15％，偏高岭土：5～15％，硫酸钠：2～5％，聚羧酸减水剂：1～2％。

本发明优选的粉煤灰与矿粉的质量比为2∶3。

本发明优选的硅灰与偏高岭土的质量比为1∶1。

本发明优选的各种原材料的最佳质量百分数为：矿粉：45％，粉煤灰：30％，硅灰：10％，偏高岭土：10％，硫酸钠：4％，聚羧酸减水剂：1％。

所述矿粉的比表面积为550～600kg/m²，所述粉煤灰的比表面积为550～600kg/m²。

上述一种用于混凝土的高早强矿物外加剂的制备方法，它包括如下步骤：

1)将矿粉、粉煤灰进行粉磨，控制其比表面积在550～600kg/m²范围内；超细粉磨工艺对矿粉及粉煤灰有机械激发作用，通过增加颗粒的比表面积，提高其表面能及活性，并可在一定程度上调整其填充效应的效果，经过磨细的颗粒多为小玻璃球体，颗粒表面光滑，水化反应能够更加充分的进行；

2)按各原料所占质量百分数为：矿粉：30～50％，粉煤灰：20～35％，硅灰：5～15％，偏高岭土：5～15％，硫酸钠：2～5％，聚羧酸减水剂：1～2％，将矿粉、粉煤灰、硅灰、偏高岭土、硫酸钠和聚羧酸减水剂混合，得到一种用于混凝土的高早强矿物外加剂。

上述原材料中，矿粉、粉煤灰、硅灰、偏高岭土属于胶凝材料组分，硫酸钠及聚羧酸减水剂等化学外加剂组分可以提高砂浆或混凝土的早期强度还可降低该矿物外加剂的需水量。

本发明还提供一种所述高早强矿物外加剂在制备混凝土中的应用，其特征在于，将所述高早强矿物外加剂以10％(质量％)掺量取代水泥。