[发明专利]改性石灰石粉基矿物掺合料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿物掺合料，具体涉及一种改性石灰石粉基矿物掺合料，本发明还涉及该改性石灰石粉基矿物掺合料的制备方法。

背景技术

石灰石是一种主要由方解石(CaCO₃)组成的矿物，其天然资源丰富，分布广泛，容易获得。作为水泥生产原料和混凝土的粗、细骨料，在开采石灰石和生产机制砂、石的过程中不可避免的产生了大量的石灰石粉，如果将其废弃必将形成巨大的环境污染，增加环境负荷，占用土地。因此，若能利用石灰石粉作掺合料减少水泥用量，达到提高混凝土拌和物性能和强度，改善混凝土的耐久性能，这不仅能弥补现有掺合料稀缺和不足，还能降低生产成本，减少废气排放，减轻环境负荷，对循环经济产生积极的影响。我国是水泥生产和混凝土应用大国，大规模的基础设施建设正在持续进行，使石灰石粉得到科学、合理的利用，同时产生良好的技术、经济和生态效益是非常有现实意义的。

石灰石粉可以改善水泥混凝土许多性能，可减少新拌混凝土的泌水与离析现象，使屈服应力和粘度降低，可提高自密实混凝土SCC拌合物的流动速度，改善新拌混凝土的流变性能；石灰石粉在掺量大于10％时可以减少混凝土的收缩，随掺量增加混凝土收缩减少；石灰石粉可以促进水泥，尤其是C₃S的早期水化速度，并与C₃A反应生成新的产物碳铝酸钙水化产物，提高了水泥混凝土和砂浆的早期(1～7天)强度，但与粉煤灰、矿粉相比，由于其没有火山灰活性再加上稀释作用，它们使混凝土后期强度增长慢。许多研究表明，一定细度的石灰石粉，当其掺量在10％以内时可以提高水泥石的早期强度，随着掺量继续增加，则会明显降低水泥强度。因此，石灰石粉在水泥混凝土中的掺量难以提高，限制了它的广泛应用，使混凝土后期强度增长慢更加制约了石灰石粉在水泥混凝土中的应用。本发明旨在克服现有石灰石粉掺合料技术的不足，对石灰石粉进行改性，使改性后的石灰石粉基矿物掺合料具有高活性和耐久性，增大在混凝土中的掺量，降低混凝土成本。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种能够同时提高强度和耐久性的改性石灰石粉基矿物掺合料。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供该改性石灰石粉基矿物掺合料的制备方法。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的改性石灰石粉基矿物掺合料，由石灰石粉、矿渣粉、煅烧石膏和三乙醇胺原料搅拌混合制成，各原材料所占重量分数为：石灰石粉50～70份，矿渣粉30～50份，煅烧石膏3～5份、三乙醇胺0.01～0.03份。

所述的石灰石粉为生产机制砂所产生的细屑经粉磨至勃氏比表面积为300～400m²/kg的干粉。

所述的矿渣粉是冶炼生铁时排出的熔融渣，经粉磨后得到的勃氏比表面积为400～500m²/kg，7天活性指数不小于75％，28天活性指数不小于95％的干粉。

所述的煅烧石膏由石膏经过750℃～850℃的温度煅烧而成，经粉磨至勃氏比表面积大于400m²/kg，CaSO₄含量大于85％的干粉。

为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的制备改性石灰石粉基矿物掺合料的方法，按照重量比将石灰石粉50～70份，矿渣粉30～50份，煅烧石膏3～5份进行机械搅拌混合均匀，搅拌混合时加入三乙醇胺0.01～0.03份，混合均匀即得到改性石灰石粉基矿物掺合料。

本发明提供的改性石灰石粉基矿物掺合料与现有利用石灰石粉掺合料技术相比，具有如下优点：

1)、可提高混凝土的早、后期强度

石灰石粉促进了水泥早期水化，并与C₃A反应生成新的产物碳铝酸钙水化产物，提高了混凝土早期强度，同时，三乙醇胺也对混凝土早期强度发展产生了有利的作用；水泥水化产生的氢氧化钙和掺加的石膏对矿渣粉起着激发作用，加快了矿渣粉的水化反应速度，使其主要在7～28天龄期内参加水化反应，加之水泥熟料的不断水化，保证了此期间内水泥石的强度发展。掺加改性石灰石粉基矿物掺合料可以保证了所制备的混凝土同时具备良好的早期和后期强度。

2)、提高了混凝土的耐久性