[发明专利]一种高强高性能混凝土用矿物外加剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，特别是一种高强高性能混凝土用矿物外加剂的制备方法。

背景技术

矿物外加剂是生产高强高性能混凝土的组成材料之一，同时也用来提高混凝土耐久性。GB/T 18736-2002规定的矿物外剂有磨细矿渣、磨细粉煤灰、磨细天然沸石、硅灰及其复合物。混凝土是人类用量最大的材料之一，研究性价比更高的矿物外加剂，对提高混凝土质量、降低混凝土工业的能耗，减小有害排放和降低成本均有重要意义。

凝灰岩是主要由火山岩喷发后的火山灰迁移堆积形成的岩石，其主要化学组成为以氧化硅和氧化铝为主，其次还含有碱金属氧化物及少量铁的氧化物，其主要物相组成通常包括晶屑、岩屑和玻屑等。玻屑即所谓的火山玻璃，是赋予凝灰岩以火山活性的物相。作为一种具有火山灰活性的原料，凝灰岩最常应用在水泥混凝土领域（见CN102007085A），也可直接用作建筑材料（见CN1087071A）。但经风化淋滤的凝灰岩含蒙脱石高岭石等复杂粘土矿物，往往呈松散的浅色微细粉末状产出，其中的粘土矿物很难从火山灰性物质中分离出来，故难以直接利用。

发明内容

本发明所述的混凝土用矿物外加剂，指符合由GB/T 18736-2002所定义的混凝土用矿物外加剂。其中所述的混凝土用矿物外加剂满足由GB/T 18736-2002所规定的性能，但不限于由该标准所规定的材料。

本发明的目的在于提供一种利用风化凝灰岩制备高强高性能混凝土用矿物外加剂的方法，可以依据原料的特性，低成本地处理风化的中酸性凝灰岩原料，得到高附加值的矿物外加剂来降低混凝土成本并提高混凝土的性能。

本发明的实施方案为，一种高强高性能混凝土用矿物外加剂的制备方法，包括对风化凝灰岩进行干法和湿法处理两种方法，均能独立得到本发明所述的矿物外加剂。

所述的干法包括以下步骤：

（1）在凝灰岩中掺加碳酸钠或氢氧化钠，一起以任意方式研磨至90%以上的粒径小于0.08毫米，碳酸钠或氢氧化钠的掺入量按所含Na2O的质量计算，为干燥凝灰岩的0～8.6%的；

（2）磨细的粉体在300～750℃范围内煅烧2～3小时；

（3）煅烧冷却后的烧后土重新研磨至200目筛余的质量小于5%即得到所述的矿物外加剂。

本方法对原料加碱煅烧具有方法简便，工艺参数可调范围大，易于操作，适应性强等特点。可根据具体原料及设备条件灵活调整预处理工艺。其煅烧温度低且煅烧温度和加碱量均可调范围广：既可低温至300度烧成，也可低碱及无碱烧成，因此既可选择不加碱的低成本方法，也可选择低温煅烧的低设备投入方法。

所述的湿法包括以下步骤：

（1）在风化凝灰岩中加入占凝灰岩质量0.5～3%的纯碱，然后加水，通过高速剪切打浆或湿式球磨20～60分钟，使浆体中的大多数颗粒过200目湿筛，其中加水量为满足浆体流动性所需的最少水量。根据需要还可在打浆或湿磨前加入适量分散剂或助磨剂。

（2）首先根据实验确定的首次加水量在沉淀池内稀释浓浆，将浆体搅拌均匀后静置，每静置≥t的时间移除深度l₂以上的浆体，然后向容器中补充与移除浆液等体积的水，重复上述静置、移浆和补水操作对凝灰岩进行多次冲洗，当最后一次移出的上部浆体达到澄清后，不再补水。

（3）下部沉淀通过过滤除水、干燥和粉磨至200目筛余的质量小于5%即得到矿物外加剂粉体。

步骤（2）中，确定首次加水量的试验方法是：将加任意水稀释后的均匀浆体样在平底柱状玻璃容器内静置，若可观察到容器下部有与上部悬浊液分界明显的沉淀层，表明加水量达到要求，否则，需要继续加水稀释并按同样方法确定加水量适当与否。

步骤（2）中，所述时间t和深度l₂由以下方法确定：对首次稀释后的均匀浆体取样至平底柱状玻璃容器内充分静置至沉淀层深度稳定不变，记录沉淀层深度l₁、浆体总深度l，设沉淀池中浆体总深度为L，则l₂与t由下面的两个公式分别决定：

公式中所有长度的单位为米，时间的单位为小时。

本湿法的特点是无需加碱煅烧，可节省成本和能耗，但生产效率不及干法，适用于同时对选出的粘土进行综合利用的情况。

     具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述。本发明实施例中所用设备为常规设备，所用原料为常规原料。