[发明专利]一种混凝土矿物外加剂、其制备方法及一种混凝土

说明书

本发明提供一种混凝土矿物外加剂、其制备方法及一种混凝土。所述矿物外加剂包括来自于混凝土搅拌站内沉淀池中的废浆烘干物、石灰石粉、三萜皂苷、聚丙烯酰胺以及三乙醇胺，且以废浆烘干物和石灰石粉的总重量为100份计算时，所述三萜皂苷的用量在0.1份以下，聚丙烯酰胺用量在0.2份以下，三乙醇胺的用量在3份以下。本发明所述矿物外加剂可在混凝土内部对混凝土进行养护，可减少混凝土开裂概率，减少养护工作量，提高水泥水化程度，使混凝土强度长期持续增长。对于低强度等级混凝土，还可改善工作性能，节约水泥等胶凝材料，在改善混凝土性能的同时，降低成本，节约资源，获得较好的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种具有内养护功能的混凝土矿物外加剂及其制备方法，以及其相应的混凝土。

背景技术

混凝土是人类目前使用的最大宗材料，每年全球使用混凝土高达数十亿立方米。随着混凝土技术的进步，具有和氢氧化钙“二次水化”能力的火山灰材料粉煤灰逐步由工业废料变为混凝土中不可缺少的原材料，它具有形态效应、活性效应和微集料效应，能极大改变混凝土和易性，使混凝土易于泵送，并且能使混凝土强度持续发展数十年，是一种性能优良的矿物掺合料。

但是，近些年我国预拌混凝土行业高速发展，而新能源技术又在不断淘汰落后产能，核电、风力发电和水电的比重日益加大，火电的发电量逐步下降，直接导致粉煤灰产量下降，逐步由“供过于求”变为“供不应求”，各种III级灰、磨细灰甚至伪劣粉煤灰开始渗入预拌混凝土行业，给混凝土搅拌站质量管控造成很大压力，也给建筑工程质量带来了隐患。

从环保角度看，由于清洗混凝土运输车和清洗混凝土生产线等原因，每年混凝土搅拌站的洗车池或沉淀池会产生大量废浆，难以处理，污染环境。据测算，一座年产30万立方米的混凝土搅拌站，每年用于处理废浆的费用高达数十万元，且废浆呈强碱性，不适合堆放在弱酸性的土壤上，否则可能会造成土壤盐碱化导致无法种植农作物。如何处理废浆成为了环境污染预防与处理的一大难题。如能将废浆用作混凝土掺合料代替质量日益下滑的粉煤灰，对环境保护和混凝土质量有重要意义。

在水泥水化机理方面，根据国外学者T.C.Powers的研究结论，当水泥浆体的水灰比(W/C)小于0.437时，即使在潮湿条件下，水泥也只有一部分能水化，W/C越低，不能水化的水泥越多。随着近几十年减水剂技术的迅速发展，相同强度等级的混凝土的水灰比或水胶比也在不断下降。例如，目前预拌混凝土行业中管理水平较高的搅拌站，其C30强度等级的混凝土水灰比或水胶比已接近甚至低于0.437，这意味着C30以上强度等级的混凝土中的水泥理论上已无法完全水化，仅能作为微集料填充在胶凝材料浆体中，造成水泥浪费。另外，根据T.C.Powers及其他国外学者的研究，当混凝土中毛细孔即孔径为100～1000nm的孔内相对湿度下降到约75％时，水泥水化趋于无限缓慢，这意味着混凝土中的化学反应基本停止，无法再生成新的水化硅酸钙凝胶，强度基本停止增长。

综上所述，由于混凝土单方用水量的不断下降，导致混凝土表面干燥很快，产生收缩裂缝，影响工程质量。若能制备一种能够从内部养护混凝土的矿物外加剂，不仅节省人工，对提高工程质量也有重大作用。

发明内容

因此，本发明提供一种混凝土矿物外加剂，所述外加剂包括来自于混凝土搅拌站内沉淀池中的废浆烘干物、石灰石粉、三萜皂苷、聚丙烯酰胺以及三乙醇胺，且以废浆烘干物和石灰石粉的总重量为100份计算时，所述三萜皂苷的用量在0.1份以下，聚丙烯酰胺用量在0.2份以下，三乙醇胺的用量在3份以下。

本发明中用于混凝土的矿物外加剂主要作用是混凝土抗裂，兼有提高混凝土长期强度和节约水泥用量等作用。

在一种具体的实施方式中，所述废浆烘干物的含水率为2wt％以下，优选1wt％以下，更优选0.5wt％以下，所述石灰石中CaCO₃含量不低于85wt％。