[发明专利]高活性混凝土掺合料的制备技术和方法

说明书

本发明属于建筑材料类，具体的是一种高活性混凝土掺合料的制备技术与方法。

众所周知，在冶金工业中，每年要排放数以千万吨的固体废料，这些废弃物的排放与处理导致了侵占农田，影响环境。因而研究固体废弃物的组成，特征及再资源化利用，成为当今世界许多科技工作者探索的课题，在这其中，利用冶金废渣生产水泥活性混合材，国内外已有大量的研究，如目前在国内外已公开的报导中有中国、日本专利：CN87104463，CN88100181，JP15322391，JP14138792，CN921044，CN92103183，JP27306991，CN92103180，JP32942391，特开平2-192439，特公昭60-59182。

上述专利和文献中的主要技术内容为：

1、采用硅酸盐水泥熟料与工业废渣(如矿渣、钢渣、磷矿渣、沸腾炉渣等)混合，提高体系的碱度激发废渣的活性，并适当提高产品的细度，利用熟料本身强度的提高，弥补高掺量工业废渣水泥的强度下降。

2、掺入含碱化合物(含Ca、K、Na的碱性化合物)来破坏作为混合材的工业废渣的表面结构，加快其早期反应速度，提高其活性，但是有可能导致两方面问题，若生产与应用时间间隔短，会引起混凝土初始结构不良，耐久性变差；若生产与应用时间间隔长，则会减少激发效果。

3、采用不同晶型的石膏或增大石膏用量以及采用硫酸盐化合物作为激发剂，混凝土的早期强度有提高趋势，但较大的硫酸盐掺量易导致混凝土内部硫酸盐侵蚀破坏，后期强度下降，混凝土制品表面返霜等问题。

某些专利大幅度提高水泥及矿渣的粉磨细度(5000cm²/g～10000cm²/g)收到较好的效果。但通过单纯提高粉磨细度增加矿渣、钢渣等工业废弃物活性，将受到两方面的制约，一方面大幅度提高细度导致生产能耗(磨机电耗)、设备磨耗增加，从而使生产成本增加。其结果使得利用工业废料的经济效益下降；另一方面，工业废料在粉磨过程以及在混凝土应用时，由于粉料表面电荷不平衡，表面能增大，造成了过细颗粒互相团聚，部分削弱了提高细度促使活性提高的效果。

本发明的目的在于提供一种高掺量(等量取代混凝土原设计方案中水泥用量50％以上)、高活性(在高掺量条件下，混凝土各龄期强度仍大于或等于原混凝土设计强度)、优质(改善混凝土和易性、降低坍落度损失、降低混凝土体系早期水化热，提高混凝土耐久性等等)的混凝土掺合料的制备技术与方法。本发明具有工业废渣利用高，降低混凝土制造成本，施工方便，提高建筑物使用寿命等优点。

本发明的目的以下述方式实现：一种高活性混凝土掺合料的制备技术与方法，将矿渣40～70％，钢渣20～40％，晶种3～10％，分别计量、破碎、混合料磨至勃氏比表面积450～750m²/kg；在粉磨的同时，以固体形态引入激发剂1～4％，液体形态引入表面改性剂4％～4‰，混合均匀即制成高活性混凝土掺合料。

矿渣为高炉水淬矿渣，其性能应满足中国GB203-78标准规定，且玻璃体含量大于80％。

钢渣可采用转炉或平炉钢渣，但化学组份中CaO含量应大于35％，MgO含量应小于10％。

晶种为水泥熟料经7天养护80℃快速干燥或硅酸盐制品经水热合成养护所得到的以C-S-H凝胶或C-S-H(I)及托贝莫石类水化产物为主的物质，其水化产物C-S-H及托贝莫来石应占晶种重量的65％以上，另外也可直接选用硅酸盐工业中工业废渣，如加气混凝土砌块、蒸压灰砂制品等废料经磨细用于高活性混凝土掺合料的晶种组份。

表面改性剂为β-萘或蒽多聚核磺酸盐与多元醇胺盐复合物，而且β-萘或蒽多聚核磺酸盐与多元醇胺盐复合物的复合比例为3∶1～6∶1。

激发剂为硫酸盐与碳酸盐复合体系或硫酸盐与碱化合物的复合体系，硫酸盐与碳酸盐的复合比例为1∶1，硫酸盐与碱化合物的复合比例为2∶1。

表面改性剂以固液比为35～40％浓度的液体在矿渣、钢渣、晶种共同磨细时均匀加入。1.高活性混凝土掺合料的制备必须满足优质混凝配制的基本原则，如最大密实度  (最紧密堆积原理)、最小水灰比等。图1给出了优质混凝土组成结构模型，从