專利名稱：高爐礦渣粉和高爐礦渣與煤渣復(fù)合粉激發(fā)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域中的激發(fā)劑，具體涉及一種用于高爐礦渣粉或高爐礦渣與煤渣復(fù)合粉的激發(fā)劑。該激發(fā)劑可以在生產(chǎn)礦物摻合料時加入，也可以在生產(chǎn)混凝土?xí)r加入。
背景技術(shù)：
高爐礦渣是煉鐵過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，經(jīng)水淬急冷后的礦渣中玻璃體含量較多，呈現(xiàn)能量較高的不穩(wěn)定狀態(tài)，潛在活性大，經(jīng)過粉磨以后成為符合國家標準GB/T 18046-2000要求的?；郀t礦渣粉。煤渣是指燃煤發(fā)電廠產(chǎn)生的，經(jīng)爐底排出、自然冷卻而形成的廢渣，其結(jié)構(gòu)以穩(wěn)定的晶體形式存在，潛在活性較低。隨著高性能混凝土的快速發(fā)展，礦物摻合料已成為其必需的組分，主要有礦渣、硅灰和粉煤灰等。目前，高爐礦渣因其潛在的活性較高，在高性能混凝土中得到了廣泛的應(yīng)用，但其生產(chǎn)成本較高；煤渣因其火山灰活性較低，制約了其在高性能混凝土中的應(yīng)用，而煤渣與粉煤灰的化學(xué)成分很接近，且燒失量遠遠低于粉煤灰。因此，如何最大程度上利用煤渣潛在的火山灰活性，使其與高爐礦渣復(fù)合后能夠保持礦渣性能不變化，成為其在高性能混凝土中成功應(yīng)用的關(guān)鍵。
中國發(fā)明專利申請CN200610037916.X公開了一種礦渣水泥激發(fā)增強劑，其質(zhì)量百分比組成為二甘醇3～6％；三乙醇胺0.2～0.3％；擴散劑NNO 0.5～1％；膨脹珍珠巖4～8％；早強劑85～92％。在粉磨工藝不變的情況下，添加該激發(fā)劑后，礦渣水泥1天的抗壓強度提高3～4MPa，3天抗壓強度提高4～6MPa。盡管該激發(fā)劑提高了礦渣水劑的1天和3天抗壓強度，但其早強組分中含有元明粉(工業(yè)硫酸鈉)。而元明粉雖然能明顯提高礦渣水泥的早期強度，但其后期強度出現(xiàn)倒縮現(xiàn)象；并且出現(xiàn)泛霜現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土表層脫落，使混凝土強度降低，影響其耐久性。另一方面，鈉離子的引入，即使在水泥重量的0.6％以下，也會導(dǎo)致混凝土存在堿骨料反應(yīng)風險，嚴重影響混凝土的耐久性。
中國發(fā)明專利CN97107309.0公開了一種通用型大摻量礦渣、粉煤灰水泥激發(fā)劑，其組成為石灰4.2～48.3％；高效減水劑1.1～20％；明礬3.8～55.6％；煅燒石膏3.3～46.2％；Na2SO4 1.5～33.3％；ZnO 5.6～33.3％；石膏0～41.7％。該激發(fā)劑可使水泥中礦渣摻量提高到35～85％，或粉煤灰摻量提高到35～65％，或礦渣與粉煤灰混合摻量提高到25～80％，而水泥的強度等級仍能達到42.5R～62.5R。該專利發(fā)明的激發(fā)劑可使礦渣和粉煤灰在水泥中的摻量大幅度提高，有利于粉煤灰的綜合利用，但其缺點同專利申請CN200610037916.X相同，都摻有Na2SO4，再加上明礬(硫酸鋁鉀)中的K2O，使水泥后期強度倒縮，影響混凝土的耐久性。
中國發(fā)明專利CN03133657.4公開了一種粉煤灰激發(fā)劑，其用于配置鋼筋混凝土的組成(重量百分比)為元明粉10～30％；氯化鈣10～15％；氯化鈉10～20％；亞硝酸鈣20～30％；高效減水劑6～10％；木鈣2～5％；磷石膏5～15％；余量為載體材料(粉煤灰或沸石粉)。該專利發(fā)明的激發(fā)劑能提高混凝土的早期強度，但同樣具有上述專利的缺點，引入的Na2O較多，影響混凝土耐久性；更嚴重的是，添加氯化鈣和氯化鈉引入的氯離子用于配置鋼筋混凝土?xí)r很容易引起鋼筋銹蝕，極大地影響混凝土耐久性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有激發(fā)技術(shù)的缺點與不足，提供一種能夠激發(fā)高爐礦渣和煤渣的活性，明顯提高兩者的早期強度和后期強度而不影響混凝土的工作性能和耐久性的綠色活性激發(fā)劑。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)
一種用于高爐礦渣粉和高爐礦渣與煤渣復(fù)合粉的活性激發(fā)劑，以質(zhì)量份數(shù)計，其組成為三乙醇胺1份、早強劑10～60份，所述早強劑為石膏或鉀明礬。
所述石膏為煅燒石膏或天然二水石膏。
所述煅燒石膏是通過煅燒溫度為750℃煅燒制備而成。
本發(fā)明的激發(fā)劑配方，可根據(jù)高爐礦渣、煤渣的實際活性以及在水泥、混凝土中的具體摻量，在配方的范圍內(nèi)進行調(diào)整，制成雙組分激發(fā)劑。激發(fā)劑的具體摻量可根據(jù)高爐礦渣、煤渣的實際活性以及在水泥、混凝土中的具體摻量進行調(diào)整。如當煤渣(占0～25％)與高爐礦渣(占75～100％)形成復(fù)合摻合料，以50％的摻量添加到水泥中時，用占煤渣和高爐礦渣總重量的0.55～3.05％的本發(fā)明激發(fā)劑可使高爐礦渣的早期活性明顯提高，同時28天活性也有提高。
本發(fā)明與現(xiàn)有公開發(fā)明相比具有明顯的優(yōu)點，具體敘述如下(1)激發(fā)效果明顯。本激發(fā)劑可明顯激發(fā)高爐礦渣和煤渣的早期活性，而后期活性也能穩(wěn)定提高；當用于高爐礦渣粉時，能使其7天活性指數(shù)提高8～17％，28天活性指數(shù)提高2～10％；煤渣在25％范圍內(nèi)等質(zhì)量取代高爐礦渣形成高爐礦渣與煤渣復(fù)合粉，添加本發(fā)明的激發(fā)劑后，不降低高爐礦渣與煤渣復(fù)合粉的活性(相對于純高爐礦渣粉的活性)。
(2)具有助磨作用。本激發(fā)劑不僅具有明顯的激發(fā)效果，同時含有表面活性劑，對高爐礦渣、煤渣具有良好的助磨作用，降低生產(chǎn)成本，節(jié)約能源。
(3)環(huán)境友好。本激發(fā)劑不含氯離子，不會引起鋼筋銹；在混凝土中可能引入的堿金屬離子(沒有Na，只有少量K)和SO42-都在安全范圍之內(nèi)，無論對混凝土外觀或耐久性都沒有負面影響。
(4)原材料來源廣泛，價格便宜。使用本激發(fā)劑，高爐礦渣粉中添加25％煤渣，可使高爐礦渣粉成本下降30元/噸。
總之，本發(fā)明既考慮提高高爐礦渣本身的活性，又考慮激發(fā)煤渣的活性，使得這種激發(fā)劑既能用于高爐礦渣粉，也能用于高爐礦渣與煤渣復(fù)合粉，同時又不帶入對混凝土有害的化學(xué)成分。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，發(fā)明人對本發(fā)明經(jīng)過研究和試驗，有許多成功的實例，下面列舉部分具體實施例，但本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。在實施例中，除非另有說明，否則“％”表示“質(zhì)量％”，煅燒石膏均指在750℃下煅燒制備而成，二水石膏均指天然二水石膏。
實施例1水泥膠砂的制備按照國家標準GB/T 17671-1999要求進行。
對比樣P.II42.5水泥225克，高爐礦渣225克，ISO標準砂1350克，水225克，未加激發(fā)劑，經(jīng)測試7天和28天膠砂抗壓強度分別為29.6MPa和54.6MPa，按照國家標準GB/T 18046-2000計算，礦渣粉7天和28天活性指數(shù)分別為78％和103％。
試驗樣P.II42.5水泥225克，高爐礦渣225克，ISO標準砂1350克，水225克，由三乙醇胺0.1125克和煅燒石膏6.75克組成的激發(fā)劑6.8625克，經(jīng)測試7天和28天膠砂抗壓強度分別為35.8MPa和60.1MPa，按照國家標準GB/T 18046-2000計算，礦渣粉7天和28天活性指數(shù)分別為95％和113％。
與對比樣相比，添加由三乙醇胺和煅燒石膏組成的本激發(fā)劑后，礦渣粉7天和28天活性指數(shù)分別提高17％和10％。
實施例2水泥膠砂的制備按照國家標準GB/T 17671-1999要求進行。
對比樣P.II 42.5水泥225克，高爐礦渣225克，ISO標準砂1350克，水225克，未加激發(fā)劑，經(jīng)測試7天和28天膠砂抗壓強度分別為29.4MPa和57.0MPa，按照國家標準GB/T 18046-2000計算，礦渣粉7天和28天活性指數(shù)分別為77％和107％。
試驗樣P.II 42.5水泥225克，高爐礦渣225克，ISO標準砂1350克，水225克，由三乙醇胺0.1125克和二水石膏6.75克組成的激發(fā)劑6.8625克，經(jīng)測試7天和28天膠砂抗壓強度分別為32.3MPa和57.8MPa，按照國家標準GB/T 18046-2000計算，礦渣粉7天和28天活性指數(shù)分別為85％和109％。
與對比樣相比，添加由三乙醇胺和二水石膏組成的本激發(fā)劑后，礦渣粉7天和28天活性指數(shù)分別提高8％和2％。
實施例3水泥膠砂的制備按照國家標準GB/T 17671-1999要求進行。
對比樣P.II 42.5水泥225克，高爐礦渣191.2克，煤渣33.8克，ISO標準砂1350克，水225克，未加激發(fā)劑，經(jīng)測試7天和28天膠砂抗壓強度分別為28.5MPa和55.3MPa。
試驗樣P.II 42.5水泥225克，高爐礦渣191.2克，煤渣33.8克，ISO標準砂1350克，水225克，由三乙醇胺0.1125克和煅燒石膏6.75克組成的激發(fā)劑6.8625克，經(jīng)測試7天和28天膠砂抗壓強度分別為31.2MPa和58.3MPa。
與對比樣相比，添加由三乙醇胺和煅燒石膏組成的本激發(fā)劑后，能有效激發(fā)煤渣潛在的活性；煤渣以15％等質(zhì)量取代礦渣用作水泥摻合料后，7天和28天膠砂抗壓強度分別提高9.5％和5.4％。
實施例4水泥膠砂的制備按照國家標準GB/T 17671-1999要求進行。
對比樣P.II 42.5水泥225克，高爐礦渣225克，ISO標準砂1350克，水225克，未加激發(fā)劑，經(jīng)測試7天和28天膠砂抗壓強度分別為29.6MPa和54.6MPa。
試驗樣P.II 42.5水泥225克，高爐礦渣191.2克，煤渣33.8克，ISO標準砂1350克，水225克，由三乙醇胺0.1125克和二水石膏6.75克組成的激發(fā)劑6.8625克，經(jīng)測試7天和28天膠砂抗壓強度分別為31.2MPa和58.3MPa。
與對比樣相比，添加由三乙醇胺和二水石膏組成的本激發(fā)劑后，煤渣以15％等質(zhì)量取代礦渣用作水泥摻合料后，7天和28天膠砂抗壓強度分別提高5.4％和6.7％。
實施例5對比樣P.II 42.5水泥225克，高爐礦渣168.8克，煤渣56.2克，ISO標準砂1350克，水225克，未加激發(fā)劑，經(jīng)測試7天和28天膠砂抗壓強度分別為35.5MPa和59.6MPa。
試驗樣P.II 42.5水泥225克，高爐礦渣168.8克，煤渣56.2克，ISO標準砂1350克，水225克，由三乙醇胺0.1125克和煅燒石膏6.75克組成的激發(fā)劑6.8625克，經(jīng)測試7天和28天膠砂抗壓強度分別為37.6MPa和63.6MPa。
與對比樣相比，添加由三乙醇胺和煅燒石膏組成的本激發(fā)劑后，煤渣以25％等質(zhì)量取代礦渣用作水泥摻合料后，7天和28天膠砂抗壓強度分別提高5.9％和6.7％。
實施例6對比樣P.II 42.5水泥225克，高爐礦渣168.8克，煤渣56.2克，ISO標準砂1350克，水225克，未加激發(fā)劑，經(jīng)測試7天和28天膠砂抗壓強度分別為35.5MPa和59.6MPa。
試驗樣P.II 42.5水泥225克，高爐礦渣168.8克，煤渣56.2克，ISO標準砂1350克，水225克，由三乙醇胺0.1125克和二水石膏6.75克組成的激發(fā)劑6.8625克，經(jīng)測試7天和28天膠砂抗壓強度分別為37.5MPa和64.8MPa。
與對比樣相比，添加由三乙醇胺和二水石膏組成的本激發(fā)劑后，煤渣以25％等質(zhì)量取代礦渣用作水泥摻合料后，7天和28天膠砂抗壓強度分別提高5.6％和8.7％。
實施例7對比樣P.II 42.5水泥225克，高爐礦渣168.8克，煤渣56.2克，ISO標準砂1350克，水225克，未加激發(fā)劑，經(jīng)測試7天和28天膠砂抗壓強度分別為35.5MPa和59.6MPa。
試驗樣P.II 42.5水泥225克，高爐礦渣168.8克，煤渣56.2克，ISO標準砂1350克，水225克，由三乙醇胺0.1125克和鉀明礬1.125克組成的激發(fā)劑1.2375克，經(jīng)測試7天和28天膠砂抗壓強度分別為36.3MPa和60.0MPa。
與對比樣相比，添加由三乙醇胺和鉀明礬組成的本激發(fā)劑后，煤渣以25％等質(zhì)量取代礦渣用作水泥摻合料后，7天和28天膠砂抗壓強度分別提高2.2％和0.7％。
實施例8對比樣P.II 42.5水泥225克，高爐礦渣225克，ISO標準砂1350克，水225克，未加激發(fā)劑，經(jīng)測試7天和28天膠砂抗壓強度分別為29.4MPa和57.0MPa。
試驗樣P.II 42.5水泥225克，高爐礦渣225克，ISO標準砂1350克，水225克，由三乙醇胺0.1125克和鉀明礬2.25克組成的激發(fā)劑2.3625克，經(jīng)測試7天和28天膠砂抗壓強度分別為30.9MPa和59.0MPa。
與對比樣相比，添加由三乙醇胺和鉀明礬組成的本激發(fā)劑后，礦渣粉7天和28天膠砂抗壓強度分別提高5.1％和3.5％。
權(quán)利要求
1.一種用于高爐礦渣粉和高爐礦渣與煤渣復(fù)合粉的活性激發(fā)劑，其特征在于以質(zhì)量份數(shù)計，其組成為三乙醇胺1份、早強劑10～60份，所述早強劑為石膏或鉀明礬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐礦渣粉和高爐礦渣與煤渣復(fù)合粉的活性激發(fā)劑，其特征在于所述石膏為煅燒石膏或二水石膏。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高爐礦渣粉和高爐礦渣與煤渣復(fù)合粉的活性激發(fā)劑，其特征在于所述煅燒石膏是溫度為750℃煅燒所得石膏。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高爐礦渣粉和高爐礦渣與煤渣復(fù)合粉的活性激發(fā)劑，其特征在于所述二水石膏為天然二水石膏。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高爐礦渣粉和高爐礦渣與煤渣復(fù)合粉激發(fā)劑，該激發(fā)劑以質(zhì)量份數(shù)計，其組成為三乙醇胺1份、早強劑10～60份，所述早強劑為石膏或鉀明礬，其中石膏優(yōu)選煅燒溫度為750℃的煅燒石膏或天然二水石膏。本發(fā)明解決了高爐礦渣粉中添加煤渣后早期活性指數(shù)過低的難題，可明顯激發(fā)高爐礦渣和煤渣的早期活性，而后期活性也能穩(wěn)定提高，使高爐礦渣粉的生產(chǎn)成本大大下降。本激發(fā)劑不引入對混凝土耐久性有害的氯離子，引入的堿金屬離子沒有Na，只有少量K；堿金屬離子和SO
文檔編號C04B24/02GK101045619SQ200710027679
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日
發(fā)明者文梓蕓, 李順 申請人:華南理工大學(xué)