CN104529340A - 一种干混砂浆复合矿粉增塑剂及其制备方法 - Google Patents

一种干混砂浆复合矿粉增塑剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种干混砂浆复合矿粉增塑剂，该增塑剂包括以下组分：水泥、复合矿粉、纤维素醚、引气剂、减水剂；一种干混砂浆复合矿粉增塑剂的制备方法，包括以下步骤：第一步、取钒铁矿渣、石灰石进行破碎处理得到钒铁矿渣粉和石灰石粉；第二步、取纤维素醚、引气剂和减水剂加入水泥中混合均匀，然后加入钒铁矿渣粉和石灰石粉混合均匀，得到干混砂浆复合矿粉增塑剂的成品。本发明一种干混砂浆复合矿粉增塑剂利用复合矿粉和添加剂复合，使得产品的保水率较高、稠度损失率较小；本发明一种干混砂浆复合矿粉增塑剂的制备方法采用复合的技术路线，制备的干混砂浆复合矿粉增塑剂的性能较好，原料成本较低，达到很高的性价比。

Description

一种干混砂浆复合矿粉增塑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及干混砂浆添加剂及其制备领域，尤其涉及一种干混砂浆复合矿粉增塑剂及其制备方法。
背景技术
干混砂浆在国家禁止现场搅拌砂浆政策的引导下已逐步发展起来，并充分展示了产品质量稳定性，对确保工程质量、推进节能减排、实现文明施工和保护生态环境的优越性。按照建设资源节约型、环境友好型社会的要求，干混砂浆将进一步普及和推广应用。随着干混砂浆的发展，使得干混砂浆的相关技术显得越来越重要。与传统现场搅拌砂浆相比，干混砂浆的技术核心之一是砂浆添加剂，其组成品质、掺量等相关技术决定了砂浆的质量、成本和使用性能，同时决定了产品市场竞争能力。因此，通过技术创新，降低成本是干混砂浆发展中迫切需要解决的一项重要任务。
添加剂是干混砂浆重要组成成分，它可使砂浆获得许多技术特性，改善干混砂浆加水混合的性能，改善湿砂浆特性，如流变性和施工性、改善硬化砂浆的性能等。目前国内干混砂浆保水增稠添加剂主要有纤维素醚、淀粉醚和具有高吸附性的层状硅酸盐类无机材料等。纤维素醚类加剂具有掺量小、保水性好、粘聚力高、耐久性好 (抗冻性高)等特点而被广泛使用；但其本身具有引气作用，掺量过大会带来降低砂浆的强度、增加干燥收缩等弊病，由于纤维素醚掺量小，生产中容易生产计量不准和分散不均，造成，砂浆容易出现性能不稳定等质量问题。同时，纤维素醚类添加剂价格高，造成干混砂浆成本较高，影响推广应用。吸附性无机矿物添加剂掺入砂浆后能够吸附砂浆中的水分而起到保水增稠作用，同时由于其较小的粒径能够改善砂浆的颗粒级配，起到细集料的作用，从而改善砂浆的和易性，且此类无机矿物添加剂掺量较大，砂浆不易离析，但往往保水性能和粘结性能不能满足实际要求。
除了保水增稠剂之外，干混砂浆还需根据使用要求添加其他一些功能性的化学添加剂，如减水剂、调凝剂、引气剂、增塑剂等。减水剂能够在保持砂浆工作性不变的情况下显著地降低砂浆的水灰比，使硬化体的强度、抗渗性、耐久性等性能得到改善。调凝剂是调节水泥凝结时间的外加剂，分为速凝剂和缓凝剂两种，分别用以加速或延缓水泥矿物的水化。引气剂可在砂浆中引进定量的微细气泡，其主要作用是减少砂浆的泌水和离析现象，改善其工作性，并对提高砂浆的耐久性有一定作用，对水泥的凝结和硬化速度没有显著的影响。为了提高干混砂浆的综合性能，实际应用中一般采用多种化学添加剂复合使用的方法。国外的经验表明，选择适宜的化学添加剂，不但可以保证砂浆质量、提高砂浆的施工性能，而且还可以降低材料成本。
发明内容
为了克服现有技术中干混砂浆复合矿粉增塑剂效果不佳且使用成本过高的缺陷，提供一种干混砂浆复合矿粉增塑剂及其制备方法。
本发明通过下述方案实现：
一种干混砂浆复合矿粉增塑剂，以质量份计，该增塑剂包括以下组分：
水泥                 51-58份；
复合矿粉             90.3-111.12份；
纤维素醚             0.1-0.13份；
引气剂               0.06-0.1份；
减水剂               17-27份。
以质量份计，所述复合矿粉包括以下组分，
钒铁矿渣            50.72-57.55份；
CaCO3                39.58-53.57份；
其中，以质量份计，所述钒铁矿渣包括以下组分，
SiO2                 15.45-16.84份；
Al2O3                 0.46-3.14份；
CaO                  31.27-33.03份；
MgO                  3.47-5.59份；
Fe2O3                 0.07-0.38份。
所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，所述羟丙基甲基纤维素醚的分子量为4万-10万。
所述引气剂为三萜皂苷、烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钙、脂肪醇硫酸钠中的一种或者数种。
所述减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物、木质素磺酸盐、磺化三聚氰胺甲醛树脂、芳香族氨基磺酸盐聚合物、脂肪族羟基磺酸盐聚合物中的一种或者数种。
一种干混砂浆复合矿粉增塑剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步、分别取钒铁矿渣和CaCO3进行破碎处理，分别得到钒铁矿渣的粉体和CaCO3的粉体；
第二步、取纤维素醚、引气剂和减水剂加入水泥中混合均匀，然后加入第一步得到的钒铁矿渣的粉体和CaCO3的粉体并混合均匀，所得混合物即为干混砂浆复合矿粉增塑剂的成品。
以质量份计，在第一步中，分别取钒铁矿渣50.72-57.55份、CaCO3 39.58-53.57份；在第二步中，分别取水泥51-58份、纤维素醚0.1-0.13份、引气剂0.06-0.1份、减水剂17-27份。
以质量份计，所述钒铁矿渣包括以下组分：
SiO2                 15.45-16.84份；
Al2O3                 0.46-3.14份；
CaO                  31.27-33.03份；
MgO                  3.47-5.59份；
Fe2O3                 0.07-0.38份。
在第一步中，所述钒铁矿渣的破碎处理是将钒铁矿渣球磨5-15 min，得到的钒铁矿渣的粉体细度为430-550 m2/kg，活性指数为80%-90%；所述CaCO3的破碎处理是将CaCO3球磨2-8 min，得到的CaCO3的粉体细度为550-650 m2/kg，活性指数为75%-80%。
在第二步中，所述水泥为硅酸盐水泥，细度为350-380 m2/kg。
本发明的有益效果为：
1.本发明的一种干混砂浆复合矿粉增塑剂利用无机复合矿粉和有机添加剂复合的方式，达到功能互补、协调优化的效果，使得本发明干混砂浆复合矿粉增塑剂的保水率较高、稠度损失率较小。
2.本发明的一种干混砂浆复合矿粉增塑剂的制备方法采用复合的技术路线，采用工业固体废弃物钒铁矿渣粉为主要原料，再辅以各种有机、改性剂组成复合型添加剂，使得本发明干混砂浆复合矿粉增塑剂的性能较好，而原料成本较低，达到很高的性价比。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明：
实施例1
一种干混砂浆复合矿粉增塑剂，以质量份计，该增塑剂包括以下组分：
水泥                 58份；
复合矿粉             90.3份；
纤维素醚             0.13份；
引气剂               0.1份；
减水剂               17份。
以质量份计，所述复合矿粉包括以下组分，
钒铁矿渣            50.72份；
CaCO3                39.58份；
其中，以质量份计，所述钒铁矿渣包括以下组分，
SiO2                 15.45份；
Al2O3                 0.46份；
CaO                  31.27份；
MgO                  3.47份；
Fe2O3                 0.07份。
所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，所述羟丙基甲基纤维素醚的分子量为4万。所述引气剂为三萜皂苷。所述减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物。
一种干混砂浆复合矿粉增塑剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，以质量份计，分别称取钒铁矿渣50.72份、CaCO3 39.58份进行破碎处理，分别得到钒铁矿渣的粉体和CaCO3的粉体；所述钒铁矿渣的破碎处理是将钒铁矿渣球磨5 min，得到的钒铁矿渣的粉体细度为430 m2/kg，活性指数为80%；所述CaCO3的破碎处理是将CaCO3球磨2 min，得到的CaCO3的粉体细度为550 m2/kg，活性指数为75%；
第二步，以质量份计，分别称取纤维素醚0.13份、引气剂0.1份、减水剂17份加入58份水泥中混合均匀，然后加入第一步得到的钒铁矿渣的粉体和CaCO3的粉体并混合均匀，所得混合物即为干混砂浆复合矿粉增塑剂的成品。所述水泥为硅酸盐水泥，细度为380 m2/kg。
实施例2
一种干混砂浆复合矿粉增塑剂，以质量份计，该增塑剂包括以下组分：
水泥                 51份；
复合矿粉             111.12份；
纤维素醚             0.1份；
引气剂               0.8份；
减水剂               27份。
以质量份计，所述复合矿粉包括以下组分，
钒铁矿渣            57.55份；
CaCO3                53.57份；
其中，以质量份计，所述钒铁矿渣包括以下组分，
SiO2                 16.84份；
Al2O3                 3.14份；
CaO                  33.03份；
MgO                  5.59份；
Fe2O3                 0.38份。
所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，所述羟丙基甲基纤维素醚的分子量为10万。
所述引气剂为脂肪醇硫酸钠。所述减水剂为木质素磺酸盐。
一种干混砂浆复合矿粉增塑剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，以质量份计，分别取钒铁矿渣57.55份、CaCO3 53.57份进行破碎处理，分别得到钒铁矿渣的粉体和CaCO3的粉体；所述钒铁矿渣的破碎处理是将钒铁矿渣球磨15 min，得到的钒铁矿渣的粉体细度为550 m2/kg，活性指数为90%；所述CaCO3的破碎处理是将CaCO3球磨8 min，得到的CaCO3的粉体细度为650 m2/kg，活性指数为80%；
第二步，以质量份计，分别称取纤维素醚0.1份、引气剂0.8份、减水剂27份加入51份水泥中混合均匀，然后加入第一步得到的钒铁矿渣的粉体和CaCO3的粉体并混合均匀，所得混合物即为干混砂浆复合矿粉增塑剂的成品。所述水泥为硅酸盐水泥，细度为350 m2/kg。
实施例3
一种干混砂浆复合矿粉增塑剂，以质量份计，该增塑剂包括以下组分：
水泥                 55份；
复合矿粉             100份；
纤维素醚             0.12份；
引气剂               0.06份；
减水剂               20份。
以质量份计，所述复合矿粉包括以下组分，
钒铁矿渣            53份；
CaCO3                47份；
其中，以质量份计，所述钒铁矿渣包括以下组分，
SiO2                 15.53份；
Al2O3                 0.52份；
CaO                  32.65份；
MgO                  4.11份；
Fe2O3                 0.19份。
所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，所述羟丙基甲基纤维素醚的分子量为8万。
所述引气剂为三萜皂苷、烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钙、脂肪醇硫酸钠中的一种或者数种。
所述减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物、木质素磺酸盐、磺化三聚氰胺甲醛树脂、芳香族氨基磺酸盐聚合物、脂肪族羟基磺酸盐聚合物中的一种或者数种。
一种干混砂浆复合矿粉增塑剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，以质量份计，分别取钒铁矿渣53份、CaCO3 47份进行破碎处理，分别得到钒铁矿渣的粉体和CaCO3的粉体；所述钒铁矿渣的破碎处理是将钒铁矿渣球磨10 min，得到的钒铁矿渣的粉体细度为490 m2/kg，活性指数为85%；所述CaCO3的破碎处理是将CaCO3球磨5 min，得到的CaCO3的粉体细度为600 m2/kg，活性指数为77%；
第二步，以质量份计，分别称取纤维素醚0.12份、引气剂0.06份、减水剂20份加入44份水泥中混合均匀，然后加入第一步得到的钒铁矿渣的粉体和CaCO3的粉体并混合均匀，所得混合物即为干混砂浆复合矿粉增塑剂的成品。所述水泥为硅酸盐水泥，细度为360 m2/kg。
实施例4
一种干混砂浆复合矿粉增塑剂，以质量份计，该增塑剂包括以下组分：
水泥                 58份；
复合矿粉             104.29份；
纤维素醚             0.13份；
引气剂               0.1份；
减水剂               17份。
以质量份计，所述复合矿粉包括以下组分，
钒铁矿渣            50.72份；
CaCO3                53.57份；
其中，以质量份计，所述钒铁矿渣包括以下组分，
SiO2                 15.45份；
Al2O3                 0.46份；
CaO                  31.27份；
MgO                  3.47份；
Fe2O3                 0.07份。
所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，所述羟丙基甲基纤维素醚的分子量为4万。所述引气剂为三萜皂苷。所述减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物。
一种干混砂浆复合矿粉增塑剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，以质量份计，分别称取钒铁矿渣50.72份、CaCO3 53.57份进行破碎处理，分别得到钒铁矿渣的粉体和CaCO3的粉体；所述钒铁矿渣的破碎处理是将钒铁矿渣球磨5 min，得到的钒铁矿渣的粉体细度为430 m2/kg，活性指数为80%；所述CaCO3的破碎处理是将CaCO3球磨2 min，得到的CaCO3的粉体细度为550 m2/kg，活性指数为75%；
第二步，以质量份计，分别称取纤维素醚0.13份、引气剂0.1份、减水剂17份加入58份水泥中混合均匀，然后加入第一步得到的钒铁矿渣的粉体和CaCO3的粉体并混合均匀，所得混合物即为干混砂浆复合矿粉增塑剂的成品。所述水泥为硅酸盐水泥，细度为365 m2/kg。
实施例5
一种干混砂浆复合矿粉增塑剂，以质量份计，该增塑剂包括以下组分：
水泥                 51份；
复合矿粉             97.13份；
纤维素醚             0.1份；
引气剂               0.8份；
减水剂               27份。
以质量份计，所述复合矿粉包括以下组分，
钒铁矿渣            57.55份；
CaCO3                39.58份；
其中，以质量份计，所述钒铁矿渣包括以下组分，
SiO2                 16.84份；
Al2O3                 3.14份；
CaO                  33.03份；
MgO                  5.59份；
Fe2O3                 0.38份。
所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，所述羟丙基甲基纤维素醚的分子量为10万。
所述引气剂为脂肪醇硫酸钠。所述减水剂为木质素磺酸盐。
一种干混砂浆复合矿粉增塑剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，以质量份计，分别取钒铁矿渣57.55份、CaCO3 39.58份进行破碎处理，分别得到钒铁矿渣的粉体和CaCO3的粉体；所述钒铁矿渣的破碎处理是将钒铁矿渣球磨15 min，得到的钒铁矿渣的粉体细度为550 m2/kg，活性指数为90%；所述CaCO3的破碎处理是将CaCO3球磨8 min，得到的CaCO3的粉体细度为650 m2/kg，活性指数为80%；
第二步，以质量份计，分别称取纤维素醚0.1份、引气剂0.8份、减水剂27份加入51份水泥中混合均匀，然后加入第一步得到的钒铁矿渣的粉体和CaCO3的粉体并混合均匀，所得混合物即为干混砂浆复合矿粉增塑剂的成品。所述水泥为硅酸盐水泥，细度为370 m2/kg。
参照GB/T1346《水泥标准稠度用水量、凝结时间、体积安定性检验方法》标准规定，实验采用了沸煮法和压蒸法分别检验钒铁矿渣的水泥体积安定性。钒铁矿渣经磨细后比表面积为557m2/kg。
试饼法试件由70wt%水泥和30wt%钒铁矿渣组成，标准稠度用水量125ml。检验方法按GB/T1346规定进行。检验结果：水泥试饼的体积安定性符合国家标准要求。
压蒸法试件由70wt%水泥和20wt%钒铁矿渣、10wt%级粉煤灰组成。检验方法按GB/T750规定进行，试件在压力2.0MPa、湿度215℃压蒸釜内保持3h以上，经测试压蒸膨胀为0.14%，符合普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥的压蒸膨胀率不大于0.50%的规定。
上述检验结果表明：矿物E经磨细比表面积在500 m2/kg以上，且掺量在20%以下，掺矿粉E水泥体积安定性符合国家标准规定。
本发明中，钒铁矿渣的组分按GB/T 176《水泥化学分析方法》进行测试得到。按照钢渣碱度系数评定钢渣活性的办法；碱度系数0.78～1.8属低活性的橄榄石渣，碱度系数1.8～2.5属中等活性硅酸二钙渣，碱度系数大于2.5属高活性硅酸三钙渣。根据化学成分分析结果，本发明的钒铁矿渣碱度系数在1.82～2.07，属具有中等活性的硅酸二钙渣。
本发明的一种干混砂浆复合矿粉增塑剂在使用时，只需要将其直接添加至水泥、砂等干混砂浆物料中混合即可。将本发明前述实施例1-3的所制备的干混砂浆复合矿粉增塑剂和市场上的同类产品进行性能检测试验，试验中采用本发明前述实施例1、实施例2和实施例3中制备得到的干混砂浆复合矿粉增塑剂，并分别选用南昌某厂、鹰潭某厂、浙江某厂生产的干混砂浆复合矿粉增塑剂进行对比试验，用量均为厂家推荐用量。砂浆配合比按照JGJ/T 98-2010《砌筑砂浆配合比设计规程》配制，并按照GB/T25181—2010《预拌砂浆》对配制砂浆进行性能检验，试验结果见表1。
表1 干混砂浆复合矿粉增塑剂性能检验结果
从表1中，可以看出由以上数据可以看出，采用本发明前述实施例1、实施例2和实施例3中制备得到的干混砂浆复合矿粉增塑剂配制的砂浆各项性能符合GB/T25181要求，本发明混砂浆增塑剂的保水率和14d拉伸粘结强度、矿物增稠剂28d抗压强度优于市场上使用的稠化剂。
表2是本发明的干混砂浆复合矿粉增塑剂与市场上其他产品的平均单价和平均成本的数据，从表2中可以看出，本发明的干混砂浆复合矿粉增塑剂采用钒铁矿渣作为原料，使得本发明的干混砂浆复合矿粉增塑剂平均单价远低于市场上的其他同类产品，本发明的，且表1可知本发明的干混砂浆复合矿粉增塑剂的性能远远优于现有市场上的产品，由此本发明的干混砂浆复合矿粉增塑剂具有较好的经济效益。
表2 各种干混砂浆复合矿粉增塑剂的单价和成本
产品 平均单价（元/吨） 平均成本（元/吨）
本发明 1200 12～19
纤维素醚类 15000 22.5
稠化粉类 3000 16
某品牌 18000 20
尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种干混砂浆复合矿粉增塑剂，其特征在于，以质量份计，该增塑剂包括以下组分：
水泥                 51-58份；
复合矿粉             90.3-111.12份；
纤维素醚             0.1-0.13份；
引气剂               0.06-0.1份；
减水剂               17-27份。
2.根据权利要求1所述的一种干混砂浆复合矿粉增塑剂，其特征在于：以质量份计，所述复合矿粉包括以下组分，
钒铁矿渣            50.72-57.55份；
CaCO3                39.58-53.57份；
其中，以质量份计，所述钒铁矿渣包括以下组分，
SiO2                 15.45-16.84份；
Al2O3                 0.46-3.14份；
CaO                  31.27-33.03份；
MgO                  3.47-5.59份；
Fe2O3                 0.07-0.38份。
3.根据权利要求1所述的一种干混砂浆复合矿粉增塑剂，其特征在于：所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，所述羟丙基甲基纤维素醚的分子量为4万-10万。
4.根据权利要求1所述的一种干混砂浆复合矿粉增塑剂，其特征在于：所述引气剂为三萜皂苷、烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钙、脂肪醇硫酸钠中的一种或者数种。
5.根据权利要求1所述的一种干混砂浆复合矿粉增塑剂，其特征在于：所述减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物、木质素磺酸盐、磺化三聚氰胺甲醛树脂、芳香族氨基磺酸盐聚合物、脂肪族羟基磺酸盐聚合物中的一种或者数种。
6.一种干混砂浆复合矿粉增塑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、分别取钒铁矿渣和CaCO3进行破碎处理，分别得到钒铁矿渣的粉体和CaCO3的粉体；
第二步、取纤维素醚、引气剂和减水剂加入水泥中混合均匀，然后加入第一步得到的钒铁矿渣的粉体和CaCO3的粉体并混合均匀，所得混合物即为干混砂浆复合矿粉增塑剂的成品。
7.根据权利要求6所述的一种干混砂浆复合矿粉增塑剂的制备方法，其特征在于：以质量份计，在第一步中，分别取钒铁矿渣50.72-57.55份、CaCO3 39.58-53.57份；在第二步中，分别取水泥51-58份、纤维素醚0.1-0.13份、引气剂0.06-0.1份、减水剂17-27份。
8.根据权利要求6或者7所述的一种干混砂浆复合矿粉增塑剂的制备方法，其特征在于，以质量份计，所述钒铁矿渣包括以下组分：
SiO2                 15.45-16.84份；
Al2O3                 0.46-3.14份；
CaO                  31.27-33.03份；
MgO                  3.47-5.59份；
Fe2O3                 0.07-0.38份。
9.根据权利要求6所述的一种干混砂浆复合矿粉增塑剂的制备方法，其特征在于：在第一步中，所述钒铁矿渣的破碎处理是将钒铁矿渣球磨5-15 min，得到的钒铁矿渣的粉体细度为430-550 m2/kg，活性指数为80%-90%；所述CaCO3的破碎处理是将CaCO3球磨2-8 min，得到的CaCO3的粉体细度为550-650 m2/kg，活性指数为75%-80%。
10.根据权利要求6所述的一种干混砂浆复合矿粉增塑剂的制备方法，其特征在于：在第二步中，所述水泥为硅酸盐水泥，细度为350-380 m2/kg。
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