CN107129172A - 一种喷射混凝土用细掺料的制备方法 - Google Patents

一种喷射混凝土用细掺料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种喷射混凝土用细掺料的制备方法，属于混凝土助剂制备技术领域。本发明首先将转炉钢渣经粉磨初步提高其比表面积，再与沼气液混合发酵，利用发酵产生的弱酸性环境溶解除去酸溶性杂质，并进一步提高其比表面积，随后经煅烧去除有机质，再将粉煤灰经煅烧除去残余的炭，并于超声微波条件下，用酸处理，去除部分酸溶性金属氧化物，经过滤烘干后与煅烧钢渣粉混合，并经蒸汽养护配合多次球磨即可。本发明将工业废料转炉钢渣和粉煤灰分别处理，使其有效成分得以纯化，在蒸汽养护和球磨过程中，提高产品在混凝土硬化过程中的反应速率和浆体流动性能，有效保持混凝土初期及后期强度持续增加。

Description

一种喷射混凝土用细掺料的制备方法
技术领域
本发明公开了一种喷射混凝土用细掺料的制备方法，属于混凝土助剂制备技术领域。
背景技术
喷射混凝土主要采用硅酸盐系列水泥，水泥水化后，产生的主要水化产物为水化硅酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙、水化硫铝酸钙等，其中水化硅酸钙的粒径为10～100nm，相当于胶体物质，常称C-S-H凝胶，占水化产物的50%以上，喷射混凝土的强度，起关键作用的是C-S-H凝胶的数量，龄期28天时的水泥中各种矿物成分没有完全水化，水泥的实际利用率仅为60～70%，相当一部分水泥仅起到填充作用，因此过高的水泥用量无助于提高混凝土强度，甚至会损害后期强度，因为水泥用量过多，其中未水化部分的氧化钙，后期遇水后生成氢氧化钙，体积膨胀，产生内应力，从而降低强度，因此，考虑在喷射混凝土中掺杂一些活性物质，以促进水泥水化产物的转化，提高喷射混凝土的强度，同时掺杂一些遇水后易呈现黏性的物质，有助于降低回弹率。
目前，使用较多的细掺料很多都是工业废渣和废料，例如：粉煤灰、高炉矿渣、石膏等，利用这些废渣和废料替换部分水泥生产喷射混凝土，既可以减少水泥造成的污染，又可以将这些废渣和废料得到有效利用，减小它们对环境的污染。然而，由于矿物废料自身性能不稳定，品种多种多样，对混凝土的作用机理和产生的效果也各不相同，导致目前配置混凝土掺料还停留在方便和经济基础之上，所生产的喷射混凝土性能不稳定，限制了细掺料在混凝土中的推广使用。因此，如何提高矿物废料的自身稳定性来增强混凝土的混凝土的稳定性是业内亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统喷射混凝土用掺料不经处理直接使用，导致生产的喷射混凝土性能不稳定的问题，提供了一种喷射混凝土用细掺料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）称取300～500g转炉钢渣，粉碎后过500～800目筛，得钢渣粉，并将所得钢渣粉转入盛有3～5L沼液的发酵罐中，恒温密闭发酵，过滤，干燥，得干燥发酵钢渣粉滤饼，再将干燥发酵钢渣粉滤饼转入马弗炉，以10～15℃/min速率程序升温至650～700℃，保温煅烧45～60min，随炉冷却至室温，出料，得活化多孔煅烧钢渣粉；
（2）称取400～500g粉煤灰，置于马弗炉中，于温度为450～500℃条件下煅烧30～45min，待随炉冷却至室温，将煅烧后的粉煤灰倒入盛有1800～2000mL质量分数为10～15%硫酸的烧杯中，再将烧杯移入超声微波化学反应器中，于超声频率为35～40kHz，微波功率为600～800W条件下，反应60～90min，待反应结束，过滤，洗涤，干燥，得干燥除杂粉煤灰滤渣；
（3）按重量份数计，在混料机中依次加入40～60份活化多孔煅烧钢渣粉，80～100份干燥除杂粉煤灰滤渣，于温度为55～60℃，转速为600～800r/min条件下，恒温搅拌混合2～3h，得混合物料；
（4）将混合物料转入蒸汽养护箱，于温度为95～100℃条件下，蒸汽养护5～7天，在养护期间，每隔12～16h将蒸汽养护箱中混合物料移出，经球磨机以160～200r/min转速球磨混合30～45min后，移入蒸汽养护箱中继续养护处理，待养护结束，将蒸汽养护箱中混合物料转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，出料，即得喷射混凝土用高活性细掺料。
2. 根据权利要求1所述的一种喷射混凝土用细掺料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的恒温密闭发酵条件为：发酵温度35～37℃，发酵罐转速为200～300r/min，发酵时间为5～7天。
步骤（1）所述的干燥发酵钢渣粉滤饼保温煅烧45～60min后，还能以10～30mL/min速率向马弗炉内通入二氧化碳，于温度为880～900℃条件下，保温活化反应30～60min。
步骤（4）所述的球磨混合时，还可以添加混合物料质量30～50%的无水乙醇。
本发明的有益效果是：
（1）本发明首先利用粉碎初步提高钢渣比表面积，再配合沼液在发酵过程中产生的弱酸性环境，溶解去除钢渣粉中酸溶性杂质，提高产品性能的稳定性，并腐蚀钢渣表面，形成孔隙结构，进一步提高钢渣粉比表面积，再经煅烧去除孔隙结构中残留的发酵有机质，煅烧过程中，孔隙结构中有机质挥发产生的气体可进一步扩大孔隙，再利用煅烧去除粉煤灰中残留炭质，并配合微波超声作用，使硫酸溶液渗透进入粉煤灰内部，溶解去除酸溶性杂质，使粉煤灰得以纯化，在使用过程中，水泥中未水化部分的氧化钙，后期遇水后生成氢氧化钙，氢氧化钙再与粉煤灰中二氧化硅反应，形成新的水化物，使混凝土中胶体数量急剧增加，增加的水化物填充于钢渣粉的孔隙结构中，提高整个结构的致密性；
（2）本发明通过蒸汽养护配合球磨过程，使钢渣粉和粉煤灰进一步细化和活化，最大程度的发挥两者的作用，提高产品在混凝土硬化过程中的水化反应速率和浆体流动性能，从而有效保持混凝土初期及后期强度持续增加，从而使喷射混凝土3天抗折强度达到5.7～6.1MPa，抗压强度达到27.5～29.5MPa，28天抗折强度达到9.6～9.8MPa，抗压强度达到62.8～65.2MPa，同时使混凝土的抗渗性能和耐久性得到提高，使用寿命延长24～36个月。
具体实施方式
称取300～500g转炉钢渣，置于粉磨机中，粉磨60～90min，出料，过500～800目筛，得钢渣粉，并将所得钢渣粉转入盛有3～5L沼液的发酵罐中，于温度为35～37℃，转速为200～300r/min条件下，恒温密闭发酵5～7天，过滤，得发酵钢渣粉滤饼，并将所得发酵钢渣粉滤饼置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得干燥发酵钢渣粉滤饼；将干燥发酵钢渣粉滤饼转入马弗炉，以10～15℃/min速率程序升温至650～700℃，保温煅烧45～60min，随炉冷却至室温，出料，得活化多孔煅烧钢渣粉；称取400～500g粉煤灰，置于马弗炉中，于温度为450～500℃条件下煅烧30～45min，待随炉冷却至室温，将煅烧后的粉煤灰倒入盛有1800～2000mL质量分数为10～15%硫酸的烧杯中，再将烧杯移入超声微波化学反应器中，于超声频率为35～40kHz，微波功率为600～800W条件下，反应60～90min；待反应结束，过滤，得除杂粉煤灰滤渣，并用去离子水洗涤除杂粉煤灰滤渣滤渣直至洗涤液呈中性，再将洗涤后的除杂粉煤灰滤渣滤渣转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得干燥除杂粉煤灰滤渣；按重量份数计，在混料机中依次加入40～60份活化多孔煅烧钢渣粉，80～100份干燥除杂粉煤灰滤渣，于温度为55～60℃，转速为600～800r/min条件下，恒温搅拌混合2～3h，得混合物料；将混合物料转入蒸汽养护箱，于温度为95～100℃条件下，蒸汽养护5～7天，在养护期间，每隔12～16h将蒸汽养护箱中混合物料移出，经球磨机以160～200r/min转速球磨混合30～45min后，移入蒸汽养护箱中继续养护处理，待养护结束，将蒸汽养护箱中混合物料转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，出料，即得喷射混凝土用高活性细掺料。
实例1、制备细掺料
称取500g转炉钢渣，置于粉磨机中，粉磨90min，出料，过800目筛，得钢渣粉，并将所得钢渣粉转入盛有5L沼液的发酵罐中，于温度为37℃，转速为300r/min条件下，恒温密闭发酵7天，过滤，得发酵钢渣粉滤饼，并将所得发酵钢渣粉滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥发酵钢渣粉滤饼；将干燥发酵钢渣粉滤饼转入马弗炉，以15℃/min速率程序升温至700℃，保温煅烧60min，随炉冷却至室温，出料，得活化多孔煅烧钢渣粉；称取500g粉煤灰，置于马弗炉中，于温度为500℃条件下煅烧45min，待随炉冷却至室温，将煅烧后的粉煤灰倒入盛有2000mL质量分数为15%硫酸的烧杯中，再将烧杯移入超声微波化学反应器中，于超声频率为40kHz，微波功率为800W条件下，反应90min；待反应结束，过滤，得除杂粉煤灰滤渣，并用去离子水洗涤除杂粉煤灰滤渣滤渣直至洗涤液呈中性，再将洗涤后的除杂粉煤灰滤渣滤渣转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥除杂粉煤灰滤渣；按重量份数计，在混料机中依次加入60份活化多孔煅烧钢渣粉，100份干燥除杂粉煤灰滤渣，于温度为60℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合3h，得混合物料；将混合物料转入蒸汽养护箱，于温度为100℃条件下，蒸汽养护7天，在养护期间，每隔16h将蒸汽养护箱中混合物料移出，经球磨机以200r/min转速球磨混合45min后，移入蒸汽养护箱中继续养护处理，待养护结束，将蒸汽养护箱中混合物料转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，出料，即得喷射混凝土用高活性细掺料。
实例2、制备细掺料
称取300g转炉钢渣，置于粉磨机中，粉磨60min，出料，过500目筛，得钢渣粉，并将所得钢渣粉转入盛有3L沼液的发酵罐中，于温度为35℃，转速为200r/min条件下，恒温密闭发酵5天，过滤，得发酵钢渣粉滤饼，并将所得发酵钢渣粉滤饼置于烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，得干燥发酵钢渣粉滤饼；将干燥发酵钢渣粉滤饼转入马弗炉，以10℃/min速率程序升温至650℃，保温煅烧45min，以10mL/min速率向马弗炉内通入二氧化碳，于温度为880℃条件下，保温活化反应30min，随炉冷却至室温，出料，得活化多孔煅烧钢渣粉；称取400g粉煤灰，置于马弗炉中，于温度为450℃条件下煅烧30min，待随炉冷却至室温，将煅烧后的粉煤灰倒入盛有1800mL质量分数为10%硫酸的烧杯中，再将烧杯移入超声微波化学反应器中，于超声频率为35kHz，微波功率为600W条件下，反应60min；待反应结束，过滤，得除杂粉煤灰滤渣，并用去离子水洗涤除杂粉煤灰滤渣滤渣直至洗涤液呈中性，再将洗涤后的除杂粉煤灰滤渣滤渣转入烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，得干燥除杂粉煤灰滤渣；按重量份数计，在混料机中依次加入40份活化多孔煅烧钢渣粉，80份干燥除杂粉煤灰滤渣，于温度为55℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌混合2h，得混合物料；将混合物料转入蒸汽养护箱，于温度为95℃条件下，蒸汽养护5天，在养护期间，每隔12h将蒸汽养护箱中混合物料移出，经球磨机以160r/min转速球磨混合30min后，移入蒸汽养护箱中继续养护处理，待养护结束，将蒸汽养护箱中混合物料转入烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，出料，即得喷射混凝土用高活性细掺料。
实例3、制备细掺料
称取400g转炉钢渣，置于粉磨机中，粉磨80min，出料，过600目筛，得钢渣粉，并将所得钢渣粉转入盛有4L沼液的发酵罐中，于温度为36℃，转速为250r/min条件下，恒温密闭发酵6天，过滤，得发酵钢渣粉滤饼，并将所得发酵钢渣粉滤饼置于烘箱中，于温度为107℃条件下干燥至恒重，得干燥发酵钢渣粉滤饼；将干燥发酵钢渣粉滤饼转入马弗炉，以12℃/min速率程序升温至670℃，保温煅烧50min，随炉冷却至室温，出料，得活化多孔煅烧钢渣粉；称取450g粉煤灰，置于马弗炉中，于温度为470℃条件下煅烧40min，待随炉冷却至室温，将煅烧后的粉煤灰倒入盛有1900mL质量分数为13%硫酸的烧杯中，再将烧杯移入超声微波化学反应器中，于超声频率为37kHz，微波功率为700W条件下，反应80min；待反应结束，过滤，得除杂粉煤灰滤渣，并用去离子水洗涤除杂粉煤灰滤渣滤渣直至洗涤液呈中性，再将洗涤后的除杂粉煤灰滤渣滤渣转入烘箱中，于温度为107℃条件下干燥至恒重，得干燥除杂粉煤灰滤渣；按重量份数计，在混料机中依次加入50份活化多孔煅烧钢渣粉，90份干燥除杂粉煤灰滤渣，于温度为57℃，转速为700r/min条件下，恒温搅拌混合2h，得混合物料；将混合物料转入蒸汽养护箱，于温度为98℃条件下，蒸汽养护6天，在养护期间，每隔14h将蒸汽养护箱中混合物料移出，经球磨机以180r/min转速球磨混合40min，在球磨混合时，添加混合物料质量30～50%的无水乙醇，球磨结束后，移入蒸汽养护箱中继续养护处理，待养护结束，将蒸汽养护箱中混合物料转入烘箱中，于温度为107℃条件下干燥至恒重，出料，即得喷射混凝土用高活性细掺料。
实例4、制备混凝土
将实例1中制备的喷射混凝土用高活性细掺料添加至水泥中，添加的量为水泥质量的20%，添加完成后，再按水灰比0.25，添加水，进行搅拌混合，即可得到混凝土。检测混凝土的性能，具体测定指标见表1。
实例5、制备混凝土
将实例2中制备的喷射混凝土用高活性细掺料添加至水泥中，添加的量为水泥质量的20%，添加完成后，再按水灰比0.25，添加水，进行搅拌混合，即可得到混凝土。检测混凝土的性能，具体测定指标见表1。
实例6、制备混凝土
将实例3中制备的喷射混凝土用高活性细掺料添加至水泥中，添加的量为水泥质量的20%，添加完成后，再按水灰比0.25，添加水，进行搅拌混合，即可得到混凝土。检测混凝土的性能，具体测定指标见表1。
表1
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种喷射混凝土用细掺料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取300～500g转炉钢渣，粉碎后过500～800目筛，得钢渣粉，并将所得钢渣粉转入盛有3～5L沼液的发酵罐中，恒温密闭发酵，过滤，干燥，得干燥发酵钢渣粉滤饼，再将干燥发酵钢渣粉滤饼转入马弗炉，以10～15℃/min速率程序升温至650～700℃，保温煅烧45～60min，随炉冷却至室温，出料，得活化多孔煅烧钢渣粉；
（2）称取400～500g粉煤灰，置于马弗炉中，于温度为450～500℃条件下煅烧30～45min，待随炉冷却至室温，将煅烧后的粉煤灰倒入盛有1800～2000mL质量分数为10～15%硫酸的烧杯中，再将烧杯移入超声微波化学反应器中，于超声频率为35～40kHz，微波功率为600～800W条件下，反应60～90min，待反应结束，过滤，洗涤，干燥，得干燥除杂粉煤灰滤渣；
（3）按重量份数计，在混料机中依次加入40～60份活化多孔煅烧钢渣粉，80～100份干燥除杂粉煤灰滤渣，于温度为55～60℃，转速为600～800r/min条件下，恒温搅拌混合2～3h，得混合物料；
（4）将混合物料转入蒸汽养护箱，于温度为95～100℃条件下，蒸汽养护5～7天，在养护期间，每隔12～16h将蒸汽养护箱中混合物料移出，经球磨机以160～200r/min转速球磨混合30～45min后，移入蒸汽养护箱中继续养护处理，待养护结束，将蒸汽养护箱中混合物料转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，出料，即得喷射混凝土用高活性细掺料。
2.根据权利要求1所述的一种喷射混凝土用细掺料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的恒温密闭发酵条件为：发酵温度35～37℃，发酵罐转速为200～300r/min，发酵时间为5～7天。
3.根据权利要求1所述的一种喷射混凝土用细掺料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的干燥发酵钢渣粉滤饼保温煅烧45～60min后，还能以10～30mL/min速率向马弗炉内通入二氧化碳，于温度为880～900℃条件下，保温活化反应30～60min。
4.根据权利要求1所述的一种喷射混凝土用细掺料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的球磨混合时，还可以添加混合物料质量30～50%的无水乙醇。
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CN110423031A (zh) * 2019-08-22 2019-11-08 绿材实业有限责任公司 一种提高粉煤灰强度的改性方法
CN112174597A (zh) * 2020-09-01 2021-01-05 苏州易斯特建材科技有限公司 纤维增强的钢渣混凝土干拌粉及其路面维护保养的方法

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CN106587685A (zh) * 2016-12-15 2017-04-26 上海宝田新型建材有限公司 一种混凝土用复合粉煤灰掺合料

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