專利名稱：一種高活性改性偏高嶺土基混凝土礦物摻合料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種高活性改性偏高嶺土基混凝土礦物摻合料及其制備方法。
背景技術：
近年來，隨著科學技術和生成的發展，各種在嚴酷條件下使用的混凝土結構，如跨海大橋、海底隧道、海上采油平臺、核反應堆等，以及各種有毒有害物·質的處理的建造需要在不斷增加。因此，無論是從工作性能還是耐久性能，對混凝土都有了更高的要求。目前，各種超細粉體的應用大大改善了混凝土各方面的性能，不僅能夠顯著提高混凝土的強度，而且極大地提高了微觀結構方面的性能，改善了材料的耐久性能。然而，對于傳統礦物摻和料，如娃灰、粉煤灰和礦粉中的一種或者兩種組成，雖然應用較為成熟，但是也存在一定缺陷，例如硅灰的價格太高，需求量大于產量；粉煤灰的早期水化能力較差，單摻粉煤灰時對混凝土早期強度有一定的不利影響，且摻量過大時會加速混凝土碳化；礦渣在混凝土中作用的發揮受細度、溫度影響較大。因此，偏高嶺土作為一種新型的混凝土礦物摻合料越來越受到人們的關注。目前，對于偏高嶺土在于混凝土工程中的實際應用還未有報道，但作為新一代高活性輔助膠凝材料在國外的研究與應用正日趨活躍。偏高嶺土具有優異的火山灰活性，能顯著提高混凝土早期強度，同時后期強度也在不斷增強。甚至有研究表明，偏高嶺土活性高于硅灰，硅灰的導入混凝土的自收縮會增加，偏高嶺土混凝土有補償收縮的微膨脹性能。另夕卜，摻偏高嶺土混凝土減少泌水，加速水泥的水化，提高混凝土的密實度，從而增強混凝土的抗滲性能，提高耐久性。綜合而言，偏高嶺土的摻入能夠顯著改善混凝土各方面的性能。然而，單摻偏高嶺土時會對混凝土工作性能有顯著的降低，甚至影響正常施工。為了保證偏高嶺土混凝土的工作性能，有研究中在偏高嶺土摻和料中直接混入固態減水劑作為復合型摻和料，這類前期復合的減水劑有可能跟水泥之間出現適應性不良的問題，并且有可能跟施工過程中使用的減水劑出現相互干擾的作用，因而此做法在實際應用過程中仍然存在問題。因此，如何提高偏高嶺土混凝土的工作性能以及更有效地激發偏高嶺土的火山灰活性，有待進一步研究，應用于實際工程之中。

發明內容
本發明的目的在于提供一種具有更高火山灰活性以及良好的工作性能的偏高嶺土基礦物摻合料及其制備方法，它能夠更有效地激發偏高嶺土的火山灰活性，尤其體現在早期強度方面，同時對于混凝土的工作性能也有較好的改善作用，且適應于不同種類的水泥和施工過程中減水劑。本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是一種高活性改性偏高嶺土基混凝土礦物摻合料，其由偏高嶺土與復合改性劑混合制備而成，偏高嶺土與復合改性劑的質量比為200 1-20 :1，其中所述的復合改性劑由硬脂酸、硬脂酸鈣與甲基硅油按照質量百分數依次為50% — 85%、8% — 25%和7% — 25%混合配制而成，各組分的百分比之和為100%。按上述方案，所述的偏高嶺土為高嶺土經過粉磨在500-1000°C的溫度下煅燒
0.5-6. 0小時后冷卻制得。按上述方案，偏高嶺土中SiO2與Al2O3的質量百分含量之和彡50wt%,比表面積彡 2300m2/kg。高活性改性偏高嶺土基混凝土礦物摻合料的制備方法，其特征在于包括有以下步驟
1)將偏高嶺土置于100°c烘箱中24h；
2)將步驟I)經烘干的偏高嶺土放入陶瓷球磨機中，加入硬脂酸、硬脂酸鈣和甲基硅油組成的復合改性劑，研磨時間為30-120min，得到改性偏高嶺土，偏高嶺土與復合改性劑的質量比為200 1-20 :1，其中所述的硬脂酸、硬脂酸鈣與甲基硅油按照質量百分數依次為50% — 85%、8% — 25%和7% — 25%混合配制而成，各組分的百分比之和為100%。按上述方案，所述的偏高嶺土為高嶺土經過粉磨在500-1000°C的溫度下煅燒 0.5-6. 0小時后冷卻制得.
按上述方案，偏高嶺土中SiO2與Al2O3的質量百分含量之和彡50wt%,比表面積彡 2300m2/kg。 本發明的技術方案中，改性偏高嶺土改性過程中，偏高嶺土在機械作用下，改性劑通過物理作用和化學作用吸附在偏高嶺土的表面，進入團聚偏高嶺土顆粒間隙，它有兩個顯著的功能一是使團聚的偏高嶺土充分分散，二是對偏高嶺土顆粒表面的改性。 本發明的優點在于
1)本發明明顯提高混凝土的早期強度，普通砂漿中改性偏高嶺土基礦物摻合料的摻量為5wt%-10wt%，能顯著提高砂漿7d強度10%以上，且28d強度增長率仍能保持在8%以上。當改性偏高嶺土的摻量為5%時，7d抗壓強度增長12%以上，相對于同等摻量未改性偏高嶺土而言，其增長率為8%。而當改性偏高嶺土的摻量達到10%，7d抗壓強度增長14%以上，相對于同等摻量未改性偏高嶺土而言，其增長率則為7%。偏高嶺土作為一種混凝土礦物摻合料，由于其火山灰活性和微填充效應，能夠顯著提高混凝土的早期強度和后期耐久性。然而，由于結合在偏高嶺土表面的改性劑的相互作用，使得改性偏高嶺土更有效地分散于膠凝材料中，改性劑在水化過程中從改性偏高嶺土表面釋放出來，同時，由于硬脂酸能與鈣離子結合生成不溶性的鈣鹽，這在一定程度上就加速了水泥水化反應，提高偏高嶺土的二次水化作用，而在后期水化反應過程中逐漸將鈣離子釋放出來。因此，改性偏高嶺土能夠顯著提高混凝土的早期強度；
2)本發明顯著改善混凝土的工作性能，普通砂漿中偏高嶺土的摻量為5wt%-10wt%時，其流動度下降在20mm-40mm左右。然而，摻入同等摻量的改性偏高嶺土時，其流動度基本能夠維持不變，甚至更高。偏高嶺土顆粒表面由于與改性劑發生化學結合或物理吸附作用，使得改性偏高嶺土表面含有大量的憎水基團，從而大大地降低了改性偏高嶺土的潤濕角。同時，在水泥水化過程中，改性劑能夠從偏高嶺土表面釋放出來，而不影響偏高嶺土的活性；
3)本發明能提高混凝土的抗滲透能力，普通混凝土中加入改性偏高嶺土后，由于偏高嶺土的火山灰效應以及微填充效應，能夠大大提高混凝土的致密性。同時，從改性偏高嶺土中釋放出來的改性劑在混凝土表面形成一層致密的憎水膜，能有效的阻隔溶液和有害離子的侵入。因此，改性偏高嶺土能夠顯著的提高混凝土的抗滲透能力，從而改善混凝土的耐久十生倉泛; 4)本發明對不同種類的水泥和混凝土添加劑適應性良好，工程實際中常常會出現減水劑與水泥出現相容性不良的現象，而本發明的改性偏高嶺土對于各種外加劑和水泥的種類不會出現適應性不良的問題。
具體實施例方式為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。實施例I :
一種高活性改性偏高嶺土基混凝土礦物摻合料，它首先由高嶺土經過粉磨在850°C的溫度下煅燒2小時后冷卻制得偏高嶺土，其中，保證偏高嶺土中SiO2與Al2O3的質量百分含量之和> 50wt%,比表面積> 2300m2/kg，然后將偏高嶺土置于100°C烘箱中24h，最后將偏高嶺土、改性劑在球磨機中研磨30min得到改性偏高嶺土，其中，偏高嶺土與改性劑的質量比為50 :1，所述的改性劑由硬脂酸、硬脂酸鈣與甲基硅油的按照質量百分數依次為80%、10%和10%混合配制而成。以砂漿試件作為考察對象，偏高嶺土以及改性偏高嶺土均以5%等量取代膠凝材料配置砂漿。選取標準砂，水灰比均為0.45。按照GB/T 2429—2005《水泥膠砂流動度測定方法》測試基準樣和實施例I的拌合物的流動度；按照GB/T 17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》，用萬能壓力試驗機測試基準樣和實施例的3天、7天和28天抗壓強度。砂漿試件實施例I的流動度和強度實驗結果見表I。
權利要求
1.一種高活性改性偏高嶺土基混凝土礦物摻合料，其由偏高嶺土與復合改性劑混合制備而成，偏高嶺土與復合改性劑的質量比為200 1-20 :1，其中所述的復合改性劑由硬脂酸、硬脂酸鈣與甲基硅油按照質量百分數依次為50% — 85%、8% — 25%和7% — 25%混合配制而成，各組分的百分比之和為100%。
2.根據權利要求I所述的高活性改性偏高嶺土基混凝土礦物摻合料，其特征在于所述的偏高嶺土為高嶺土經過粉磨在500-1000°C的溫度下煅燒0. 5-6. 0小時后冷卻制得。
3.根據權利要求2所述的高活性改性偏高嶺土基混凝土礦物摻合料，其特征在于偏高嶺土中SiO2與Al2O3的質量百分含量之和彡50wt%,比表面積彡2300m2/kgo
4.權利要求I所述的高活性改性偏高嶺土基混凝土礦物摻合料的制備方法，其特征在于包括有以下步驟 1)將偏高嶺土置于100°C烘箱中24h； 2)將步驟I)經烘干的偏高嶺土放入陶瓷球磨機中，加入硬脂酸、硬脂酸鈣和甲基硅油組成的復合改性劑，研磨時間為30-120min，得到改性偏高嶺土，偏高嶺土與復合改性劑的質量比為200 1-20 :1，其中所述的硬脂酸、硬脂酸鈣與甲基硅油按照質量百分數依次為50% — 85%、8% — 25%和7% — 25%混合配制而成，各組分的百分比之和為100%。
5.根據權利要求4所述的高活性改性偏高嶺土基混凝土礦物摻合料的制備方法，其特征在于所述的偏高嶺土為高嶺土經過粉磨在500-1000°C的溫度下煅燒0. 5-6. 0小時后冷卻制得。
6.根據權利要求5所述的高活性改性偏高嶺土基混凝土礦物摻合料的制備方法，其特征在于偏高嶺土中SiO2與Al2O3的質量百分含量之和彡50wt%,比表面積彡2300m2/kgo
全文摘要
本發明涉及一種高活性改性偏高嶺土基混凝土礦物摻合料及其制備方法，由偏高嶺土與復合改性劑混合制備而成，偏高嶺土與復合改性劑的質量比為2001—201，其中所述的復合改性劑由硬脂酸、硬脂酸鈣與甲基硅油按照質量百分數依次為50%—85%、8%—25%和7%—25%混合配制而成，各組分的百分比之和為100%。本發明的優點在于1)本發明明顯提高混凝土的早期強度；2)本發明顯著改善混凝土的工作性能，3)本發明能提高混凝土的抗滲透能力，4)本發明對不同種類的水泥和混凝土添加劑適應性良好。
文檔編號C04B14/04GK102745928SQ20121025613
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月24日 優先權日2012年7月24日
發明者孔赟, 曾偉能, 楊增良, 梅明軍, 水中和, 王桂明 申請人:北海高嶺科技有限公司, 武漢理工大學, 茂名高嶺科技有限公司