本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可以抑制堿礦渣水泥泛堿，調(diào)節(jié)堿礦渣水泥性能的抑制劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

建筑材料是應(yīng)用最為廣泛的一類材料。目前傳統(tǒng)的建筑材料在應(yīng)用過程中遵循開發(fā)—應(yīng)用—廢棄這一模式，導(dǎo)致資源日益枯竭，且造成大量廢棄材料、污染物排出及環(huán)境惡化。如每生產(chǎn)一噸鋼鐵，將有數(shù)十噸鋼渣、礦渣及其它廢渣產(chǎn)出。固體廢棄物的排放，占用土地、污染環(huán)境、危害人體健康，且也造成巨大的資源浪費(fèi)。如何減少不可再生資源消耗，充分利用工業(yè)廢渣，將其變廢為寶，成為材料學(xué)者一直在努力研究的方向。

堿礦渣水泥是近年來國內(nèi)外研究的熱點之一。它是指將含有活性（無定型）al2o3和sio2的礦渣在強(qiáng)堿條件下，與堿或na2sio3（k2sio3）等相混合，制備的新型建筑材料。其制備工藝簡單，能耗低、污染少，而且堿礦渣水泥的性能優(yōu)異，符合我國的綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，其研究與推廣尤其對于能源比較緊張的我國具有極其重要的作用。

堿礦渣水泥雖具有快硬早強(qiáng)、耐高溫，耐腐蝕，低碳環(huán)保等一系列普通硅酸鹽水泥所沒有的優(yōu)異性能，但其目前仍然沒有得到廣泛的應(yīng)用，主要因為施工后工程易出現(xiàn)表面泛堿現(xiàn)象，泛堿又俗稱泛白，通常在建筑物的表面產(chǎn)生，一般呈現(xiàn)為白色粉末狀、絮團(tuán)狀或絮片狀。如同建筑物得白癜風(fēng)一樣，對其外表的美觀以及工程的外觀評定等有嚴(yán)重的影響，另外還會對建筑的著色效果、基底層和表面裝飾層、油漆、貼面粘結(jié)質(zhì)量有影響。其至還會造成質(zhì)量事故、延長交工時間、返工等一系列問題。泛堿是由于施工中加入可溶性堿含量高，內(nèi)部金屬離子活性較高，容易隨水分的蒸發(fā)而析出。如何抑制泛堿現(xiàn)象是提高堿礦渣水泥推廣應(yīng)用的一個亟需解決的難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種制備簡單、效果好、操作簡單、有效降低堿礦渣水泥泛堿概率、且有利于堿礦渣水泥混凝土的和易性、保水性能，提高施工后工程質(zhì)量的堿礦渣水泥泛堿抑制劑及其制備方法。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種堿礦渣水泥泛堿抑制劑，其特征在于：由如下重量百分比的原料組成：沸石10-30%、硅灰10-20%、粉煤灰20-30%、硼酸5-15%、超細(xì)礦渣粉5-55%。

進(jìn)一步的，所述沸石粒徑為5a級別，純度為99%及以上。

所述硅灰的比表面積為1000m²/kg。

所述粉煤灰為高鈣粉煤灰，比表面積在500m²/kg以上。

所述超細(xì)礦渣粉的細(xì)度要求過200目篩，篩余為2%以內(nèi)。

所述硼酸采用工業(yè)級，純度95%以上。

所述堿礦渣水泥泛堿抑制劑的制備方法，包括如下步驟：

（1）混合：將沸石、硅灰、粉煤灰、硼酸以及超細(xì)礦渣粉按照上述重量百分比混合均勻后；

（2）粉磨：將步驟（1）中混合后的物料在球磨機(jī)中進(jìn)行粉磨，即得堿礦渣水泥泛堿抑制劑。

進(jìn)一步的，步驟（1）在混料機(jī)中將各原料混合8-12小時，使其充分混合。

步驟（2）粉磨時間為7-9小時，粉磨至比表面積500-600m²/kg。

優(yōu)選的，可將步驟（1）所得混合均勻后的原料過200目篩，篩余控制1.5%以內(nèi)，即得堿礦渣水泥泛堿抑制劑。

使用時，將上述堿礦渣泛堿抑制劑摻雜在所要使用的堿礦渣水泥混凝土或砂漿中，所述泛堿抑制劑的摻雜質(zhì)量為制備堿礦渣混凝土?xí)r摻入的水泥質(zhì)量的5％～10％。

本發(fā)明的泛堿抑制劑抑制機(jī)理是通過引入沸石，有效吸附堿礦渣水泥中的氫氧根離子，抑制堿離子隨孔洞的析出；引入硅灰與粉煤灰及超細(xì)礦渣粉，發(fā)揮其微球填充效應(yīng)及后期火山灰效應(yīng)，有效降低堿礦渣水泥的有害孔數(shù)量及體積；引入硼酸可有效調(diào)節(jié)ph值，中和多余氫氧根離子。本發(fā)明的泛堿抑制劑可有效改善礦渣水泥密實度，降低堿礦渣水泥泛堿概率及危害，可根據(jù)其用量增強(qiáng)堿礦渣水泥混凝土及砂漿保水性及和易性，滿足工程應(yīng)用要求。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的堿礦渣水泥泛堿抑制劑，制作及使用簡單，僅需摻入堿礦渣水泥制備時的水泥質(zhì)量的5%-10%，使用成本較低；該泛堿抑制劑通過中和反應(yīng)以及微集料效應(yīng)、火山灰效應(yīng)可吸收堿礦渣水泥中加入的多余堿并減少有害孔數(shù)量，同時該泛堿抑制劑具有一定的緩凝效果，根據(jù)摻量不同，延長凝結(jié)時間及施工時間，有利于混凝土的振搗；加入該泛堿抑制劑可提高堿礦渣水泥混凝土及砂漿的工作性能，提高施工后工程質(zhì)量，該泛堿抑制劑可提高堿礦渣水泥混凝土的早期強(qiáng)度與后期強(qiáng)度15-20%，大幅降低堿礦渣水泥混凝土泛堿概率，降低幅度高達(dá)80%，抑制堿礦渣水泥施工后的泛堿現(xiàn)象，對施工后的建筑材料的泛堿現(xiàn)象有抑制作用。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

附圖1為實施例1制備的泛堿抑制劑摻量對堿礦渣水泥強(qiáng)度的影響；

附圖2為實施例2制備的泛堿抑制劑摻量對堿礦渣水泥試樣碳酸根離子濃度影響；

附圖3為實施例2制備的泛堿抑制劑摻量對堿礦渣水泥試樣ph值影響；

附圖4為實施例3制備的泛堿抑制劑對堿礦渣水泥試樣孔結(jié)構(gòu)的影響；

附圖5為實施例3制備的泛堿抑制劑對堿礦渣水泥吸水率的影響；

附圖6為實施例4制備的摻加泛堿抑制劑后堿礦渣水泥的水化60dsem照片。

具體實施方式

實施例一:

稱取5a沸石10kg、硅灰20kg、高鈣粉煤灰25kg、超細(xì)礦渣粉35kg、工業(yè)級硼酸10kg，將上述原料在混料機(jī)中充分混合10小時，以保證充分混合均勻，將混合后的料在球磨機(jī)中粉磨8小時，測定其比表面積為550m²/kg，即得泛堿抑制劑。如附圖1所示，隨著實施例1泛堿抑制劑摻量增加，堿礦渣水泥強(qiáng)度呈現(xiàn)先增加后降低趨勢。泛堿抑制劑的最佳摻量為10.0%，且對抗壓強(qiáng)度較未摻加泛堿抑制劑均有增長。

實施例二：

稱取5a沸石15kg、硅灰20kg、粉煤灰20kg、超細(xì)礦渣粉40kg、工業(yè)級硼酸5kg，將上述原料在混料機(jī)中充分混合10小時，以保證充分混合均勻，將混合后的料在球磨機(jī)中粉磨7小時，測定其比表面積為520m²/kg，即得泛堿抑制劑。從附圖2可知，加入泛堿抑制劑后，堿礦渣水泥硬化漿體的表層碳酸根離子（即泛堿主要成分）濃度大幅下降，由2500mg/l下降至1100mg/l，有效抑制堿礦渣水泥的泛堿現(xiàn)象。從附圖3可以看出，加入泛堿抑制劑后，堿礦渣硬化漿體的ph值顯著降低，但仍保持在11.0以上的堿性環(huán)境，因此，泛堿抑制劑可在一定程度上調(diào)節(jié)ph值，使得硬化漿體中的氫氧根離子保持在一定范圍內(nèi)，避免過多的離子溢出造成泛堿。

實施例三：

稱取5a沸石20kg、硅灰20kg、高鈣粉煤灰20kg、超細(xì)礦渣粉25kg、工業(yè)級硼酸15kg，將上述原料在混料機(jī)中充分混合12小時，以保證充分混合均勻，將混合后的料在球磨機(jī)中粉磨9小時，測定其比表面積為580m²/kg，即得泛堿抑制劑。從附圖4可以看出，摻加實施例三泛堿抑制劑后，堿礦渣水泥硬化漿體的孔尺寸降低，由大于0.02um的有害孔降低為低于0.02um的無害孔。降低了堿離子通過開孔通道隨水分增發(fā)造成泛堿的概率，從而抑制堿礦渣水泥泛堿現(xiàn)象。從附圖5可知，摻加泛堿抑制劑后的堿礦渣水泥硬化漿體的吸水率明顯降低，可推知其密實度增加，開孔數(shù)量降低，與抗壓強(qiáng)度及孔尺寸變化相符。

實施例四：

稱取5a沸石25kg、硅灰10kg、粉煤灰30kg、超細(xì)礦渣粉30kg、工業(yè)級硼酸5kg，將上述原料在混料機(jī)中充分混合12小時，以保證充分混合均勻，將混合后的料在球磨機(jī)中粉磨9小時，測定其比表面積為600m²/kg，即得泛堿抑制劑。附圖6是摻加泛堿抑制劑后堿礦渣水泥硬化漿體的sem照片，由圖可以看出，摻加泛堿抑制劑后，漿體中孔洞明顯降低，且出現(xiàn)凝膠類物質(zhì)填充于孔洞之間，增強(qiáng)了漿體的致密度，抑制泛堿。

實施例五：

稱取5a沸石30kg、硅灰15kg、粉煤灰25kg、超細(xì)礦渣粉20kg、工業(yè)級硼酸10kg，將上述原料在混料機(jī)中充分混合12小時，以保證充分混合均勻，將混合后的料在球磨機(jī)中粉磨9小時，測定其比表面積為500m²/kg，即得泛堿抑制劑。

本發(fā)明的泛堿抑制劑抑制機(jī)理是通過引入沸石，有效吸附堿礦渣水泥中的氫氧根離子，抑制堿離子隨孔洞的析出；引入硅灰與粉煤灰及超細(xì)礦渣粉，發(fā)揮其微球填充效應(yīng)及后期火山灰效應(yīng)，有效降低堿礦渣水泥的有害孔數(shù)量及體積；引入硼酸可有效調(diào)節(jié)ph值，中和多余氫氧根離子。本發(fā)明的泛堿抑制劑可有效改善礦渣水泥密實度，降低堿礦渣水泥泛堿概率及危害，可根據(jù)其用量增強(qiáng)堿礦渣水泥混凝土及砂漿保水性及和易性，滿足工程應(yīng)用要求。