一種用於抑制變質巖骨料鹼活性的混凝土外加劑及其製備方法與應用的製作方法
2023-06-15 18:13:11
專利名稱：一種用於抑制變質巖骨料鹼活性的混凝土外加劑及其製備方法與應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於抑制變質巖骨料鹼活性的混凝土外加劑及其製備方法與應用，屬於交通、橋梁、道路工程中混凝土長期耐久性技術及建材領域。
背景技術：
鹼骨料反應是指混凝土骨料(砂、石)中某些具有鹼活性的礦物成分與混凝土孔隙中來自水泥、外加劑等的可溶性的鹼性溶液(以KOH、NaOH為主)之間發生的膨脹性反應，這些鹼溶液可能來自於這種反應引起混凝土體積膨脹乃至開裂，改變混凝土的微結構，使混凝土的抗壓強度、抗折強度、彈性模量等力學性能明顯下降，嚴重影響結構的安全使用。由於鹼骨料反應一般是在混凝土成型後的若干年後逐漸發生，其結果造成混凝土耐久性下降，嚴重時還會使混凝土喪失其使用價值。且由於反應發生在整個混凝土內部，因此，這種反應造成的破壞既難以預防，又難於阻止，更不易修補和挽救，故被稱為混凝土的癌症。常見的鹼活性礦物主要有巖眾巖、沉積巖和變質巖。變質巖在我國有著非常廣泛的分布，尤其是在貴州約佔全地區總面積的1/6以上地區存在大量變質巖，而該類巖石因具有潛在鹼活性而未能廣泛地應用於混凝土中。貴州地區因地理環境、自然資源的限制，只能採用當地巖石骨料及機制砂配製混凝土。隨著我國西部大開發戰略的推進，大量的市政、高速公路、高速鐵路等基礎設施工程全面建設，需要數量巨大的混凝土骨架材料，而且從經濟、環境等角度考慮必須就地取材。變質巖地區砂石骨料自然資源缺乏更加突出，採用變質巖骨料配製混凝土勢在必行。因此，研究抑制變質巖骨料鹼活性的混凝土外加劑對提高變質巖地區的混凝土工程安全性、耐久性、降低工程成本具有重要實際意義。
發明內容
本發明的目的在於提供一種抑制變質巖骨料鹼活性的混凝土外加劑及其製備方法，使得具有鹼活性或潛在鹼活性的變質巖可以大量、廣泛地應用於混凝土工程之中。本發明是通過以下技術方案實現的:—種抑制變質巖骨料鹼活性的混凝土外加劑，由以下重量百分含量的組分組成:礦物摻合料 94_99wt% ；鋰化合物0.1-1.5wt% ；矽烷0.5-3wt%;引氣劑0.02-4wt%;優選的，所述的一種抑制變質巖骨料鹼活性的混凝土外加劑由以下重量百分含量的組分組成:礦物摻合料96.5_99wt%;鋰化合物0.1-0.8wt%;
矽烷0.7-2.5wt%;引氣劑0.03_3wt%;優選的，所述礦物摻合料選自粉煤灰和矽灰；所述粉煤灰為二級粉煤灰或一級粉煤灰；所述矽灰為凝聚態矽灰或普通矽灰，比表面積> 190000cm2/g。優選的，所述礦物摻合料在製備高強度混凝土時優選一級粉煤灰和矽灰。優選的，所述鋰化合物選自LiOH、LiF和Li2CO315優選的，所述矽烷為矽烷粉末或矽烷乳液。優選的，所述引氣劑選用烷基鹽類引氣劑、木質素磺酸鹽類引氣劑、松香樹脂類引氣劑或脂肪醇類引氣劑；更優選為烷基鹽類引氣劑。優選的，所述燒基鹽類引氣劑選自十二燒基硫酸納和十二燒基苯橫酸納。優選的，所述木質素磺酸鹽類引氣劑選自木質素磺酸鈣或木質素磺酸鈉。優選的，所述松香樹脂類引氣劑選自松香熱聚物或松香皂。優選的，所述脂肪醇類引氣劑選自脂肪醇硫酸鈉或高級脂肪醇衍生物。本發明進一步公開所述的一種抑制變質巖骨料鹼活性的混凝土外加劑的製備方法，包括以下步驟:( I)按配比稱取各組分；(2)將稱量好的各組分倒入攪拌機中，矽烷最後加入，攪拌5-10分鐘至混合均勻。本發明所述的一種抑制變質巖骨料鹼活性的混凝土外加劑可以用於配製不同強度等級和與用途的變質巖機制砂混凝土。按此方法製備的混凝土與其他方法相比，具有以下優點:I)製備方法簡單，抑制效果顯著。本方法可以有效地減少砂漿棒14天膨脹率75 94%，對變質巖混凝土鹼骨料反應的抑制效應相當顯著。2 )充分利用了工業廢棄物，並通過優化配合比可製備出滿足各種條件的變質巖骨料混凝土。降低工程成本，縮短工程工期，減輕環境負荷。3)在變質巖地區的工程項目可以就地取材，從而減少原材料運輸、貯存費用和時間，也可以減輕因原材料的長途運輸而帶來的環境破壞。
具體實施例方式以下通過特定的具體實例說明本發明的技術方案。應理解，本發明提到的一個或多個方法步驟並不排斥在所述組合步驟前後還存在其他方法步驟或在這些明確提到的步驟之間還可以插入其他方法步驟；還應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。而且，除非另有說明，各方法步驟的編號僅為鑑別各方法步驟的便利工具，而非為限制各方法步驟的排列次序或限定本發明可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容的情況下，當亦視為本發明可實施的範疇。實施例1製備一種用於某工程中橋梁、路基、隧道、涵洞工程用C25變質巖骨料機制砂混凝土中的一種抑制變質巖骨料鹼活性的混凝土外加劑，配料如下:二級粉煤灰9L 972wt% ；LiOH0.160wt% ；
矽烷粉末0.911wt%;木質素磺酸鈉 0.957wt% ；所述外加劑的製備過程為:按配比稱取各組分後，將稱量好的各組分倒入攪拌機中，娃燒最後加入，攪拌5-10分鐘至混合均勻。所述外加劑在所述混凝土中的摻量為水泥重量的43wt% ;採用美國材料與試驗協會標準(ASTM C1260標準)對所述混凝土進行測試，14d砂漿棒膨脹率為0.067%,較基準試件(未添加外加劑)膨脹率降低了 85.2%。實施例2製備一種用於某工程中橋梁、路基、隧道、涵洞工程用C30變質巖骨料機制砂混凝土中的一種抑制變質巖骨料鹼活性的混凝土外加劑，配料如下:二級粉煤灰97.611wt%;Li2CO30.518wt% ；矽烷乳液1.816wt% ；松香皂引氣劑 0.055wt%。所述外加劑的製備過程同實施例1。所述外加劑在所述混凝土中的摻量為水泥重量的21.5wt% ;採用美國材料與試驗協會標準(ASTM C1260標準)對所述混凝土進行測試，14d砂漿棒膨脹率為0.070%,較基準試件(未添加外加劑)膨脹率降低了 77.5%。實施例3製備一種用於某工程中橋梁、路基、隧道、涵洞工程用C30變質巖骨料機制砂混凝土中的一種抑制變質巖骨料鹼活性的混凝土外加劑，配料如下:一級粉煤灰98.586wt% ；Li2CO30.233wt% ；矽烷粉末1.149wt% ；十二烷基硫酸鈉 0.032wt%。所述外加劑的製備過程同實施例1。所述外加劑在所述混凝土中的摻量為水泥重量的42.9wt% ;採用美國材料與試驗協會標準(ASTM C1260標準)對所述混凝土進行測試，14d砂漿棒膨脹率為0.081%,較基準試件(未添加外加劑)膨脹率降低了 79.8%。實施例4製備一種用於某工程中橋梁、路基、隧道、涵洞工程用C40變質巖骨料機制砂混凝土中的一種抑制變質巖骨料鹼活性的混凝土外加劑，配料如下:普通矽灰97.741wt%;LiF0.383wt% ；矽烷乳液1.762wt% ；脂肪醇硫酸鈉 0.114w t%;所述外加劑的製備過程同實施例1。所述外加劑在所述混凝土中的摻量為水泥重量的33.3wt% ;採用美國材料與試驗協會標準(ASTM C1260標準)對所述混凝土進行測試，14d砂漿棒膨脹率為0.077%,較基準試件(未添加外加劑)膨脹率 降低了 82%。
權利要求
1.一種抑制變質巖骨料鹼活性的混凝土外加劑，由以下重量百分含量的組分組成: 礦物摻合料 94-99wt% ； 鋰化合物0.1-1.5wt% ； 矽烷0.5-3wt% ； 引氣劑0.02-4wt%。
2.如權利要求1所述的混凝土外加劑，其特徵在於，所述礦物摻合料選自粉煤灰和矽灰。
3.如權利要求2所述的混凝土外加劑，其特徵在於，所述粉煤灰為二級粉煤灰或一級粉煤灰；所述矽灰為凝聚態矽灰或普通矽灰，比表面積> 190000cm2/g。
4.如權利要求1所述的混凝土外加劑，其特徵在於，所述鋰化合物選自LiOH、LiF和Li2CO3O
5.如權利要求1所述的混凝土外加劑，其特徵在於，所述矽烷為矽烷粉末或矽烷乳液。
6.如權利要求1所述的混凝土外加劑，其特徵在於，所述引氣劑選用烷基鹽類引氣劑、木質素磺酸鹽類引氣劑、松香樹脂類引氣劑或脂肪醇類引氣劑。
7.如權利要求6所述的混凝土外加劑，其特徵在於，所述烷基鹽類引氣劑選自十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉；所述木質素磺酸鹽類引氣劑選自木質素磺酸鈣或木質素磺酸鈉；所述松香樹脂類引氣劑選自松香熱聚物或松香皂；所述脂肪醇類引氣劑選自脂肪醇硫酸鈉或高級脂肪醇衍生物。
8.如權利要求1-7所述的混凝土外加劑的製備方法，包括以下步驟: (1)按配比稱取各組分； (2)將稱量好的各組分倒入攪拌機中，矽烷最後加入，攪拌5-10分鐘至混合均勻。
9.如權利要求1-7任一所述混凝土外加劑用於配製不同強度等級與用途的變質巖機制砂混凝土的用途。
全文摘要
本發明涉及一種抑制變質巖骨料鹼活性的混凝土外加劑，由以下重量百分含量的組分組成礦物摻合料94-99wt%，鋰化合物0.1-1.5wt%，矽烷0.5-3wt%，引氣劑0.02-4wt%；其製備過程為按配比稱取各組分後，將稱量好的各組分倒入攪拌機中，矽烷最後加入，攪拌5-10分鐘至混合均勻即可得到所述的混凝土外加劑；本發明所述的一種抑制變質巖骨料鹼活性的混凝土外加劑可以用於配製不同強度等級和與用途的變質巖機制砂混凝土，對變質巖混凝土鹼骨料反應的抑制效應相當顯著。
文檔編號C04B24/42GK103073223SQ201310041599
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月1日 優先權日2013年2月1日
發明者蔣正武, 韓超, 田曼麗 申請人:同濟大學