[发明专利]混凝土用大掺量工业废渣粉激发增强剂及其制法

说明书

技术领域

本发明属于混凝土制备技术领域，涉及一种混凝土用大掺量工业废渣粉激发增强剂及其制法。

背景技术

混凝土是世界上用量最大的建筑材料，由于原材料的便宜易得、在应用上的多样性和适应性及经济性高等优点，被广泛的应用于各类建筑之中，已经成为现代社会的基础。我国作为最大的发展中国家，近年来随着国民经济的稳步增长，国家基本建设规模越来越大，混凝土的需求量巨大。

混凝土的大量应用导致了作为其主要组分水泥产量的不断增长。众所周知，水泥行业属于高能耗、高排放和高污染行业。统计资料表明，水泥工业的耗能、所排放的二氧化碳、烟和粉尘在全国工业行业中居于首位。水泥工业的大规模生产必然会使得我国面临资源、能源和环境日趋严峻的挑战。

此外，工业废渣作为排放量最大的固体废弃物，对自然环境和人体健康都有着严重的威胁。我国每年产生几百亿吨的工业废渣，占地面积达上百万公顷。堆放的工业废渣所带来粉尘和水体的污染等环境问题已成为制约整个我国国民经济健康良好循环发展的关键性因素。

节约水泥用量和利用工业废渣作为水泥和混凝土掺合料的资源化一直都是世界性的研究热点。作为工业废渣粉主要成分的矿粉和粉煤灰主要由氧化硅和氧化铝组成，具有潜在的水化活性。但由于矿粉和粉煤灰的硅氧和铝氧三维空间—网络结构玻璃体中的硅氧键和铝氧键比较牢固，当粉煤灰单独与水拌和时，水化反应极慢，水化产物数量较少，得不到足够的胶凝性能，影响了大掺量工业废渣粉混凝土的强度。要提高大掺量工业废渣粉混凝土的性能，就必须通过激发剂破坏玻璃体表面光滑致密、牢固的Si-O-Si、Al-O-Al和Si-O-Al网络结构。

国外发达国家工业废渣的利用率达到70％以上而国内的利用率低于40％。国外应用工业废渣激发剂已有几十年的发展历史，国内起步较晚而且应用效果不理想。

目前，国内市场上的激发剂产品大都采用无机材料或者无机与有机材料通过简单复配而成，存在掺量大、成本高、稳定性低、激发效果和适应性差的问题。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种混凝土用大掺量工业废渣粉激发增强剂及其制法，制得的激发增强剂能有效的激发工业废渣粉的活性，在保证混凝土各项性能的前提下，能够用工业废渣粉代替大量的水泥，且制法简单合理，易于生产。

本发明同时提供了一种大掺量工业废渣粉混凝土，可以用工业废渣粉代替大量的水泥，实现了既可以利用大量的工业废渣粉，又能降低高污染、高能耗和高排放的水泥用量，制得的混凝土抗压强度高、耐久性能好。

本发明解决其技术问题所提供的解决方案为：

混凝土用大掺量工业废渣粉激发增强剂，质量百分组成为：30～60％的分散激发组分、0.01～1％的早强组分、10～30％的增强组分和0.01～1％的调凝组分，余量为水。

所述分散激发组分是以过量碱中和的聚羧酸盐减水剂，其化学式为：

上述化学式中R₁是氢原子或甲基，R₂是C₁～C₃的烷基，R₃是氢原子或甲基，M为碱金属或碱土金属离子，a、b、c为共聚物重复单元的链节数，其绝对值由共聚物的分子量确定，a/b/c＝1∶3～5∶0.5～1，n为环氧乙烷加成平均摩尔数，其数值为10～20。

所述的聚羧酸盐减水剂，可根据美国专利US 7232873B2公开的制备方法，加入过量的碱中和进行制备，由单体A、单体B和单体C在水溶液中通过自由基反应制得，其中单体A∶B∶C(摩尔比)＝1∶3～5∶0.5～1。

其中单体A为：

式中R₁是氢原子或甲基，n为环氧乙烷加成平均摩尔数，其数值为10～20。

其中单体B为：

式中R₂是C₁～C₃的烷基。

其中单体C为：

式中R₃是氢原子或甲基。

所述分散激发组分为以过量碱中和的聚羧酸盐减水剂，既保证了提高混凝土强度的所需要的减水率和较低的水灰比，又提供了激发工业废渣粉活性的碱性环境，分散激发组分的用量优选40～50％。

所述早强组分选择三乙醇胺、二羟乙基乙二胺、二羟丙基乙二胺和四羟乙基乙二胺中的一种或几种的混合物，其用量优选0.01-0.5％，早强组分极大的促进了水泥的水化反应，加速了氢氧化钙的生成，使得混凝土具有明显的早强作用。