專利名稱：一種用于粉煤灰混凝土的活性劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機(jī)材料和無機(jī)電解質(zhì)用作混凝土的有效成分，更具體地說，是一種粉煤混凝土的添加劑混合物。
眾所周知，粉煤灰是工業(yè)廢渣，如何將其利用，人們已做了許多研究，證明粉煤灰的火山灰反應(yīng)生成物主要為水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣等反應(yīng)物基本與水泥的水化物相同，但是，這種反應(yīng)在常溫下，28天前發(fā)展很慢，隨著齡期時(shí)間的增長，粉煤灰的火山灰反應(yīng)與水泥水化產(chǎn)物的結(jié)合同時(shí)進(jìn)行，后期強(qiáng)度均有很大的提高。依粉煤灰此特點(diǎn)，其中利用它取代部分水泥制備混凝土，這對再生資源的開發(fā)利用，節(jié)約能耗，降低混凝土成本，保護(hù)環(huán)境起著積極的作用；但是，用粉煤灰取代部分水泥量過大時(shí)，混凝土的28天前的強(qiáng)度大幅下降，并且，粉煤灰隨著齡期時(shí)間增長，與混凝土中的Ca(OH)2大量發(fā)生反應(yīng)而降低了混凝土的堿性，如果保證不了混凝土28天強(qiáng)度與基準(zhǔn)混凝土相等，對鋼筋防銹不利，而且耐磨性、耐久性差等缺點(diǎn)(龔洛書主編，《混凝土實(shí)用手冊》，中國建筑工業(yè)出版社，1995，5第二版，P109-114；武漢工業(yè)大學(xué)《水泥工藝學(xué)》教材P222-223)。為了克服此缺點(diǎn)有采用真空脫水工藝，用粉煤灰等量或超量取代部分水泥，制得粉煤灰真空混凝土(尹青山等人主編，《水泥制品工業(yè)節(jié)能技術(shù)》，中國建材工業(yè)出版社，1993.7第一版，P80)，但是這種方法所用的設(shè)備比較多，工藝也比較復(fù)雜，影響粉煤灰混凝土的推廣應(yīng)用。另一種方法是采用高效減水劑(超塑化劑)在商品混凝土中摻用粉煤灰取代部分水泥得到了一定的推廣應(yīng)用，然而，根據(jù)高效減水劑的性能，通過對水泥顆粒的分散，使水泥水化產(chǎn)物完全反應(yīng)，減少用水量，改善混凝土拌合物的和易性、流動(dòng)性、保水性和密實(shí)性來提高混凝土的早期強(qiáng)度，但是混凝土28天前齡期強(qiáng)度比，存在下降趨勢。
本發(fā)明的目的是提供一種混凝土特別是粉煤灰混凝土的外加劑，通過對粉煤灰玻璃體活性物產(chǎn)生早期水化反應(yīng)，以提高其早期強(qiáng)度。
本發(fā)明的主要技術(shù)方案將萘磺酸鹽、三聚氰胺磺化樹脂和木質(zhì)素磺酸鹽按一定比例和工藝方法制得用于粉煤灰混凝土活性劑。
本發(fā)明的活性劑組分及其含量(以組分重量之和為100計(jì))萘磺酸鹽50-65％、三聚氰胺磺化樹脂18-30％、木質(zhì)素磺酸鹽15-20％。
所述的萘磺酸鹽為β-萘磺酸鈉鹽或鈣鹽。
所述的木質(zhì)素磺酸鹽包括木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鎂、木質(zhì)素磺酸鈣，最好是木質(zhì)素磺酸鈣。
本發(fā)明的活性劑的制備方法，其過程依次為
(1)將工業(yè)萘(其含量≥70％)加到反應(yīng)釜中，加熱溶解，升溫至120-130℃，在攪拌下加入濃度≥98％的濃硫酸，于160-165℃下磺化反應(yīng)3-4小時(shí)，降溫至100℃±5℃，加入異氰酸三(2-羥乙基)酯，保溫80-90℃，在2-2.5小時(shí)內(nèi)添加濃度37％的甲醛，升溫100-120℃，縮合反應(yīng)3-4小時(shí)，降溫至50-60℃；(2)在(1)步已冷卻至50-60℃的縮合物中加入三聚氰胺包括氫氧化鈉、氫氧化鈣和氫氧化鉀在內(nèi)的堿性化合物，PH≥8.5時(shí)升溫80-90℃，合成2-3小時(shí)后加入亞硫酸氫鈉進(jìn)行磺化反應(yīng)2-2.5小時(shí)，用包括氨基磺酸、醋酸、硫酸在內(nèi)的酸性化合物，調(diào)節(jié)PH＞7，保溫2-2.5小時(shí)，即得到烷基萘磺酸鹽甲醛縮合物、磺酸化三聚氰胺甲醛樹脂和未縮合的甲醛混合物。
(3)在(2)步的混合物中加入木質(zhì)素磺酸鹽，在80-90℃下保溫2-2.5小時(shí)，直至甲醛味消除，然后用濃度為30％的包括氫氧化鈣、氫氧化鈉在內(nèi)的堿性化合物中和至PH＞9，過濾，除去包括CaSo4沉淀物，得到濃度為20％的產(chǎn)品。
上述制備過程所用的原料按化學(xué)計(jì)量加入，以得到所需百分含量的組合物。
本發(fā)明的產(chǎn)品可用作混凝土的外加劑，特別適用于粉煤灰混凝土的外加劑，其加入量以能達(dá)到所需的混凝土性能為原則，通常加入量為水泥或水泥+粉煤灰重量的0.5-5％，最好是2.5-3.5％。
本發(fā)明的活性劑優(yōu)點(diǎn)和效果本發(fā)明的活性劑加到粉煤灰混凝土中，具有高效減水劑的效果，特別是對粉煤灰玻璃體活性物，使其產(chǎn)生早期水化來提高混凝土早期強(qiáng)度，解決采用粉煤灰超量取代部分水泥的混凝土早期強(qiáng)度下降問題，其原理是利用粉煤灰具有活性硅、鋁、鐵的特點(diǎn)，加入本發(fā)明的活性劑后，強(qiáng)化離子交換，在粉煤灰、玻璃體粒子表面生成溶劑化膜而產(chǎn)生水化，與氫氧化鈣生成水化硅酸鈣、水化硫鋁酸鈣、水化鋁酸鈣、水化鐵酸鈣等水化凝膠體；此外，本發(fā)明提出的工藝方法是在一個(gè)反應(yīng)釜中進(jìn)行，只需在最后一步進(jìn)行過濾，這樣可使原料得到充分利用，簡化制備方法。
下面用具體實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明的特點(diǎn)。
實(shí)例1本實(shí)例是制備含萘磺酸鈉57％、三聚氰胺磺化樹脂28％、木質(zhì)素磺酸鈣15％的產(chǎn)品。
在1000L的反應(yīng)釜中加57kg工業(yè)萘，加熱溶解，升溫120-130℃，在攪拌下加98％濃硫酸59kg，在160±5℃下磺化反應(yīng)3-4小時(shí)，降溫至100℃，得到磺酸化萘反應(yīng)液中添加異氰酸三(2-羥乙基)酯23Kg，保溫80-90℃，在2.5小時(shí)內(nèi)添加濃度37％甲醛110kg，升溫至110±5℃，縮合反應(yīng)4小時(shí)，使反應(yīng)物變稠，加水將溫度冷卻至55±5℃，加入三聚氰胺28Kg和氫氧化鉀5kg，用氫氧化鈣(石灰乳液≥30％)和濃度為30％氫氧化鈉的混合液調(diào)節(jié)PH≥8.5，升溫至85±5℃合成2-3小時(shí)后，加入亞硫酸氫鈉28Kg，用氨基磺酸調(diào)節(jié)PH＜7，進(jìn)行磺化反應(yīng)2.5小時(shí)，再加入木質(zhì)素磺酸鈣15kg，在85±5℃保溫下，縮合到無甲醛味，加水降溫，再用30％石灰乳液中和至PH為9，過濾，除去CaSO4等沉淀物，得到濃度為20％的液體產(chǎn)品，顏色為棕褐色。
實(shí)例2本發(fā)明是制備含萘磺酸鈉64％、三聚氰胺磺化樹脂18％、木質(zhì)素磺酸鈣18％的產(chǎn)品。
所用的原料工業(yè)萘64kg、98％濃硫酸67kg、37％的甲醛110kg、三聚氰胺18kg、亞硫酸鈉18kg、木質(zhì)素磺酸鈣18kg、氫氧化鉀5kg、異氰酸三(2-羥乙基)酯25kg。
制備過程和條件同實(shí)例1，得到濃度為20％的棕褐色液體產(chǎn)品。
實(shí)例3本發(fā)明是制備含萘磺酸鹽60％，三聚氰胺磺化樹脂20％，木質(zhì)素磺酸鈣20％的產(chǎn)品。
所用的原料工業(yè)萘60kg、98％濃硫酸63kg，異氰酸三(2-羥乙基)酯24kg、37％的甲醛110kg、三聚氰胺20kg、氫氧化鉀5kg、亞硫酸鈉20kg、木質(zhì)素磺酸鈣20kg。
制備過程和條件同實(shí)例1，得到濃度為20％的棕褐色液體產(chǎn)品。
實(shí)例4，本實(shí)例是使用試驗(yàn)。
試驗(yàn)分七組進(jìn)行第一組稱A組(基準(zhǔn)組)，為普通的混凝土。
第二組稱B組，為普通水泥+粉煤灰混凝土。
第三組稱C組，為普通水泥+粉煤灰+SM高效減水劑混凝土；SM-屬氨基樹脂磺酸鹽系，由江蘇江都減水劑廠生產(chǎn)。
第四組稱D組，為普通水泥+粉煤灰+FE高效減水劑混凝土；FE-屬萘磺酸鹽系，由江蘇姑蘇外加劑廠生產(chǎn)。
第五組稱E組，為普通水泥+粉煤灰+實(shí)例1活性劑混凝土。
第六組稱F組，為普通水泥+粉煤灰+實(shí)例2活性劑混凝土。
第七組稱G組，為普通水泥+粉煤灰+實(shí)例3活性劑混凝土。
本實(shí)例采用的試驗(yàn)方法依國標(biāo)GB8076-1997《混凝土外加劑》，部標(biāo)JC474-92《砂漿、混凝土防水劑》。本實(shí)例試驗(yàn)采用的普硅水泥為萍礦水泥廠生產(chǎn)的“久久”牌425#普硅水泥，粉煤灰是萍鄉(xiāng)高坑電廠的鍋爐煙氣中收集的細(xì)粉末，經(jīng)磨細(xì)過0.045mm方孔篩達(dá)到II級粉標(biāo)準(zhǔn)要求，內(nèi)摻40％取代水泥量，各組試驗(yàn)配比見表1，對混凝土的性能影響見表2，由表2看出，內(nèi)摻40％的粉煤灰加本發(fā)明的活性劑的混凝土早強(qiáng)(1d、3d強(qiáng)度)超過基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度，7d、28d強(qiáng)度也有較大幅度提高。
表1試驗(yàn)配比
注坍落度5-7cm，粗骨料最大粒徑40mm。
表2各種外加劑對摻用粉煤灰混凝土性能的影響
注E.F.G組的活性劑對鋼筋無銹蝕。
權(quán)利要求
1.一種用于粉煤灰混凝土的活性劑，其特征在于組分及其含量(以組分之和重量為100計(jì))萘磺酸鹽50-65％、三聚氰胺磺化樹脂18-30％、木質(zhì)素磺酸鹽15-20％。
2.按照權(quán)利要求1所述的活性劑，其特征在于萘磺酸鹽為β-萘磺酸鈉鹽、鈣鹽。
3.按照權(quán)利要求1所述的活性劑，其特征在于木質(zhì)素磺酸鹽為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鎂、木質(zhì)素磺酸鈉。
4.按照權(quán)利要求所述的活性劑，其特征在于三聚氰胺磺化樹脂為磺酸化三聚氰胺甲醛樹脂。
5.權(quán)利要求1所述的活性劑的制備方法，其特征在于制備過程依次為(1)將工業(yè)萘(其含量≥70％)加到反應(yīng)釜中，加熱溶解，升溫至120-130℃，在攪拌下加入濃度≥98％的濃硫酸，于160-165℃下磺化反應(yīng)3-4小時(shí)，降溫至100℃±5℃，加入異氰酸三(2-羥乙基)酯，保溫80-90℃，在2-2.5小時(shí)內(nèi)添加濃度37％的甲醛，升溫100-120℃，縮合反應(yīng)3-4小時(shí)，降溫至50-60℃；(2)在(1)步已冷卻至50-60℃的縮合物中加入三聚氰胺包括氫氧化鈉、氫氧化鈣和氫氧化鉀在內(nèi)的堿性化合物，在PH≥8.5時(shí)升溫80-90℃，合成2-3小時(shí)后加入亞硫酸氫鈉進(jìn)行磺化反應(yīng)2-2.5小時(shí)，用包括氨基磺酸、醋酸、硫酸在內(nèi)的酸性化合物，調(diào)節(jié)PH＞7，保溫2-2.5小時(shí)，即得到烷基萘磺酸鹽甲醛縮合物、磺酸化三聚氰胺甲醛樹脂和未縮合的甲醛混合物。(3)在(2)步的混合物中加入木質(zhì)素磺酸鹽，在80-90℃下保溫2-2.5小時(shí)，直至甲醛味消除，然后用濃度為30％的包括氫氧化鈣、氫氧化鈉在內(nèi)的堿性化合物中和至PH＞9，過濾，除去包括CaSo4沉淀物，得到濃度為20％的產(chǎn)品。
6.權(quán)利要求1所述的活性劑的使用方法，其特征在于用于粉煤灰混凝土?xí)r，加入量為水泥和粉煤灰重量的0.5-5％。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于粉煤灰混凝土的活性劑,系由萘磺酸鹽、三聚氰胺磺化樹脂、木質(zhì)素磺酸鹽按一定的配比和制備工藝得到。本發(fā)明的活性劑用于粉煤灰混凝土,具有高效減水劑的效果,特別是可提高混凝土的早期強(qiáng)度,解決摻用粉煤灰超量取代水泥的混凝土早期強(qiáng)度下降的問題,此外本發(fā)明的制備方法簡單,所有的反應(yīng)在一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行,使原料得到充分利用。
文檔編號C04B7/24GK1250757SQ9812041
公開日2000年4月19日 申請日期1998年10月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月14日
發(fā)明者余友誼 申請人:余友誼