本發(fā)明涉及一種摻合料及其制備方法，具體涉及一種用于混凝土的凝灰?guī)r石粉摻合料及其制備方法，屬于建筑材料
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類社會的進(jìn)步，國防建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、工業(yè)生產(chǎn)和人們生活對能源和礦產(chǎn)類資源的需求日益增加，而目前全球的石油、礦產(chǎn)等不可持續(xù)資源的已被大量消耗，日益枯竭。凝灰?guī)r因其獨(dú)特的化成成分、稀有元素的含量及其多元化的物理化學(xué)性質(zhì)，使其成為了一種新型和重要的非金屬礦產(chǎn)資源，將在建筑材料、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、精細(xì)化工、食品、節(jié)能環(huán)保等行業(yè)和領(lǐng)域大有作為。凝灰?guī)r是一種分布最廣泛、最常見的細(xì)?；鹕剿樾紟r。碎屑主要表現(xiàn)為巖屑、晶屑、玻屑和火山灰，其碎屑粒徑一般小于2.0mm。它是由火山爆發(fā)而拋入空中的火山物質(zhì)經(jīng)長距離的搬運(yùn)，散落于盆地，再經(jīng)壓結(jié)和水化學(xué)膠結(jié)固結(jié)成巖。我國凝灰?guī)r以酸性凝灰?guī)r最為典型，多以流紋質(zhì)和流紋英安質(zhì)為主，具有高硅、富鋁、豐堿和貧鐵等特征，屬鈣堿性系列火山巖，其主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3、K2O和Na2O等，次要成分為CaO、MgO、TiO2、FeO和Fe2O3等。凝灰?guī)r不僅具有一定有用的化學(xué)成份，還具有一定的化學(xué)活性，其化學(xué)活性與火山灰質(zhì)材料、粉煤灰等的化學(xué)活性相類似，活性氧化硅、活性氧化鋁與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，生成具有凝膠性質(zhì)的水化鋁硅酸鈣。近年來，各地區(qū)積極響應(yīng)國家號召，大力發(fā)展基礎(chǔ)建設(shè)，高層/超高層建筑、市政、橋梁、鐵路等項目建設(shè)越來越多，建筑主體混凝土用量劇增(如2014年全國商品混凝土累計總產(chǎn)量約15.54億立方米，同比增長11.39％；2015年1～10月全國商品混凝土累計總產(chǎn)量約13.21億立方米，同比增長2.14％)，混凝土原材料消耗量也同時劇增，隨之帶來的就是污染大量排放、礦產(chǎn)資源呈現(xiàn)枯竭狀態(tài)。為提升建筑行業(yè)能源資源利用效率、污染防治能力和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，研究開發(fā)非金屬礦物資源代替相應(yīng)的材料已迫在眉睫，意義深遠(yuǎn)。凝灰?guī)r資源在我國儲量豐富，利用其巖質(zhì)、成分及物理化學(xué)特性，將其開發(fā)成為建筑材料，如混凝土摻合料，作為混凝土生產(chǎn)原材料，取代部分水泥，可以達(dá)到節(jié)約資源、節(jié)能減排的作用，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。申請公布號為CN104891851A的中國專利文獻(xiàn)中公開了一種高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度激發(fā)劑及其制備方法，組分按重量百分比計包括：三乙醇胺8～10％、三異丙醇胺8～10％、自制XC添加劑3～5％、可再分散性乳膠粉0.05～0.2％、納米二氧化硅1～2％、黃原膠0.05～0.2％、消泡劑0.05～0.2％、余量為水；其制備方法如下，按計量稱取各組分；再將各組分分別溶于水，各自制成溶液，最后將各組分水溶液混合，充分?jǐn)嚢柚辆鶆蚝笾频贸善罚辉摳邚?qiáng)混凝土強(qiáng)度激發(fā)劑作為一種水劑外加劑，激發(fā)未水化的水泥，對水泥進(jìn)行作用，最終改善的是混凝土的力學(xué)性能，在加工過程中，無法有效提升材料的粉磨效率。目前，凝灰?guī)r作為摻合料的研究成果還未見詳細(xì)報道，技術(shù)研究還處于初級階段，由此可見，凝灰?guī)r的開發(fā)應(yīng)用在我國尚未引起關(guān)注。豐富的凝灰?guī)r資源如能得到開發(fā)應(yīng)用，它將成為一種新型和重要的非金屬礦產(chǎn)資源，不但在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮重要的作用，而且還大大有利于非金屬礦產(chǎn)資源的可持續(xù)開發(fā)與利用。因此，針對凝灰?guī)r的特火山灰特性，設(shè)計開發(fā)出了一種符合實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的凝灰?guī)r石粉摻合料。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明目的在于利用凝灰?guī)r的火山灰特性，提供一種通過粉磨加工制備的用于混凝土的凝灰?guī)r石粉摻合料，本發(fā)明提供的凝灰?guī)r石粉摻合料比表面積≥300m2/kg，表觀密度ρ≥2.64g/cm3，7天活性指數(shù)≥60％，28天活性指數(shù)≥70％；易磨性優(yōu)，粉磨時間短，顆粒表面粗糙，可以有效的填充顆粒之間的孔隙，增強(qiáng)混凝土密實(shí)性。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：方案一一種用于混凝土的凝灰?guī)r石粉摻合料，由以下原料按以下重量配比配制而成：凝灰?guī)r1000重量份改性劑0.13～1.3重量份所述改性劑包括助磨組分、引氣組分和增稠組分，其質(zhì)量配比為10:1:2；所述助磨組分為三乙醇胺、改性三乙醇胺和三異丙醇胺中的一種或兩種或三種的任意組合；所述引氣組分為皂苷類引氣劑、烷基芳烴磺酸類引氣劑中的一種或兩種的任意組合；所述增稠組分為纖維素醚、微生物胞外多糖中的一種或者兩種的任意組合。所述纖維素醚為羥丙基甲基纖維素醚。所述微生物胞外多糖為改性黃原膠。所述的凝灰?guī)r為酸性凝灰?guī)r，其SiO2含量>70％、Al2O3含量>13％、K2O及Na2O總含量>5％，且K2O含量>Na2O含量。所述的凝灰?guī)r的粒度≤5毫米。方案二一種用于混凝土的凝灰?guī)r石粉摻合料的制備方法，包括以下依序進(jìn)行的步驟：取1000重量份的凝灰?guī)r，加入總量為0.13～1.3重量份的改性劑，經(jīng)過10～50分鐘粉磨，得到凝灰?guī)r石粉摻合料；檢測凝灰?guī)r石粉摻合料的性能指標(biāo)是否符合比表面積≥300m2/kg，表觀密度ρ≥2.64g/cm3；如符合，則得凝灰?guī)r石粉摻合料成品；如不符合則棄用；所述改性劑由助磨組分、引氣組分和增稠組分按照10:1:2的質(zhì)量配比配制而成；所述助磨組分為三乙醇胺、改性三乙醇胺和三異丙醇胺中的一種或兩種或三種的任意組合；所述引氣組分為皂苷類引氣劑、烷基芳烴磺酸類引氣劑中的一種或兩種的任意組合；所述增稠組分為纖維素醚、微生物胞外多糖中的一種或者兩種的任意組合；所述纖維素醚為羥丙基甲基纖維素醚。所述微生物胞外多糖為改性黃原膠。所述的凝灰?guī)r為酸性凝灰?guī)r，其SiO2含量>70％、Al2O3含量>13％、K2O及Na2O總含量>5％，且K2O含量>Na2O含量。所述的凝灰?guī)r的粒度≤5毫米。本發(fā)明具有如下有益效果：1)本發(fā)明中的凝灰?guī)r石粉摻合料，易磨性優(yōu)，粉磨時間短，比表面積大，顆粒表面粗糙，可以有效的填充顆粒之間的孔隙，增強(qiáng)混凝土密實(shí)性。2)本發(fā)明所述的凝灰?guī)r石粉摻合料吸水性強(qiáng)，吸附的自由水在混凝土強(qiáng)度發(fā)展過程中逐步釋放，使得周圍的水泥充分水化，可增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度，同時較強(qiáng)吸附性可降低自由水的散失率，進(jìn)而改善混凝土的早期體積穩(wěn)定性，減少混凝土的收縮裂縫3)本發(fā)明所述的凝灰?guī)r石粉摻合料作為一種摻合料；改善了凝灰?guī)r摻合料性能，其中的助磨組分——三乙醇胺、改性三乙醇胺等，在材料粉磨過程中加入，主要起助磨作用，提升材料的粉磨效率，改善了凝灰?guī)r摻合料的性能4)本發(fā)明所述的凝灰?guī)r石粉摻合料的引氣組分、增稠組分均是在粉磨過程中加入的，改善凝灰?guī)r摻合料性能，進(jìn)而改善凝灰?guī)r混凝土工作性能和力學(xué)性能。5)本發(fā)明所述的凝灰?guī)r石粉摻合料，生產(chǎn)工藝簡單，綜合成本低，取代混凝土中的水泥或者粉煤灰，可以降低水泥生產(chǎn)碳排放，緩解粉煤灰緊缺時期材料供應(yīng)局面，緩解礦產(chǎn)資源的開發(fā)，可達(dá)到節(jié)約資源、節(jié)能減排的作用，符合可持續(xù)發(fā)展道路，有利于非金屬礦產(chǎn)資源的開發(fā)和利用。具體實(shí)施方式(一)具體實(shí)施方式如下：一種用于混凝土的凝灰?guī)r石粉摻合料的制備方法，包括以下依序進(jìn)行的步驟：取1000重量份的凝灰?guī)r，加入總量為0.13～1.3重量份的改性劑，經(jīng)過10～50分鐘粉磨，得到凝灰?guī)r石粉摻合料；檢測凝灰?guī)r石粉摻合料的性能指標(biāo)是否符合比表面積≥300m2/kg，表觀密度ρ≥2.64g/cm3；如符合，則得凝灰?guī)r石粉摻合料成品；如不符合則棄用；所述改性劑由助磨組分、引氣組分和增稠組分按照10:1:2的質(zhì)量配比配制而成；所述助磨組分為三乙醇胺、改性三乙醇胺和三異丙醇胺中的一種或兩種或三種的任意組合；所述引氣組分為皂苷類引氣劑、烷基芳烴磺酸類引氣劑中的一種或兩種的任意組合；所述增稠組分為纖維素醚、微生物胞外多糖中的一種或者兩種的任意組合；所述的凝灰?guī)r為酸性凝灰?guī)r，其SiO2含量>70％、Al2O3含量>13％、K2O及Na2O總含量>5％，且K2O含量>Na2O含量；所述的凝灰?guī)r的粒度≤5毫米。(二)實(shí)施例如下：下面結(jié)合具體實(shí)施例來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。實(shí)施例1取1重量份的凝灰?guī)r礦碎屑，加入萬分之10重量份的改性三乙醇胺，萬分之1重量份的三萜皂苷引氣劑、萬分之2重量份的改性黃原膠，粉磨10min，得到的凝灰?guī)r石粉摻合料，密度為2.65g/cm3，比表面積為350.1m2/kg。實(shí)施例2取1重量份的凝灰?guī)r礦碎屑，加入萬分之1重量份的三乙醇胺，萬分之0.1重量份的十二烷基苯磺酸鈉引氣劑、萬分之0.1重量份的改性黃原膠、萬分之0.1重量份的羥丙基甲基纖維素醚，粉磨50min，得到的凝灰?guī)r石粉摻合料，密度為2.66g/cm3，比表面積為805.9m2/kg。實(shí)施例3取1重量份的凝灰?guī)r礦碎屑，加入萬分之2重量份的三異丙醇胺、萬分之3重量份的改性三乙醇胺，萬分之0.1重量份的十二烷基苯磺酸鈉引氣劑、萬分之0.4重量份的三萜皂苷引氣劑，萬分之1重量份的羥丙基甲基纖維素醚，粉磨30min，得到的凝灰?guī)r石粉摻合料，密度為2.65g/cm3，比表面積為478.3m2/kg。取細(xì)度為15％，需水量比為95％的Ⅱ級粉煤灰作為對比實(shí)施例，與上述各實(shí)施例的凝灰?guī)r石粉摻合料進(jìn)行對比試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如以下內(nèi)容所示：一、取實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3中的凝灰?guī)r石粉摻合料，以及對比實(shí)施例中的粉煤灰，進(jìn)行水泥膠砂試驗(yàn)及混凝土試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：表1水泥膠砂配合比試驗(yàn)組水泥凝灰?guī)r石粉粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)砂水實(shí)施例131513501350225實(shí)施例231513501350225實(shí)施例331513501350225對比實(shí)施例31501351350225表2-1C30混凝土配合比表2-2C50混凝土配合比粉煤灰及凝灰?guī)r石粉作為摻合料的水泥膠砂性能如表3所示，混凝土性能如表4所示。表3水泥膠砂性能測試結(jié)果試驗(yàn)組流動度比/％7d活性指數(shù)/％28d活性指數(shù)/％實(shí)施例19367.073.8實(shí)施例29171.474.4實(shí)施例39368.273.0對比實(shí)施例10363.965.7表4混凝土性能測試結(jié)果如表3所示，對比粉煤灰，摻入相同比例的實(shí)施例1和實(shí)施例2，水泥膠砂流動度比均低于粉煤灰的水泥膠砂流動度比，但7d及28d活性指數(shù)均高于粉煤灰的活性指數(shù)。從水泥膠砂的試驗(yàn)結(jié)果可知，凝灰?guī)r的吸水性較強(qiáng)，導(dǎo)致流動性降低，但其吸附的自由水在水泥強(qiáng)度發(fā)展過程中，起到了一定的促進(jìn)作用。如表4所示，對比粉煤灰，在C30和C50混凝土中，分別摻入實(shí)施例1、實(shí)施例2及實(shí)施例3，混凝土的工作性能均稍差于較粉煤灰混凝土，但混凝土力學(xué)性能與粉煤灰混凝土相當(dāng)，隨著強(qiáng)度等級的升高，甚至優(yōu)于粉煤灰混凝土。原因在于凝灰?guī)r石粉為層片狀結(jié)構(gòu)，而球狀結(jié)構(gòu)的粉煤灰滾珠效應(yīng)遠(yuǎn)優(yōu)于凝灰?guī)r石粉，故粉煤灰混凝土工作性能較佳；但層片狀結(jié)構(gòu)的凝灰?guī)r石粉因其吸水性強(qiáng)，吸附的自由水在混凝土強(qiáng)度發(fā)展過程中逐步釋放，使得周圍的水泥充分水化，增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度，同時凝灰?guī)r石粉粗糙性以及顆粒填充效果，可以很好的填充在周圍漿體及顆?？紫吨?，可以有效的改善漿體-骨料的界面區(qū)，有利于強(qiáng)度發(fā)展。上述試驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明所述的凝灰?guī)r石粉摻合料與水泥、外加劑適應(yīng)性較好，沒有出現(xiàn)任何異?，F(xiàn)象，其配制的混凝土與粉煤灰混凝土性能相當(dāng)；本發(fā)明所述的凝灰?guī)r石粉摻合料粒徑可小于水泥和粉煤灰，顆粒表面粗糙，能有效的填充顆粒之間的孔隙，增強(qiáng)混凝土的密實(shí)性；本發(fā)明所述的凝灰?guī)r石粉摻合料吸水性強(qiáng)，吸附的自由水在混凝土強(qiáng)度發(fā)展過程中逐步釋放，使得周圍的水泥充分水化，可增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度。綜上所述，本發(fā)明所述的凝灰?guī)r石粉摻合料可替代粉煤灰而成為一種新型的非金屬礦物摻合料。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的
技術(shù)領(lǐng)域：
，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3