一種用于混凝土管樁的礦物外加劑及其制備方法
【專利摘要】本發明提出了一種用于混凝土管樁的礦物外加劑，其其由硅微粉、高嶺土、粉煤灰、高爐礦渣、石膏粉、元明粉和納米碳酸鈣組成，各原料重量配比：硅微粉5～10份，高嶺土5～10份，粉煤灰25～40份，高爐礦渣50～65份，石膏粉8～15份，元明粉3～5份，納米碳酸鈣1～4份。本發明提出一種用于混凝土管樁的礦物外加劑，其成分均勻分布于混凝土膠凝材料中，有效改善混凝土內部的微觀結構，提高致密性，減低孔隙率，同時能有效水化產物的組成，充分發揮水泥的潛在強度，并且在預制混凝土管樁(PHC管樁)時采用常壓蒸養即可滿足管樁性能要求。
【專利說明】—種用于混凝土管粧的礦物外加劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及混凝土管樁的預制制備領域，尤其是涉及免蒸壓PHC管樁的礦物外加劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]PHC管樁，即預應力混凝土預制管樁，由于其技術先進、生產工業化程度高、質量穩定、施工周期短和資源消耗少等技術、經濟優勢，在國內外得到較快發展，已成為基礎工程的重要樁基材料。混凝土預制樁的混凝土強度要求大于C80，屬于高強混凝土。現有技術一般通過添加磨細砂，在1.0MPa, 1500C以上的條件下激發其活性，與水泥水化形成的Ca(OH)2發生化學反應，生成強度很高的托勃莫來石。
[0003]目前，PHC管樁是采用先張預應力離型成型工藝，并經過10個大氣壓力、180°C的蒸汽養護；主要生產工藝流程:配料一攪拌一布料一合模一預應力張拉一離心成型一倒余漿一常壓蒸養一脫模一高壓蒸養一成品。其中“倒余漿”的過程，不僅影響了生產效率，同時產生了大量不易處理的廢棄漿體。“高壓蒸養”的過程需要用到特種設備“蒸壓釜”，不僅成本投資大，而且因其屬于壓力容器，必然存在一定的安全隱患。同時，此養護過程時間長、需蒸汽量大，影響了效率，浪費了能源。
【發明內容】
[0004]本發明提出一種用于混凝土管樁的礦物外加劑，其成分均勻分布于混凝土膠凝材料中，有效改善混凝土內部的微觀結構，提高致密性，減低孔隙率，同時能有效水化產物的組成，充分發揮水泥的潛在強度，并且在預制混凝土管樁(PHC管樁)時采用常壓蒸養即可滿足管樁性能要求。
[0005]本發明采用的技術方案如下:
[0006]一種用于混凝土管樁的礦物外加劑，其由硅微粉、高嶺土、粉煤灰、高爐礦渣、石膏粉、元明粉和納米碳酸鈣組成，各原料重量配比:硅微粉5~10份，高嶺土 5~10份，粉煤灰25~40份，高爐礦渣50~65份，石膏粉8~15份，元明粉3~5份，納米碳酸鈣I~4份。
[0007]進一步優選地，各原料所占總重量百分數如下:娃微粉10份，高嶺土 10份，粉煤灰36份，高爐礦渣60份，石膏粉10份，元明粉4份，納米碳酸鈣2份。
[0008]進一步優選地，所述的硅微粉為超細硅微粉。
[0009]進一步優選地，所述的粉煤灰為超細粉煤灰。
[0010]進一步優選地，所述的高嶺土為水洗或煅燒高嶺土。
[0011]進一步優選地，所述的超細硅微粉比表面積為23000m2/kg。
[0012]進一步優選地,所述的超細娃微粉的需水量比為120%。
[0013]進一步優選地,所述的高爐礦洛比表面積480m2/kg。
[0014]進一步優選地，所述的高爐礦渣的活性指數為101%。
[0015]本發明另一方面還涉及一種用于混凝土管樁的礦物外加劑的制備方法，具體步驟如下:
[0016]I)準備原料硅微粉、高嶺土、粉煤灰、高爐礦渣、石膏粉、元明粉和納米碳酸鈣，各原料性能符合標準；
[0017]2)將硅微粉、高嶺土、石膏粉、元明粉和納米碳酸鈣進行高效混合；
[0018]3)將粉煤灰和高爐礦渣混合后，加入步驟2)中制備的混合產物，攪拌5-10min即得。
[0019]硅微粉是由天然石英(Si02)或熔融石英(天然石英經高溫熔融、冷卻后的非晶態Si02)經破碎、球磨(或振動、氣流磨)、浮選、酸洗提純、高純水處理等多道工藝加工而成的微粉。娃微粉是一種無毒、無味、無污染的無機非金屬材料。由于它具備耐溫性好、耐酸堿腐蝕、導熱性差、高絕緣、低膨脹、化學性能穩定、硬度大等優良的性能。超細硅微粉，是將硅微粉進行進一步的超細粉粹、提純和改性。
[0020]粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。粉煤灰的主要氧化物組成為:Si02、A1203、Fe0、Fe203、Ca0、Ti02等。超細粉煤灰，是將粉煤灰進一步超細粉碎等步驟。
[0021]高爐礦渣是冶煉生鐵時從高爐中排出的一種廢渣。在高爐冶煉生鐵時，從高爐加入的原料，除了鐵礦石和燃料(焦炭)外，還要加入助熔劑。當爐溫達到1400 — 1600°C時，助熔劑與鐵礦石發生高溫反應生成生鐵和礦渣。高爐礦渣是由脈石、灰分、助熔劑和其他不能進入生鐵中的雜質組成的，是一種易熔混合物。從化學成分來看，高爐礦渣是屬于硅酸鹽質材料，高爐礦渣中主要的化學成分是Si02，A1203, CaO, MgO, MnO, FeO, S等。
[0022]元明粉，即硫酸鈉，無機化合物，十水合硫酸鈉又名芒硝，白色、無臭、有苦味的結晶或粉末，有吸濕性。外形為無色、透明、大的結晶或顆粒性小結晶。
[0023]納米碳酸鈣又稱超微細碳酸鈣，用作塑料填料具有增韌補強的作用，提高塑料的彎曲強度和彎曲彈性模量，熱變形溫度和尺寸穩定性，同時還賦予塑料滯熱性。
[0024]本礦物外加劑中，以硅微粉、粉煤灰和高爐礦渣為功能材料，復合其他功能性外加材料，能夠改善混凝土內部的微觀結構，提高混凝土致密性等性能，同時發揮水凝的潛在強度；采用本礦物外加劑，可以使管樁在常壓蒸養(溫度90°C左右)制備條件下滿足C80PHC管樁性能要求。
[0025]其中，礦粉的活性指數是采用標準試驗測試確定的，簡單的說:礦粉替代50%水泥，拌合制作標準砂漿試件，然后測試砂漿28天強度。含礦粉砂漿強度與不含礦粉基準砂漿強度比，就是礦粉的活性指數。
[0026]無機功能組分按其作用功能分，包括納米級高效密度組分、激活活性組分、早期體積穩定組分和結晶組分等。其中，粉煤灰中二氧化硅和氧化鋁的含量較高，氧化鈣含量較低，高爐礦渣中含有較多的礦物質，如氧化鐵和氧化鈣等，將粉煤灰和高爐礦渣按照一定比例形成金屬物質與硅的合理配比，促進早期水化產物的生成。硅微粉可以填充在水泥顆粒粒子之前，發揮良好的填充效應，硅微粉和高嶺土作為早期體積穩定組分，填充粉煤灰和高爐礦渣的間隙，彌補反應慢的不足。納米碳酸鈣作為高效密度組分，覆蓋凝膠組分的表面或填充各組分之間，促進管樁具有高強度的性能。元明粉或硫酸鈉作為激活劑，進一步提交礦物外加劑的性能，促進原料之間早期水化過程。
[0027]礦物外加劑采用納米活性無機硅材料之間的復合，優化混凝土的蒸汽養護工藝，產出的混凝土管樁Id強度達到SOMpa以上；使用礦物外加劑，采用免蒸壓無余漿生產高強度混凝土預制管樁，可以節約蒸汽60%以上，減少原煤的使用，降低污染氣體的排放，降低生產成本，具有顯著的經濟和社會效益。
【具體實施方式】
[0028]下面將結合本發明實施例，對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0029]實施例1 一種用于混凝土管樁的礦物外加劑
[0030]原料由超細硅微粉、水洗高嶺土、超細粉煤灰、高爐礦渣、石膏粉、元明粉和納米碳酸鈣組成，各原料重量配比:超細硅微粉50份，水洗高嶺土 5份，超細粉煤灰25份，高爐礦渣50份，石膏粉8份，元明粉3份，納米碳酸鈣1份。
[0031]具體步驟如下:
[0032]I)準備原料超細硅微粉、水洗高嶺土、超細粉煤灰、高爐礦渣、石膏粉、元明粉和納米碳酸鈣，各原料性能符合標準，高爐礦渣比表面積480m2/kg，的高爐礦渣的活性指數為101%，超細硅微粉比表面積為23000m2/kg，超細硅微粉的需水量比為120%，高爐礦渣的活性指數為101 % ；
[0033]2)將硅微粉、高嶺土、石膏粉、元明粉和納米碳酸鈣進行高效混合；
[0034]3)將粉煤灰和高爐礦渣混合后，加入步驟2)中制備的混合產物，攪拌5-10min即得。
[0035]實施例2 —種用于混凝土管樁的礦物外加劑
[0036]原料由超細硅微粉、水洗高嶺土、超細粉煤灰、高爐礦渣、石膏粉、元明粉和納米碳酸鈣組成，各原料重量配比:娃微粉10份,高嶺土 10份,粉煤灰40份,高爐礦洛65份,石膏粉15份，元明粉5份，納米碳酸鈣4份。
[0037]具體步驟如下:
[0038]I)準備原料硅微粉、高嶺土、粉煤灰、高爐礦渣、石膏粉、元明粉和納米碳酸鈣，各原料性能符合標準，高爐礦渣比表面積480m2/kg，的高爐礦渣的活性指數為101%，超細硅微粉比表面積為23000m2/kg，超細硅微粉的需水量比為120%，高爐礦渣的活性指數為101% ；
[0039]2)將硅微粉、高嶺土、石膏粉、元明粉和納米碳酸鈣進行高效混合；
[0040]3)將粉煤灰和高爐礦渣混合后，加入步驟2)中制備的混合產物，攪拌5-10min即得。
[0041 ] 實施例3 —種用于混凝土管樁的礦物外加劑
[0042]原料由超細硅微粉、水洗高嶺土、超細粉煤灰、高爐礦渣、石膏粉、元明粉和納米碳酸鈣組成，各原料重量配比:娃微粉10份，高嶺土 10份,粉煤灰36份，高爐礦洛60份,石膏粉10份，元明粉4份，納米碳酸鈣2份。
[0043]具體步驟如下:
[0044]I)準備原料硅微粉、高嶺土、粉煤灰、高爐礦渣、石膏粉、元明粉和納米碳酸鈣，各原料性能符合標準，高爐礦渣比表面積480m2/kg，的高爐礦渣的活性指數為101%，超細硅微粉比表面積為23000m2/kg，超細硅微粉的需水量比為120%，高爐礦渣的活性指數為101% ；
[0045]2)將硅微粉、高嶺土、石膏粉、元明粉和納米碳酸鈣進行高效混合；
[0046]3)將粉煤灰和高爐礦渣混合后，加入步驟2)中制備的混合產物，攪拌5-10min即得。
[0047]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于混凝土管樁的礦物外加劑，其特征是，其由硅微粉、高嶺土、粉煤灰、高爐礦洛、石膏粉、元明粉和納米碳酸鈣組成，各原料重量配比:娃微粉5~10份,高嶺土 5~10份，粉煤灰25~40份，高爐礦渣50~65份，石膏粉8~15份，元明粉3~5份，納米碳酸鈣I~4份。
2.如權利要求1所述的一種用于混凝土管樁的礦物外加劑，其特征是，各原料所占總重量百分數如下:硅微粉10份，高嶺土 10份，粉煤灰36份，高爐礦渣60份，石膏粉10份，元明粉4份，納米碳酸鈣2份。
3.如權利要求1或2所述的一種用于混凝土管樁的礦物外加劑，其特征是:所述的硅微粉為超細硅微粉。
4.如權利要求1或2所述的一種用于混凝土管樁的礦物外加劑，其特征是:所述的粉煤灰為超細粉煤灰。
5.如權利要求1或2所述的一種用于混凝土管樁的礦物外加劑，其特征是:所述的高嶺土為水洗或煅燒高嶺土。
6.如權利要求3所述的一種用于混凝土管樁的礦物外加劑，其特征是:所述的超細硅微粉比表面積為23000m2/kg。
7.如權利要求3所述的一種用于混凝土管樁的礦物外加劑，其特征是:所述的超細硅微粉的需水量比為120%。
8.如權利要求1所述的一種用于混凝土管樁的礦物外加劑，其特征是:所述的高爐礦渣比表面積480m2/kg。
9.如權利要求1所述的一種用于混凝土管樁的礦物外加劑，其特征是:所述的高爐礦渣的活性指數為101%。
10.權利要求1-9任一項所述的一種用于混凝土管樁的礦物外加劑的制備方法，其特征是，具體步驟如下: 1)準備原料硅微粉、高嶺土、粉煤灰、高爐礦渣、石膏粉、元明粉和納米碳酸鈣，各原料性能符合標準； 2)將硅微粉、高嶺土、石膏粉、元明粉和納米碳酸鈣進行高效混合； 3)將粉煤灰和高爐礦渣混合后，加入步驟2)中制備的混合產物，攪拌5-10min即得。
【文檔編號】C04B22/10GK104129938SQ201410347508
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月21日 優先權日:2014年7月21日
【發明者】牟忠江 申請人:牟忠江