專利名稱：抑制堿骨料反應(yīng)的混凝土外加劑及制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混凝土添加劑及制備工藝，具體是提供一種抑制堿骨料反應(yīng)的混凝土外加劑及制備工藝。
背景技術(shù)：
堿骨料反應(yīng)是混凝土中堿份(KOH，NaOH)與活性砂石骨料之間發(fā)生的反應(yīng)，其反應(yīng)產(chǎn)物為SiO2凝膠，由于反應(yīng)產(chǎn)物可吸水膨脹，導(dǎo)致混凝土開裂和破壞，目前，堿骨料反應(yīng)已成為影響混凝土耐久性的重要因素。
堿骨料反應(yīng)的發(fā)生需同時具備三個條件，即骨料具有堿活性，混凝土中有足夠的堿含量，混凝土與水接觸，在活性骨料地區(qū)的潮濕混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土堿含量是誘發(fā)堿骨料反應(yīng)的主要因素。長期以來，使用低堿水泥(Na2Oeq＜0.6％)是抑制堿骨料反應(yīng)的重要措施，中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會也規(guī)定了混凝土堿含量的控制值，見表1。
表1 防止堿—硅酸反應(yīng)破壞的混凝土堿含量限值或措施

為降低混凝土堿含量，普遍采用了摻加礦渣和粉煤灰的方法，但要有效抑制堿骨料反應(yīng)需要其摻量分別為水泥的25％和40％左右，因此會影響混凝土的早期強度。目前也有采用天然沸石和NH4+沸石抑制混凝土堿骨料反應(yīng)的技術(shù)報道，如《硅酸鹽學(xué)報》第32卷第4期公開的《改性沸石對可溶性堿的吸附性能及其對堿硅酸反應(yīng)的抑制效果》，文章中介紹將磨好的天然斜發(fā)沸石超細(xì)粉置于2mol/L的NH4Cl溶液中進(jìn)行改性處理，用NH4+置換出沸石中的K+和Na+，并進(jìn)行中和洗滌，除去溶液中的雜質(zhì)和置換出的堿金屬離子，然后，經(jīng)烘干制成制得，并密封保存?zhèn)溆?。該方法制得的NH4沸石粉雖然可以抑制堿骨料反應(yīng)，但使用時會釋放出刺激性氣味的NH3，不僅污染環(huán)境，摻量較大時也對混凝土的早期強度不利，發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷、不影響混凝土的早期強度、有利于環(huán)保和資源循環(huán)利用、性能優(yōu)良的抑制堿骨料反應(yīng)的混凝土外加劑及制備工藝。其技術(shù)方案為一種抑制堿骨料反應(yīng)的混凝土外加劑，改型沸石由吸附有H+的Si-O四面體和Al-O四面體組成，其中Si-O四面體與Al-O四面體對應(yīng)以SiO2、Al2O3的分子式存在，SiO2和Al2O3摩爾比為2∶1，H+在改型沸石中的吸附量為120～180mmol/100g。
所述的抑制堿骨料反應(yīng)的混凝土外加劑的制備工藝，其特征在于(1)將天然沸石粉按1∶3～1∶5的固液比例浸于1～5mol/L的(NH4)2CO3水溶液中沸煮1～2h，用NH4+置換出沸石中的K+和Na+，制得NH4沸石；(2)將NH4沸石在400℃～500℃的環(huán)境下烘干2～3h，脫去NH3并活化H+吸附位，獲得混凝土外加劑并密封保存；(3)將主要成分是CO2和NH3的烘干尾氣排入改型母液中，可以重新反應(yīng)生成(NH4)2CO3循環(huán)使用，同時減少污染并降低成本。
為實現(xiàn)上述目的，在抑制堿骨料反應(yīng)的混凝土外加劑的制備工藝中，天然沸石粉與(NH4)2CO3水溶液的最佳配比是，將天然沸石粉按1∶4的固液比例浸于2mol/L的(NH4)2CO3水溶液中。
本發(fā)明與傳統(tǒng)混合材如礦渣和粉煤灰相比，該外加劑摻量較小，不會影響砂漿和混凝土的早期強度和需水量(或減水劑用量)，也沒有改變水泥砂漿的其它物理性能，在混凝土中等量取代水泥5％就可以有效抑制堿硅酸反應(yīng)，而礦渣和粉煤灰達(dá)到同樣的抑制效果需要的摻量分別為25％和40％左右；與NH4沸石相比，該產(chǎn)品通過高溫培燒排出了NH4沸石中的NH3并循環(huán)利用，降低了生產(chǎn)成本；由于形成H鍵是放熱反應(yīng)，培燒還有助于活化H離子吸附位，提高其離子交換性能；由于最終產(chǎn)品不含有NH4+，使用時沒有NH3釋出，大大提高了產(chǎn)品的環(huán)保效果。
具體實施例方式
實施例1將天然沸石粉按1∶3固液比例浸于1mol/L的(NH4)2CO3水溶液中，沸煮1h制得銨型沸石，然后在400℃下烘干2h，脫去NH3并活化H+吸附位，獲得混凝土外加劑，等量取代水泥5％時根據(jù)美國材料與試驗學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)(ASTM C441標(biāo)準(zhǔn))，檢測玻璃砂漿棒14天膨脹率為0.0883％，較基準(zhǔn)試件降低69.5％。
實施例2將天然沸石粉按1∶4的固液比例浸于1mol/L的(NH4)2CO3水溶液中沸煮1h，其它措施同實施例1，制得混凝土外加劑，摻量5％時根據(jù)美國材料與試驗學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)(ASTM C441標(biāo)準(zhǔn))，檢測玻璃砂漿棒14天膨脹率為0.0812％，較基準(zhǔn)試件降低72％。
實施例3將天然沸石粉按1∶5的固液比例浸于1mol/L的(NH4)2CO3水溶液中沸煮1h，其它措施同實施例1，制得混凝土外加劑，摻量5％時根據(jù)美國材料與試驗學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)(ASTM C441標(biāo)準(zhǔn))，檢測玻璃砂漿棒14天膨脹率為0.0812％，較基準(zhǔn)試件降低72％。
實施例4將天然沸石粉按1∶4的固液比例浸于2mol/L的(NH4)2CO3水溶液中沸煮1h，其它措施同實施例1，制得混凝土外加劑，摻量5％時根據(jù)美國材料與試驗學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)(ASTM C441標(biāo)準(zhǔn))，檢測玻璃砂漿棒14天膨脹率為0.070％，較基準(zhǔn)試件降低75.8％，達(dá)到大于75％的效果。
實施例5將天然沸石粉按1∶4的固液比例浸于2mol/L的(NH4)2CO3水溶液中沸煮2h，其它措施同實施例1，制得混凝土外加劑，等量取代水泥5％，根據(jù)美國材料與試驗學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)(ASTMC441標(biāo)準(zhǔn))，玻璃砂漿棒14天膨脹率為0.065％，較基準(zhǔn)試件降低77.5％。
實施例6將天然沸石粉按1∶5的固液比例浸于2mol/L的(NH4)2CO3水溶液中沸煮2h，其它措施相同，制得該混凝土外加劑E，等量取代水泥5％，根據(jù)美國材料與試驗學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)(ASTM C441標(biāo)準(zhǔn))，玻璃砂漿棒14天膨脹率為0.065％，較基準(zhǔn)試件降低77.5％，與實施例5基本相同。
由此可見，(NH4)2CO3水溶液的濃度影響較大，在2mol/L時效果較好，同時，天然沸石粉與(NH4)2CO3水溶液的配比為1∶3時，效果稍差，但配比為1∶5時與1∶4時差別不大，考慮到成本問題，固液比以1∶4為宜。
權(quán)利要求
1.一種抑制堿骨料反應(yīng)的混凝土外加劑，采用改型沸石，其特征在于改型沸石由吸附有H+的Si-O四面體和Al-O四面體組成，其中Si-O四面體與Al-O四面體對應(yīng)以SiO2、Al2O3的分子式存在，SiO2和Al2O3摩爾比為2∶1，H+在改型沸石中的吸附量為120～180mmol/100g。
2.一種如權(quán)利要求1所述的抑制堿骨料反應(yīng)的混凝土外加劑制備工藝，其特征在于(1)將天然沸石粉按1∶3～1∶5的固液比例浸于1～5mol/L的(NH4)2CO3水溶液中沸煮1～2h，用NH4+置換出沸石中的K+和Na+，制得NH4沸石；(2)將NH4沸石在400℃～500℃的環(huán)境下烘干2～3h，脫去NH3并活化H+吸附位，獲得混凝土外加劑并密封保存；(3)將主要成分是CO2和NH3的烘干尾氣排入改型母液中循環(huán)使用。
3.如權(quán)利要求2所述的抑制堿骨料反應(yīng)的混凝土外加劑制備工藝，其特征在于天然沸石粉與(NH4)2CO3水溶液的最佳配比是， 將天然沸石粉按1∶5的固液比例浸于2mol/L的(NH4)2CO3水溶液中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種抑制堿骨料反應(yīng)的混凝土外加劑，采用改型沸石，其特征在于改型沸石由吸附有H
文檔編號C04B38/08GK1939865SQ200510104259
公開日2007年4月4日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者牛全林 申請人:山東理工大學(xué)