專利名稱：一種堿-礦渣水泥組成物及其配制工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種堿-礦渣水泥組成物及其配制工藝，尤其涉及一種凝結時間可調
控的堿-礦渣水泥組成物的設計及其配制工藝，屬于建筑材料技術領域。
背景技術：
堿-礦渣水泥是由磨細粒化高爐礦渣和堿性激發劑按適宜比例配制而成的水硬性膠凝材料，具有早強、高強、耐熱、耐腐蝕等一系列超過傳統硅酸鹽水泥的優越性能，是一種性能優良的、省能生資源、環境友好型的具有巨大潛在使用前景的新型建筑膠凝材料。與傳統硅酸鹽水泥相比，堿_礦渣水泥以工業廢渣為主要原料，生產工藝過程簡單，只需一次粉磨，不需要高溫煅燒，改變了硅酸鹽水泥"兩磨一燒"的生產工藝，能源消耗也只需普通硅酸鹽水泥1/2 1/3，避免了粘土、石灰石等不可再生資源的消耗，減少了溫室氣體C02及其它有害氣體的排放。在當前全球氣候惡化問題日趨嚴重的國際背景和大力提倡節能減排的國內環境下，堿_礦渣水泥尤其顯示出其對傳統硅酸鹽水泥產業可持續發展的互補性和對環境保護的積極意義。 液體水玻璃被證明是一種對礦渣激發效果最好的激發劑，而得到廣泛關注。但是，采用液體水玻璃作為堿性激發劑存在水泥凝結過快的問題，一般初凝和終凝時間分別為20-30min和30-40min，給混凝土混合物的攪拌、澆注等施工環節造成不便，成為其大規模走向工程應用的障礙之一。如何解決堿-礦渣水泥快凝問題，成為一個全球廣泛關注的技術熱點。 在堿-礦渣水泥中添加適量化學物質，即緩凝劑來延緩其凝結速度是一種比較簡單可行的技術途徑。但是，目前所用的緩凝劑遺留諸多問題，不是會對水泥硬化體強度產生負面影響，就是成本過高，或者對人體或環境有害。專利CN91108316. 2公開的堿-礦渣水泥緩凝劑由硝酸鋇和硅酸鹽水泥熟料配制而成。首先，鋇鹽是一種對人體有毒性的化學試劑；其次，該緩凝劑的使用明顯降低堿_礦渣水泥混凝土的早期強度，后期的體積收縮又會影響混凝土的使用壽命；專利01113916. l公開的堿-礦渣混凝土緩凝流化劑中所用試劑由鉻酸鉀、白糖、苯酚復合而成，試劑種類較多，配比控制苛刻，配制工藝復雜，而且鉻是重金屬，對人體和環境有害；專利02134700. X公開的早強高強利廢的水泥中采用的緩凝劑為氟化鉀，氟離子浸入地下水中后將對生物和環境產生不利影響。
發明內容
本發明的目的是為了改進現有的堿_礦渣水泥凝結過快、添加緩凝劑后對水泥漿體強度產生負面影響，成本過高，對人體或環境有害等不足而提出的一種凝結時間可調的堿_礦渣水泥組成物，同時提供了這種堿_礦渣水泥組成物的配制工藝。
本發明的技術方案為 —種堿-礦渣水泥組成物，其特征在于在堿-礦渣水泥基本配合物為激發劑和礦渣粉的基礎上，再加入占礦渣粉質量為O. 5_5%的無機添加劑，其中添加劑至少為
3Zn(N03)2、ZnS04或ZnCl2中的一種。 優選所述的添加劑細度為80ym篩篩余1-8%。優選所述的激發劑為模數在1. 2-1. 5之間的液體水玻璃；激發劑的摻量以Na20計量為礦渣粉質量的3-8%。優選所述的礦渣粉細度為45iim篩篩余l-6X，勃氏比表面積440-480m7kg。 本發明還提供了上述的堿-礦渣水泥組成物的配制工藝，其具體步驟如下先將添加劑磨成粉狀，溶解于水，配制成水溶液；然后將礦渣磨成粉狀，加入上述配制的添加劑水溶液；再添加激發劑，攪拌均勻，得到堿-礦渣水泥組成物； 或者是先將添加劑與礦渣按比例混合磨細，然后再加激發劑和水，攪拌均勻，得到本發明所指堿_礦渣水泥組成物。 上述過程中水的加入量(水的加入量包括外加的水和激發劑等原料中含水量的總禾口 )按常規控制水固比為0. 26-0. 28之間。
有益效果 本發明采用一種或幾種鋅鹽物質適量添加于堿-礦渣水泥基本配合物中可以有效地調控其漿體凝結時間，而且對水泥性能沒有負面影響，對人體和環境沒有毒害作用。該堿_礦渣水泥組成物的性能特點是凝結時間范圍大幅度可調，在無機鋅鹽物質占礦渣粉質量的0. 5-5%范圍內，通過調整比例，堿_礦渣水泥的凝結時間可在1-6小時之間任意調整，水泥漿體的流動性正常，而且對堿-礦渣水泥的3天、7天、28天強度負面影響甚微，甚至有一定的促進作用。 除此之外，該堿-礦渣水泥組成物還具有配制工藝簡單，成本低廉，易于大規模應用，性能穩定，可長期存儲，運輸和使用方便等優點。
具體實施例方式
以下以100份(質量)礦渣粉為基準，就不同種類無機鋅鹽物質(其中硝酸鋅為Zn(N03)2 61120，硫酸鋅為ZnS04 7H20)及其添加量的變化對本發明所指堿_礦渣水泥組成
物的凝結時間調節效果和水泥凈漿抗壓強度的影響，分實施例說明如下
實施例1 將2. 5份硝酸鋅溶于15. 1份水中配成水溶液，再把100份礦渣粉加入其中，然后加入26份激發劑(以Na20計5. 71份)，攪拌均勻。 所用添加劑硝酸鋅細度為80iim篩篩余6. 1 % ;礦渣粉細度為45 y m篩篩余3. 5% ，勃氏比表面積465m7kg ;激發劑是模數為1. 2的液體水玻璃，其中Na20和Si02質量百分比濃度之和為47. 51%。 該堿-礦渣水泥組成物的初凝時間和終凝時間分別為89min和115min， 3d、7d和28d凈槳抗壓強度分別為88. 5MPa、103. 8MPa和126. lMPa ;基準試樣初凝時間和終凝時間分別為30min和39min， 3d、7d和28d強度分別為84. 7MPa， 101. 5MPa和118. 4MPa。
實施例2 將2. 0份硫酸鋅溶于13. 5份水中配成水溶液，再把100份礦渣粉加入其中，然后加入28份激發劑(以Na20計5. 20份)，攪拌均勻。 所用添加劑硫酸鋅細度為80 ii m篩篩余3. 8% ;礦渣粉細度為45 y m篩篩余1.2%，勃氏比表面積475m7kg ;激發劑是模數為1. 5的液體水玻璃，其中Na20和Si02質量百分比
4濃度之和為45. 68%。 該堿-礦渣水泥組成物的初凝時間和終凝時間分別為286min和335min， 3d、7d和28d凈槳抗壓強度分別為81. 4MPa、100. 3MPa和120. 5MPa，基準試樣初凝時間和終凝時間分別為35min和47min， 3d、7d和28d強度分別為80. 2MPa， 98. 4MPa和116. 6MPa。
實施例3 將4. 5份氯化鋅溶于20份水中配成水溶液，再把100份礦渣粉加入其中，然后加入18份激發劑(以Na20計3. 95份)，攪拌均勻。 所用添加劑氯化鋅細度為80iim篩篩余6. 1 % ;礦渣粉細度為45 y m篩篩余5. 5% ，勃氏比表面積440m7kg ;激發劑是模數為1. 2的液體水玻璃，其中Na20和Si02質量百分比濃度之和為47. 51%。 該堿-礦渣水泥組成物的初凝時間和終凝時間分別為275min和310min， 3d、7d和28d凈槳抗壓強度分別為80. 3MPa、98. 6MPa和116. 4MPa，基準試樣初凝時間和終凝時間分別為33min和45min，3d、7d和28d強度分別為81. 2MPa，98. 5MPa和115. 8MPa。
實施例4 將2. 0份復合緩凝劑溶于16. 7份水中配成水溶液，復合緩凝劑包括1份硝酸鋅和1份硫酸鋅。再把100份礦渣粉加入其中，然后加入22份激發劑(以Na20計4. 82份)，攪拌均勻。 所用添加劑硝酸鋅細度為80 ii m篩篩余7.2%，硫酸鋅細度為80 y m篩篩余5.8%;礦渣粉細度為45iim篩篩余3. 5X，勃氏比表面積465m7kg ;激發劑是模數為1. 2的液體水玻璃，其中Na20和Si02質量百分比濃度之和為47. 51%。 該堿-礦渣水泥組成物的初凝時間和終凝時間分別為196min和233min， 3d、7d和28d凈槳抗壓強度分別為82. 3MPa、98. 4MPa和117. 3MPa ;基準試樣初凝時間和終凝時間分別為32min和41min， 3d、7d和28d強度分別為82. 5MPa，99. 4MPa和116. 5MPa。
實施例5 將1. 5份硝酸鋅溶于17. 5份水中配成水溶液，再把100份礦渣粉加入其中，然后加入20 (以Na20計4. 15份)份激發劑，攪拌均勻。 所用添加劑硝酸鋅細度為80iim篩篩余6. 1 % ;礦渣粉細度為45 y m篩篩余3. 5% ，勃氏比表面積465m7kg ;激發劑是模數為1. 3的液體水玻璃，其中Na20和Si02質量百分比濃度之和為46. 85%。 該堿-礦渣水泥組成物的初凝時間和終凝時間分別為118min和163min， 3d、7d和28d凈槳抗壓強度分別為83. 0MPa、99. 2MPa和116. lMPa ;基準試樣初凝時間和終凝時間分別為33min和46min， 3d、7d和28d強度分別為83. 4MPa， 100. 3MPa和117. 2MPa。
實施例6 將3. 0份硫酸鋅溶于13. 9份水中配成水溶液，再把100份礦渣粉加入其中，然后加入27份激發劑(以Na20計5. 30份)，攪拌均勻。 所用添加劑硫酸鋅細度為80 ii m篩篩余3. 8% ;礦渣粉細度為45 y m篩篩余1.2%，勃氏比表面積475m7kg ;激發劑是模數為1. 4的液體水玻璃，其中Na20和Si02質量百分比濃度之和為46. 25%。 該堿-礦渣水泥組成物的初凝時間和終凝時間分別為135min和176min， 3d、7d和28d凈槳抗壓強度分別為82. 6MPa、101. 5MPa和119. OMPa，基準試樣初凝時間和終凝時間分別為33min禾P 35min，3d、7d和28d強度分別為82. 3MPa，99. 5MPa禾P 116. 2MPa。
權利要求
一種堿-礦渣水泥組成物，其特征在于在堿-礦渣水泥基本配合物為激發劑和礦渣粉的基礎上，再加入占礦渣粉質量為0.5-5％的無機添加劑，其中添加劑至少為Zn(NO3)2、ZnSO4或ZnCl2中的一種。
2. 根據權利1所述的堿_礦渣水泥組成物，其特征在于所述的添加劑細度為80 i！ m篩 篩余1-8%。
3. 根據權利要求1所述的堿-礦渣水泥組成物，其特征在于所述的激發劑為模數在 1. 2-1. 5之間的液體水玻璃；激發劑的摻量以Na20計量為礦渣粉質量的3-8%。
4. 根據權利要求l所述的堿-礦渣水泥組成物，其特征在于所述的礦渣粉細度為 45 ii m篩篩余1-6 % ，勃氏比表面積440-480m7kg。
5. —種如權利要求1所述的堿-礦渣水泥組成物的配制工藝，其具體步驟如下先將 添加劑磨成粉狀，溶解于水，配制成水溶液；然后將礦渣磨成粉狀，加入上述配制的添加劑 水溶液；再添加激發劑，攪拌均勻，得到堿-礦渣水泥組成物；或者是先將添加劑與礦渣按 比例混合磨細，然后再加激發劑和水，攪拌均勻，得到本發明所指堿-礦渣水泥組成物。
全文摘要
本發明涉及一種堿-礦渣水泥組成物及其配制工藝，采用一種或幾種具有適宜細度的無機鋅鹽物質，添加于堿-礦渣水泥基本組成物之中，可以有效地延緩堿-礦渣水泥的凝結時間，使其達到相當于硅酸鹽水泥國家標準GB175-1999中規定的水泥凝結時間的要求。本發明所指堿-礦渣水泥組成物具有凝結時間可調，水泥強度不降低，成本低廉，使用方便，對人體無毒，對環境無害等優點。
文檔編號C04B7/153GK101723607SQ200910232348
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月8日 優先權日2009年12月8日
發明者張爍, 潘志華 申請人:南京工業大學