专利名称：一种高抗渗水泥外加剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于水泥或混凝土的外加剂，特别是一种掺入砂浆或微集料混凝土中使之具有高抗渗性，并且能提高水泥水化石密实性、耐久性和抗蚀性等指标的无机刚性外加剂。
目前，世界上用于水泥、混凝土中抗渗漏的外加剂已有诸多种类。例如有人研制成一种有机硅微粒，掺入砂浆或混凝土有遇水膨胀、干燥收缩的特性，具有较好的防水效果。再比如吉林珲春东龙防水材料厂生产的砂浆防水剂，该防水剂是以母料植物天然脂(脂肪酸)为主要原料，加入其他改性剂和化学外加剂后按一定的比例配合溶解加工而成。另外，有一种由高锰酸钾、碳酸钠等20余种化工材料以及稀有材料所配制而成的高效无机防水防潮剂(液体)，当与水泥配合搅拌后，在水中30秒-50秒钟凝固，1分钟就可把水堵死，24小时即可干硬，防水防潮效果明显。但是，这种无机防水防潮剂对砂浆或混凝土中的钢筋有一定的侵蚀作用，并且金属钾、钠的引入将增强砂浆或混凝土的碱-集料反应，导致固有强度的降低。
利用高活性微晶氧化硅作为母剂制成的外加剂，由于其具有抗渗漏、提高混凝土的强度、无毒无害耐腐蚀等特性，目前，越来越受到人们的普遍重视。但是，由于这种高活性微晶氧化硅在工业制造上的价格昂贵，令市场难以接受，在某种程度上限制了这一技术的持续发展。因此能否研制出一种既能大幅度地降低原材料成本，又能继续保持较高的抗渗漏性能以及提高水泥或混凝土的强度、对环境无污染等特性的外加剂，是长期一来人们始终在积极寻找的。
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的缺陷，提供一种用于水泥或混凝土抗渗漏的外加剂。这种用于水泥或混凝土抗渗漏的外加剂既能够大幅度地降低原材料成本，又能继续保持高抗渗性能，并且能提高水泥水化石密实性、耐久性和抗蚀性等指标的无机刚性外加剂。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
本发明由下列的组分所制成，其含量为重量百分数
活性二氧化硅 30-50％粉煤灰或石英质硅微粉或石灰石粉40-60％减水剂7-11％制备本发明的优选含量配比范围是活性二氧化硅 35-45％粉煤灰或石英质硅微粉或石灰石粉45-55％减水剂7.5-10％制备本发明的最佳含量配比是活性二氧化硅 40％粉煤灰或石英质硅微粉或石灰石粉52％减水剂8％上述本发明所指出的活性二氧化硅，俗称“白碳黑”，实际上是硅酸溶胶蒸发得到的硅酸根离子，色白，细度＜50um，松散容重为200-300kg/m3，SiO2含量＞93％，与Ca(HO)2完全反应，并且完全水解。
在实际应用中，活性二氧化硅(白碳黑)能迅速水解并与水泥水化中所析出的氢氧化钙作用，生成水化硅酸钙，水化硅酸钙再与水泥本身水化生成物结合成密集型水化石。
另外，由于受水量、反应空间的大小、水泥水化中所析出的氢氧化钙的数量、速度以及搅拌的均匀程度等因素的影响，因此一部分外加剂在水化早期不一定参加反应，但能填充砂浆、混凝土中的空隙和水分干燥后所留下的毛细通道。当有条件情况下，它与未水化的水泥颗粒一样，继续进行硅酸盐物理化学反应。这样可以使水化石在时间的推移下其密实度不断增加，显著地提高砂浆或混凝土的抗压强度、抗折强度和抗渗能力。
在本发明组分中，除了上述活性二氧化硅(白碳黑)之外，还运用了粉煤灰或石英质硅微粉或石灰石粉作为本发明组分中的主要填充料。
本发明所指出的粉煤灰是从电厂燃烧煤粉锅炉排出的烟气中收集到的细粉尘末，其颗粒多呈玻璃球状，表面光滑，色灰或浑灰，其相对密度为1.95-2.43，松散容重516-1073kg/m3；主要成分为氧化硅、氧化铝，属火山灰质的活性微粉。
本发明所选用的粉煤灰，其理化指标为
细度0.045mm方孔筛，筛余量为≤15％需水量比 ≤102％烧失量 ≤6％含水量 ≤0.5％三氧化硫含量 ≤3％粉煤灰活性是以火山灰活性指标来表示，主要取决于粉煤灰的化学成分、玻璃相含量、细度、颗粒形状等因素。
粉煤灰特点是在常温下的火山灰反应，因此它与水泥水化产物的结合发展很慢，所以对水化石早龄期的强度和抗渗性的增长不明显甚至有所下降，但对较长龄期的抗渗性强度等指标将得到特别的改善。
本发明所指出的石英质硅微粉为中性无机填料，主要成分为氧化硅(≥98％)，细度≤0.076mm(200目)，白色，不含结晶水，性质稳定，能降低固化物的线膨胀系数和固化收缩率，从而消除内应力，防止开裂。
本发明所指出的石灰石粉又称耐碱粉，主要成分为碳酸钙(氧化钙成分≥50％)，细度O.088mm方孔筛，筛余6-8％。
由于上述三种抗渗漏微晶外加剂中的原料都是用高细微粉末配置而成，这势必将增加拌和用水量，所以高效减水剂的应用是必不可少的。
本发明所指出的减水剂为多环芳香族磺酸盐减水剂。其主要成分为芳香族磺酸盐甲醛缩合物，理化性能为减水率≥20％泌水率≤100％含气量≤3.0％凝结时间差初凝-60-+90终凝-60-+9090天收缩率比 ≤120％本发明的制造工艺如下上述各原料按要求称量，送入混合器，物料经连续搅拌后出成品，计量包装。本发明的产品可采用塑料薄膜双层密封包装。
由上制出的本发明产品物理特性应为外观白色、灰白色、花白色均匀的粉状物，无结块；其匀质性为
相对含水率 ≤5％原料含水量 ≤0.5％(不包括结晶水)细度用孔径0.32mm筛，筛余≤2％氯离子含量 无本发明应用时，其用量应为水泥用量的10％。
由于本发明采用了巧妙的配比组合，充分考虑了配置各物料间的特性互补作用，达到了单纯物质所不能达到的优异品质。另外，本发明在符合相应性能的前提下采用了工业废料废渣和低价位的材料，变废为宝，优化环境，让材料发挥出最大的功能，最大限度地降低原材料成本，造福人类。
使用本发明后，砂浆或混凝土的抗渗性能和其他指标得到了提高，其物理性能由表1、表2所示。
表1受检砂浆的物理性能
表2受检微集料混凝土物理性能
从上述表1、表2中可以清晰表明，本发明中的活性二氧化硅(白碳黑)的抗渗性能和其他良好的特性没有因加入其他材料而降低。本发明的抗渗指标S＞30，已能满足国内外特殊工程如越江隧道、海底隧道、地铁、防洪大坝以及水库地下工程的抗渗要求。
以下结合实施例，进一步描述本发明对抵抗不同侵蚀类的组分与配比以及作用。
实施例1抗淡水侵蚀型其组分和其含量(重量百分数)为活性二氧化硅(白碳黑) 40％磨细粉煤灰 52％多环芳香族磺酸盐减水剂 8％用于425#以上标号的硅酸盐水泥或不掺火山灰质混合材的普通硅酸盐水泥。
由粉煤灰和二氧化硅(白碳黑)为主要的原料所组成的抗淡水侵蚀型微晶外加剂掺入水泥砂浆或混凝土，其中不但有硅酸溶胶参与的离子反应，又有了粉煤灰参与的火山灰反应，并且找到了廉价的填充料，使水泥水化石的密实度得到了相应的增加，对长短各龄期的性能指标有了较好的改善。
实施例2抗硫酸盐侵蚀型其组分和其含量(重量百分数)为活性二氧化硅(白碳黑) 35％石英质硅微粉 55％多环芳香族磺酸盐减水剂10％与425#以上标号的抗硫酸盐硅酸盐水泥结合使用。
由石英质硅微粉和活性二氧化硅(白碳黑)为主要原料所组成的抗硫酸盐侵蚀型微晶外加剂掺入水泥砂浆或混凝土中，既有石英质硅微粉的填充作用，减少水化石的孔隙和微裂缝；又由于石英质硅微粉的性质，使硫酸盐侵蚀无从下手，同时使活性二氧化硅(白碳黑)与氢氧化钙作用使水化石的强度和抗渗性在指标上得到进一步的加强。
实施例3抗碱侵蚀型其组分和其含量(重量百分数)为活性二氧化硅(白碳黑) 50％石灰石粉 40％多环芳香族磺酸盐减水剂10％采用425#以上标号的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。
若工程中有收缩比＞1.1要求，应外加UEA膨胀剂或其他膨胀剂，UEA膨胀剂的掺入量为水泥量的10％。
石灰石粉与活性二氧化硅(白碳黑)为主要原料所组成的抗碱侵蚀型微晶外加剂掺入水泥砂浆或混凝土中，石灰石微粉主要起填充作用，减少水化石的孔隙和微裂缝；又由于石灰石微粉与碱溶液不起作用，阻挡了碱溶液的侵蚀作用，同时活性二氧化硅(白碳黑)与氢氧化钙作用使水化石的强度和抗渗性在指标上得到加强。
以上三种实施例结果采用平潭标准砂，配制12.5水泥砂浆，匀质后达到抗渗标号S＞3.0Mpa；3天、7天、28天以及长期强度与空白样比＞1。
另外，上述配置中必须用粉状物料三维混合器，时间必须大于2min，方能达到匀质性要求。
权利要求
1.一种高抗渗水泥外加剂，其组分及含量为活性二氧化硅 30-50％粉煤灰或石英质硅微粉或石灰石粉40-60％减水剂7-11％上述百分数为重量百分数。
2.根据权利要求1所述的高抗渗水泥外加剂，其组分及含量为活性二氧化硅 35-45％粉煤灰或石英质硅微粉或石灰石粉45-55％减水剂7.5-10％上述百分数为重量百分数。
3.根据权利要求1所述的高抗渗水泥外加剂，其组分及含量为活性二氧化硅 40％粉煤灰或石英质硅微粉或石灰石粉52％减水剂8％上述百分数为重量百分数。
4.根据权利要求1、2或3所述的高抗渗水泥外加剂，其中所述的活性二氧化硅为白色，细度＜50um，松散容重为200-300kg/m3，SiO2含量＞93％，与Ca(HO)2完全反应，并且完全水解。
5.根据权利要求1、2或3所述的高抗渗水泥外加剂，其中所述的粉煤灰颗粒呈玻璃球状，表面光滑，色灰或浑灰，相对密度为1.95-2.43，松散容重516-1073kg/m3。
6.根据权利要求5所述的高抗渗水泥外加剂，其中所述的粉煤灰为细度0.045mm方孔筛，筛余量为≤15％，需水量比≤102％，烧失量≤6％，含水量≤0.5％，三氧化硫含量≤3％。
7.根据权利要求1、2或3所述的高抗渗水泥外加剂，其中所述的石英质硅微粉为白色中性无机填料，氧化硅成分为≥98％，细度≤0.076mm，不含结晶水。
8.根据权利要求1、2或3所述的高抗渗水泥外加剂，其中所述的石灰石粉，氧化钙成分≥50％，细度用0.088mm方孔筛，筛余量为6-8％。
9.根据权利要求1、2或3所述的高抗渗水泥外加剂，其中所述的减水剂为多环芳香族磺酸盐减水剂。
10.根据权利要求9所述的高抗渗水泥外加剂，其中所述的多环芳香族磺酸盐减水剂主要成分为芳香族磺酸盐甲醛缩合物，减水率≥20％，泌水率≤100％，含气量≤3.0％，凝结时间差初凝-60-90，终凝-60-90，九十天收缩率比≤120％。
全文摘要
一种高抗渗水泥外加剂,由重量为30—50%的活性二氧化硅;40—60%的粉煤灰或石英质硅微粉或石灰石粉;7—11%的多环芳香族磺酸盐减水剂所组成。由于本发明采用了巧妙的配比组合,充分考虑了配置各物料间的特性互补作用,达到了单纯物质所不能达到的优异品质。另外,本发明在符合相应性能的前提下采用了工业废料废渣和低价位的原材料,变废为宝,优化环境,让材料发挥出最大的功能,最大限度地降低原材料成本,造福人类。
文档编号C04B18/08GK1297859SQ9912415
公开日2001年6月6日 申请日期1999年11月30日 优先权日1999年11月30日
发明者施无我, 李行健 申请人:施无我, 李行健