[发明专利]一种高活性改性偏高岭土基混凝土矿物掺合料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高活性改性偏高岭土基混凝土矿物掺合料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着科学技术和生成的发展，各种在严酷条件下使用的混凝土结构，如跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆等，以及各种有毒有害物质的处理的建造需要在不断增加。因此，无论是从工作性能还是耐久性能，对混凝土都有了更高的要求。目前，各种超细粉体的应用大大改善了混凝土各方面的性能，不仅能够显著提高混凝土的强度，而且极大地提高了微观结构方面的性能，改善了材料的耐久性能。然而，对于传统矿物掺和料，如硅灰、粉煤灰和矿粉中的一种或者两种组成，虽然应用较为成熟，但是也存在一定缺陷，例如硅灰的价格太高，需求量大于产量；粉煤灰的早期水化能力较差，单掺粉煤灰时对混凝土早期强度有一定的不利影响，且掺量过大时会加速混凝土碳化；矿渣在混凝土中作用的发挥受细度、温度影响较大。因此，偏高岭土作为一种新型的混凝土矿物掺合料越来越受到人们的关注。

目前，对于偏高岭土在于混凝土工程中的实际应用还未有报道，但作为新一代高活性辅助胶凝材料在国外的研究与应用正日趋活跃。偏高岭土具有优异的火山灰活性，能显著提高混凝土早期强度，同时后期强度也在不断增强。甚至有研究表明，偏高岭土活性高于硅灰，硅灰的导入混凝土的自收缩会增加，偏高岭土混凝土有补偿收缩的微膨胀性能。另外，掺偏高岭土混凝土减少泌水，加速水泥的水化，提高混凝土的密实度，从而增强混凝土的抗渗性能，提高耐久性。综合而言，偏高岭土的掺入能够显著改善混凝土各方面的性能。

然而，单掺偏高岭土时会对混凝土工作性能有显著的降低，甚至影响正常施工。为了保证偏高岭土混凝土的工作性能，有研究中在偏高岭土掺和料中直接混入固态减水剂作为复合型掺和料，这类前期复合的减水剂有可能跟水泥之间出现适应性不良的问题，并且有可能跟施工过程中使用的减水剂出现相互干扰的作用，因而此做法在实际应用过程中仍然存在问题。因此，如何提高偏高岭土混凝土的工作性能以及更有效地激发偏高岭土的火山灰活性，有待进一步研究，应用于实际工程之中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有更高火山灰活性以及良好的工作性能的偏高岭土基矿物掺合料及其制备方法，它能够更有效地激发偏高岭土的火山灰活性，尤其体现在早期强度方面，同时对于混凝土的工作性能也有较好的改善作用，且适应于不同种类的水泥和施工过程中减水剂。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高活性改性偏高岭土基混凝土矿物掺合料，其由偏高岭土与复合改性剂混合制备而成，偏高岭土与复合改性剂的质量比为200：1—20：1，其中所述的复合改性剂由硬脂酸、硬脂酸钙与甲基硅油按照质量百分数依次为50%—85%、8%—25%和7%—25%混合配制而成，各组分的百分比之和为100%。

按上述方案，所述的偏高岭土为高岭土经过粉磨在500-1000℃的温度下煅烧0.5-6.0小时后冷却制得。

按上述方案，偏高岭土中SiO₂与Al₂O₃的质量百分含量之和≥50wt%，比表面积≥2300m²/kg。

高活性改性偏高岭土基混凝土矿物掺合料的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：

1) 将偏高岭土置于100℃烘箱中24h；

2) 将步骤1）经烘干的偏高岭土放入陶瓷球磨机中，加入硬脂酸、硬脂酸钙和甲基硅油组成的复合改性剂，研磨时间为30-120min，得到改性偏高岭土，偏高岭土与复合改性剂的质量比为200：1—20：1，其中所述的硬脂酸、硬脂酸钙与甲基硅油按照质量百分数依次为50%—85%、8%—25%和7%—25%混合配制而成，各组分的百分比之和为100%。

按上述方案，所述的偏高岭土为高岭土经过粉磨在500-1000℃的温度下煅烧0.5-6.0小时后冷却制得.

按上述方案，偏高岭土中SiO₂与Al₂O₃的质量百分含量之和≥50wt%，比表面积≥2300m²/kg。

本发明的技术方案中，改性偏高岭土改性过程中，偏高岭土在机械作用下，改性剂通过物理作用和化学作用吸附在偏高岭土的表面，进入团聚偏高岭土颗粒间隙，它有两个显著的功能：一是使团聚的偏高岭土充分分散，二是对偏高岭土颗粒表面的改性。

本发明的优点在于：