一种钡基氯离子固化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种钡基氯离子固化剂及其制备方法和应用，按重量份计，该钡基氯离子固化剂主要由以下组分经湿磨工艺制得：钡渣：220‑250份，助磨剂：50‑80份，离子促溶剂：18‑25份，分散稳定剂：25‑35份，水：610‑687份。本发明专利技术的钡基氯离子固化剂以钡渣为主要原料，采用湿磨工艺，提高其细度，增大其比表面积，使钡渣中的Ba

A Barium-based chloride ion curing agent and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种钡基氯离子固化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及氯离子固化剂
，特别涉及一种钡基氯离子固化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
在钢筋混凝土中，钢筋通常处于高碱性(pH一般高于12.5)的混凝土孔溶液环境中，其表面将形成一层厚度约为2～10nm的钝化膜，这层薄膜的化学成分为Fe3O4-γFe2O3，钝化膜的表面粗糙不平有缺陷，故这层薄膜与钢筋表面可以牢固结合，从而使钢筋具有抗腐蚀能力。然而，当氯离子侵入钢筋混凝土体系中且含量超过一定值时，将导致钢筋表面发生去钝化反应和进一步的强烈电化学腐蚀，诱发钢筋锈蚀并损害钢筋混凝土的耐久性和使用寿命。相关文献表明，水泥产物中的单硫型水化硫铝酸钙(AFm)对氯离子有良好的固化作用，其固化机理可归纳为：在氯离子存在的条件下，AFm层间的硫酸根离子和水分子与溶液中的氯离子发生离子交换，转化生成Kuzel’s盐和Friedel’s盐及其固溶体，从而实现对氯离子的固化，因此，目前常用的氯离子固化剂基本上基于该原理进行研发，但是其对氯离子固化效率较低。钡渣是用重晶石提炼生产钡盐过程中排出的固体废弃物，其成分主要含有酸溶性钡和水溶性钡，具有毒性，是危险废弃物。钡渣如果长期堆放，不仅占用大量土地，而且日晒高温下容易发生自燃，放出有毒气体，经雨水渗透，产含硫化物的渗滤液污染水体，同时废渣中硫化钡和酸溶性钡会对土壤产生危害作用。目前，随着化工工业的发展,含钡废渣在我国的产生量越来越大，2006年达到40万t，随着生产的发展，2009年仅贵州红星发展股份公司碳酸钡年产生量就达到了30万t钡渣产生量也逐年增加。由于处理途径有限,目前主要以堆放为主，我国钡渣累计堆存已经超过千万吨，因此，若将钡渣用于制备氯离子固化剂，以防止钢筋锈蚀，具有十分重要的意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种钡基氯离子固化剂，以解决现有钡渣资源化利用率低的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种钡基氯离子固化剂，按重量份计，所述钡基氯离子固化剂主要由以下组分经湿磨工艺制得：钡渣：220-250份，助磨剂：50-80份，离子促溶剂：18-25份，分散稳定剂：25-35份，水：610-687份。可选地，所述助磨剂包括石灰石粉。可选地，所述离子促溶剂为三乙醇胺与三异丙醇胺的水溶液；所述三乙醇胺和所述三异丙醇胺的质量比为(1.2-1.8)∶1；所述离子促溶剂的质量分数为10％。可选地，所述分散稳定剂为聚羧酸减水剂与六偏磷酸钠的水溶液；所述聚羧酸减水剂和所述六偏磷酸钠的质量比为(2-3)∶1；所述分散稳定剂的质量分数为10％。可选地，所述钡基氯离子固化剂的中值粒径为200-300nm。本专利技术的第二目的在于提供一种制备上述钡基氯离子固化剂的方法，该制备方法包括以下步骤：将所述钡渣、所述助磨剂、所述离子促溶剂、所述分散稳定剂和所述水混合后，研磨，即得钡基氯离子固化剂。可选地，所述研磨的研磨体的用量为所述钡渣、所述助磨剂、所述离子促溶剂、所述分散稳定剂和所述水的总用量的2～3倍；所述研磨体的级配为：10mm∶5mm∶2.5mm∶0.6mm＝2∶3∶4∶4。可选地，所述研磨的研磨转速为400-800rpm。本专利技术的第三目的在于提供一种上述钡基氯离子固化剂在水泥基材料中的应用，在该应用中，所述水泥基材料包括水泥；所述钡基氯离子固化剂的用量为所述水泥的用量的5-8％。相对于现有技术，本专利技术所述的钡基氯离子固化剂具有以下优势：1、本专利技术的钡基氯离子固化剂以钡渣为主要原料，采用湿磨工艺，提高其细度，增大其比表面积，使钡渣中的Ba2+在湿磨的液相环境中充分溶出，钡渣中的Ba2+与置换出的硫酸根离子可生成稳定的硫酸钡沉淀，降低溶液中硫酸根离子含量，进而有利于促进AFm转化为Kuzel’s盐和Friedel’s盐及其固溶体，从而使其具有较高的氯离子固化率，其3d、28d氯离子固化率可提高20％以上，为钡渣的资源化利用提供一种新方向，大大提高了钡渣的资源化利用率，且提高了钡渣产品的附加值。2、本专利技术的钡基氯离子固化剂以钡渣为主要原料，采用湿磨工艺，提高其细度，增大其比表面积，一方面，有利于为水泥水化产物提供晶核生长点，降低成核势垒，加快早期水泥水化进程，提高水泥基材料的早期强度，另一方面，也可促进了钡渣中钙、铝、硅离子的溶出，使其与水泥水化产物发生火山灰反应，进而提高水泥后期强度，且纳米级颗粒的存在可填充水泥石中的孔隙，进而优化水泥石孔结构，阻碍外界氯离子的侵入，并有利于进一步提高水泥基材料的后期强度、耐久性能，本专利技术的纳米锂渣早强剂可使水泥基材料的3d抗压强度提高25％以上，28d抗压强度提高15％以上。3、本专利技术采用湿磨方法制备钡渣掺合料，制备工艺简单，制备过程易控制，而且本专利技术在湿磨过程中加入助磨剂、离子促溶剂和分散稳定剂，一方面，可进一步提高湿磨效率，进而降低制备能耗，另一方面，可使本专利技术的钡基氯离子固化剂具有良好的稳定性和分散性，将其用于水泥混凝土可提高浆体的流动性，从而有利于提高其适应性。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。表1为本专利技术实施例1～实施例6的钡基氯离子固化剂中各组分的配比(重量份)以及各实施例钡基氯离子固化剂的细度，其中，助磨剂为石灰石粉；离子促溶剂为三乙醇胺(TEA)与三异丙醇胺(TIPA)的水溶液，且离子促溶剂的质量分数为10％；分散稳定剂为聚羧酸减水剂(PCE)与六偏磷酸钠(SHMP)的水溶液，且分散稳定剂的质量分数为10％。表2为本专利技术实施例1～实施例6中离子促溶剂、分散稳定剂的组分配比。表3为聚羧酸减水剂(PCE)的基本物化性能。表4为钡渣的化学成分。表1表2表3氯离子含量(％)碱含量(％)减水率(％)pH固含量(％)0.033.7530.1740表4成分LossBaOSiO2Al2O3Fe2O3SO3CaOMgOK2ONa2O质量分数/％7.2038.2413.135.082.5517.5213.052.210.730.39采用下述方法制备实施例1～实施例6的钡基氯离子固化剂，具体包括以下步骤：按照上述原料配方，将钡渣、助磨剂、离子促溶剂、分散稳定剂和水投入研磨罐中，然后，将研磨罐密封固定在研磨机上，设置工业空冷机的冷却温度为20℃对研磨机进行降温，并设置研磨机的研磨转速为400rpm，对上述物料进行研磨，且研磨过程中，为了避免研磨机温度过高，影响物料粉磨效率，每研磨20min，静停10min，直至研磨罐中物料中值粒径为200-300nm，滤出研磨体，即得钡基氯离子固化剂。其中，研磨罐中研磨体的用量优选为钡渣、助磨剂、离子促溶剂、分散稳定剂和水的总用量的2.5倍，且研磨体的级配为：10mm∶5mm∶2.5mm∶0.6mm＝2∶3∶4∶4。将实施例1～实施例6的钡基氯离子固化剂用于水泥基材料，在该应用中，水泥基材料包括水泥；钡基氯离子固化剂的用量为水泥的用量的5-8％。需要说明的是，在水泥基材料中，如混凝土中，为了提高混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能，通常会加入粉煤灰、矿粉等掺和料，通常水泥和这些外加的掺和料统称为胶凝材料，因此，将实施例1～实施例6的钡基氯离子固化剂用于含有掺和料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钡基氯离子固化剂，其特征在于，按重量份计，所述钡基氯离子固化剂主要由以下组分经湿磨工艺制得：钡渣：220‑250份，助磨剂：50‑80份，离子促溶剂：18‑25份，分散稳定剂：25‑35份，水：610‑687份。

【技术特征摘要】
1.一种钡基氯离子固化剂，其特征在于，按重量份计，所述钡基氯离子固化剂主要由以下组分经湿磨工艺制得：钡渣：220-250份，助磨剂：50-80份，离子促溶剂：18-25份，分散稳定剂：25-35份，水：610-687份。2.根据权利要求1所述的钡基氯离子固化剂，其特征在于，所述助磨剂包括石灰石粉。3.根据权利要求1所述的钡基氯离子固化剂，其特征在于，所述离子促溶剂为三乙醇胺与三异丙醇胺的水溶液；所述三乙醇胺和所述三异丙醇胺的质量比为(1.2-1.8)∶1；所述离子促溶剂的质量分数为10％。4.根据权利要求1所述的钡基氯离子固化剂，其特征在于，所述分散稳定剂为聚羧酸减水剂与六偏磷酸钠的水溶液；所述聚羧酸减水剂和所述六偏磷酸钠的质量比为(2-3)∶1；所述分散稳定剂的质量分数为10％。5.根据权利要求1所述的钡基氯离子固化剂，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭洪波，邓秀峰，张迅，聂康峻，李懋高，马保国，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42