一种粉煤灰改性剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种粉煤灰改性剂及其制备方法和应用，属于建筑材料技术领域。该粉煤灰改性剂由以下重量份的原料制备而成：粉剂I 20～30份，粉剂II 50～70份，固体聚羧酸减水剂5～10份，表面活性剂2～5份，多元醇3～8份，有机醇胺0.5～1份，粉剂I选自：硫酸钠、硫酸钙、硫酸铝、明矾中的至少一种；粉剂II选自：氧化钙、甲酸钙、熟石灰中的至少一种。本发明专利技术的粉煤灰改性剂应用于粉煤灰研磨生产过程中，能有效提高研磨效率，提升粉煤灰的活性。提升粉煤灰的活性。

【技术实现步骤摘要】
一种粉煤灰改性剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，特别是涉及一种粉煤灰改性剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]粉煤灰是火力发电站燃煤产生的一种工业废弃物，近年来，随着粉煤灰和混凝土技术研究的不断进步，粉煤灰已经成为混凝土原材中最重要、用量最大的矿物掺合料。尤其是在现有国家双碳政策下，利用粉煤灰替代部分水泥便成为混凝土降碳减排的重要措施之一。
[0003]但是，由于粉煤灰在生产过程中研磨效率低，导致粉煤灰的颗粒大小参差不齐，这也导致粉煤灰早期的火山灰活性较低，在大量取代水泥后一般会降低水泥混凝土的早期强度，在一定程度上限制了其作为矿物掺合料在混凝土的大掺量应用。
[0004]因此，需要对粉煤灰进行改性，以提升其活性，进而促进其在混凝土中的应用。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对粉煤灰研磨效率差的问题，提供一种粉煤灰改性剂，该粉煤灰改性剂能够提高的粉煤灰的研磨效率，从而提升粉煤灰的综合性能。
[0006]本专利技术公开了一种粉煤灰改性剂，由以下重量份的原料制备而成：
[0007][0008]所述粉剂I选自：硫酸钠、硫酸钙、硫酸铝、明矾中的至少一种；
[0009]所述粉剂II选自：氧化钙、甲酸钙、熟石灰中的至少一种。
[0010]上述粉煤灰改性剂，在用于粉煤灰中时，组分中的粉剂I由于含有硫酸根离子，应用到混凝土中时，能够与游离Ca
2+
、粉煤灰颗粒表面的凝胶及溶解于液相中的AlO2‑
>反应生成水化硫铝酸钙(AFt)，加快水泥水化进程。粉剂II中含有的Ca
2+
能够提高粉煤灰中的Ca/Si比，能够协同促进水泥水化产物生成，进而提高粉煤灰活性。并且，其中的固体聚羧酸减水剂含有带负电荷的羧酸根离子，能够吸附在粉煤灰颗粒表面，提供静电排斥作用。同时，长链聚醚也能够提供空间位阻，两者协同作用能更有效避免颗粒之间聚集，能够有效提高粉煤灰生产过程中的研磨效率。此外，本专利技术所采用减水剂为固体，相比传统液体减水剂避免了大量水分的引入，避免改性剂中各组分团聚，更易混合均匀。
[0011]在其中一个实施例中，该粉煤灰改性剂由以下重量份的原料制备而成：
[0012][0013]以上述配方制备得到的粉煤灰改性剂，具有最佳的效果。
[0014]在其中一个实施例中，所述固体聚羧酸减水剂通过以下方法制备得到：
[0015]以320～350重量份的甲基烯丙基聚氧乙烯醚(Mn＝2400g/mol)为底物，加热熔融，之后加入1.5～2.5重量份的硫酸铵，搅拌均匀，以滴加的方式加入35～45重量份的丙烯酸、1.5～2.5重量份的巯基丙酸和0.8～1.2重量份的维生素C，保温反应，加入碱调节pH为6～7，将得到的液体聚合产物降温，即得。
[0016]上述固体聚羧酸减水剂的制备中，设计丙烯酸与甲基烯丙基聚氧乙烯醚的摩尔比为3.5～4.5，保证了所得聚羧酸减水剂具有较好的分散性能。
[0017]在其中一个实施例中，所述固体聚羧酸减水剂通过以下方法制备得到：
[0018]1)溶液配制：
[0019]将320～350重量份甲基烯丙基聚氧乙烯醚置于容器中，备用；
[0020]将35～45重量份丙烯酸作为滴加液A，备用；
[0021]将1.5～2.5重量份巯基丙酸和0.8～1.2份维生素C溶于10～15重量份水中，得到溶液B，备用；
[0022]将1.5～2.5份过硫酸铵溶于5～10份水中，得到溶液C，备用；
[0023]2)反应：
[0024]在50～70℃条件下，将甲基烯丙基聚氧乙烯醚加热熔融，之后加入溶液C，搅拌均匀后，滴加溶液A和溶液B，滴加完毕后保温进行反应，反应完成后加碱调节pH为6～7，再将液体聚合产物转移至切片机降温切片，粉碎后得到固体聚羧酸减水剂。
[0025]按照上述步骤和条件制备固体聚羧酸减水剂具有较好的效果。
[0026]在其中一个实施例中，所述反应步骤中，溶液A滴加2.0～2.5h，溶液B滴加2.5～3.0h，滴加完成后保温1～2h进行反应。通过严格控制反应条件，可提高产品性能。上述得到的固体聚羧酸减水剂，根据国标《混凝土外加剂》(GB 8076
‑
2008)，该减水剂在折固掺量为0.2％时，其减水率≥30％。
[0027]在其中一个实施例中，所述表面活性剂选自：脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠、木质素磺酸钠、甜菜碱及其衍生物中的至少一种；
[0028]所述多元醇选自：乙二醇、二乙二醇、丙二醇或丙三醇中的至少一种；
[0029]所述有机醇胺选自：二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺类中的至少一种。
[0030]可以理解的，表面活性剂中具有一定的亲水亲油基团，吸附在粉煤灰颗粒表面，能够有效降低表面的表面张力，在研磨过程中可以防止已被研磨破坏的表面恢复键合，促使形成更小颗粒的粉煤灰，提高比表面积。且在研磨过程中，一方面多元醇及醇胺可以通过渗
透到粉煤灰颗粒被研磨生成的裂缝深处，利用其空间位阻作用，阻止裂缝愈合；另一方面，在应用到混凝土中时，醇胺也能够通过与水泥颗粒中的Ca
2+
等作用，诱导水化产物生成，进而提高混凝土早期抗压强度。而采用上述表面活性剂、多元醇和/或有机醇胺的具体类型，可提高该粉煤灰改性剂性能，进一步提高其对粉煤灰原灰活性的提升能力。
[0031]本专利技术还公开了上述的粉煤灰改性剂的制备方法，包括以下步骤：
[0032]将粉剂I、粉剂II、固体聚羧酸减水剂以及表面活性剂混合均匀，加入多元醇和有机醇胺，再搅拌混合均匀，即得粉煤灰改性剂。
[0033]在其中一个实施例中，该粉煤灰改性剂的制备方法，包括以下步骤：
[0034]将粉剂I、粉剂II、固体聚羧酸减水剂以及表面活性剂搅拌5～10min混合均匀，之后加入多元醇和有机醇胺，再搅拌10～15min，即得粉煤灰改性剂。将多元醇和有机醇胺在后加入，更有利于所有组分的混合均匀。
[0035]本专利技术还公开了上述的粉煤灰改性剂在粉煤灰中的应用，包括以下步骤：将粉煤灰原灰和上述粉煤灰改性剂混合，研磨，即得改性粉煤灰。
[0036]在其中一个实施例中，所述粉煤灰改性剂和所述粉煤灰原灰的重量份比为3:100
‑
5:100。即在100份粉煤灰原灰中加入3
‑
5份粉煤灰改性剂，即可实现改性功能，以提高的粉煤灰的研磨效率，从而提升粉煤灰的综合性能。
[0037]在其中一个实施例中，所述研磨的时间为5
‑
10min。
[0038]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0039]本专利技术的一种粉煤灰改性剂，通过各原料组成和配方的配合，得到一种高效的煤灰改性剂，用于粉煤灰研磨生产过程中时，能够有效提升粉煤灰的研磨效率，得到颗粒尺寸更小、活性更高的粉煤灰，解决传统粉煤灰质量波动大、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰改性剂，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：所述粉剂I选自：硫酸钠、硫酸钙、硫酸铝、明矾中的至少一种；所述粉剂II选自：氧化钙、甲酸钙、熟石灰中的至少一种。2.根据权利要求1所述的粉煤灰改性剂，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：3.根据权利要求1或2所述的粉煤灰改性剂，其特征在于，所述固体聚羧酸减水剂通过以下方法制备得到：以320～350重量份的甲基烯丙基聚氧乙烯醚(Mn＝2400g/mol)为底物，加热熔融，之后加入1.5～2.5重量份的硫酸铵，搅拌均匀，以滴加的方式加入35～45重量份的丙烯酸、1.5～2.5重量份的巯基丙酸和0.8～1.2重量份的维生素C，保温反应，加入碱调节pH为6～7，将得到的液体聚合产物降温，即得。4.根据权利要求3所述的粉煤灰改性剂，其特征在于，所述固体聚羧酸减水剂通过以下方法制备得到：1)溶液配制：将320～350重量份甲基烯丙基聚氧乙烯醚置于容器中，备用；将35～45重量份丙烯酸作为滴加液A，备用；将1.5～2.5重量份巯基丙酸和0.8～1.2份维生素C溶于10～15重量份水中，得到溶液B，备用；将1.5～2.5份过硫酸铵溶于5～10份水中，得到溶液C，备用；2)反应：在50～70℃条件下，将甲基烯丙基聚氧乙烯醚加热熔融，之后加入溶液C，搅拌均匀后，滴加溶液A和溶液B，滴加完毕后保温进行反应，反应完成后加碱调节pH为6～7，再将液体聚合产物转移至切片机降温切片，粉碎后得到固体聚羧酸减水剂。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：钟开红，张金龙，周治国，邵强，黄福仁，赵汝英，简振威，
申请(专利权)人：广州市建筑科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：