一种环保混凝土添加剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种环保混凝土添加剂及其制备方法 (Environment-friendly concrete additive and preparation method thereof ) 是由 夏梅 于 2021-01-22 设计创作，主要内容包括：本发明适用混凝土制备技术领域,提供了一种环保混凝土添加剂及其制备方法,环保混凝土添加剂包括以下原料：焦磷酸型钛酸酯偶联剂、活性炭、聚酰胺纤维、改性磷石膏、改性硅灰石粉；本发明实施例提供的环保混凝土添加剂通过利用各组分的相互协同作用,大大增强了混凝土的抗压强度、抗渗等级、耐磨性、透水性,可显著改善透水混凝土中集料间的粘结性能,减少混凝土离析和泌水,在保证透水性能的基础上,显著提高透水混凝土强度和耐磨性能,确保工程的施工质量；同时使用实现了磷石膏的无害化利用,解决了环境污染问题,另一方面节约资源,变废为宝,降低生产成本,具有良好的经济和社会效益。(The invention is applicable to the technical field of concrete preparation, and provides an environment-friendly concrete additive and a preparation method thereof, wherein the environment-friendly concrete additive comprises the following raw materials: pyrophosphoric acid type titanate coupling agent, activated carbon, polyamide fiber, modified phosphogypsum and modified wollastonite powder; the environment-friendly concrete additive provided by the embodiment of the invention greatly enhances the compressive strength, impermeability grade, wear resistance and water permeability of concrete by utilizing the mutual synergistic effect of the components, can obviously improve the adhesive property among aggregates in pervious concrete, reduces concrete segregation and bleeding, obviously improves the strength and wear resistance of the pervious concrete on the basis of ensuring the water permeability, and ensures the construction quality of engineering; meanwhile, the use realizes the harmless utilization of the phosphogypsum, solves the problem of environmental pollution, saves resources, changes waste into valuable, reduces the production cost and has good economic and social benefits.)
技术领域
本发明属于混凝土制备领域领域，尤其涉及一种环保混凝土添加剂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着经济的快速发展及城乡一体化进程的推进，高楼大厦如雨后春笋般涌入了人们的生活，以这些高楼大厦为代表的重大基础工程规模空前，无不与混凝土材料息息相关。混凝土，简称为“砼”，通常是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水按一定比例配合，经搅拌所得。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业、机械工业、海洋的开发、地热工程等，混凝土也是重要的材料。
混凝土材料由于自身结构的特性，在使用过程中尤其是对于那些地下和水中结构工程经常会出现渗漏现象，这严重影响和制约了混凝土材料的应用。同时，混凝土抗弯强度较低、脆性高，在使用中容易产生裂缝甚至断裂，从而严重影响建筑的使用寿命和安全，随着人们安全意识的提高及现代建筑工程特殊要求的增多，对混凝土也提出了高强度、高流动性、高耐久性、高抗渗性能等更新更高的要求。
在混凝土材料中添加具有提高和改善混凝土材料强度、流动性、耐久性和抗渗性能的添加剂是提高混凝土材料相关性能的有效措施。现有技术中的这些添加剂功能单一，需要同时添加大量的各种不同重量的添加剂才能得到综合性能优异的混凝土，然而大量添加剂的添加会由于粘结性问题导致对混凝土凝结时间、早晚期强度不同程度的负面影响。另外现有技术中的添加剂或多或少存在减水效果差、掺量大、增塑效果不好、易变质的缺陷。另外，其对提高混凝土相关性能的能力有限，且有些添加剂含有有毒有害物质，污染环境，会对人们的身心健康造成严重的伤害。
因此，开发一种环保混凝土添加剂具有广泛的市场价值和应用前景。
发明内容
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种环保混凝土添加剂，旨在解决现有的混凝土添加剂效果不好的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种环保混凝土添加剂，包括以下重量份的原料：焦磷酸型钛酸酯偶联剂10-18份、活性炭3-6份、聚酰胺纤维25-35份、改性磷石膏10-20份、改性硅灰石粉10-20份；
所述改性硅灰石粉的制备方法，包括如下步骤：将硅灰石粉分散于乙醇中，再加入硅烷偶联剂KH55，在40-60℃下搅拌反应3-5小时，后离心，置于真空干燥箱70-80℃下烘15-18小时，得到改性硅灰石粉。
作为本发明的进一步方案：所述硅灰石粉、乙醇、硅烷偶联剂KH55的质量比为5:(8-12):(0.01-0.03)。
作为本发明的进一步方案：所述改性磷石膏的制备方法，包括如下步骤：将硫酸铝和硅酸镁铝按照1：(1-1.5)的重量比制成改性剂，将改性剂加至水中，混合，得混合液；将混合液均匀喷洒至磷石膏中，陈化反应20h，烘干，得改性磷石膏。
作为本发明的进一步方案：所述磷石膏、改性剂和水的重量比为10：(0.8-1.3)：(1.5-3.5)。
作为本发明的进一步方案：包括以下重量份的原料：焦磷酸型钛酸酯偶联剂12-17份、活性炭4-6份、聚酰胺纤维27-34份、改性磷石膏12-19份、改性硅灰石粉11-18份。
作为本发明的进一步方案：包括以下重量份的原料：焦磷酸型钛酸酯偶联剂13-15份、活性炭4-5份、聚酰胺纤维29-32份、改性磷石膏14-16份、改性硅灰石粉14-16份。
作为本发明的进一步方案：包括以下重量份的原料：焦磷酸型钛酸酯偶联剂13份、活性炭5份、聚酰胺纤维31份、改性磷石膏16份、改性硅灰石粉14份。
一种环保混凝土添加剂及其制备方法，包括以下步骤：
1)将硅灰石粉分散于乙醇中，再加入硅烷偶联剂KH55，在40-60℃下搅拌反应3-5小时，后离心，置于真空干燥箱70-80℃下烘15-18小时，得到改性硅灰石粉，备用；将硫酸铝和硅酸镁铝按照1：1-1.5的重量比制成改性剂，将改性剂加至水中，混合，得混合液；将混合液均匀喷洒至磷石膏中，陈化反应20h，烘干，得改性磷石膏，备用；
2)按照重量份取以下原料：焦磷酸型钛酸酯偶联剂10-18份、活性炭3-6份、聚酰胺纤维25-35份、改性磷石膏10-20份、改性硅灰石粉10-20份；
3)将焦磷酸型钛酸酯偶联剂、活性炭、聚酰胺纤维、改性磷石膏和改性硅灰石粉按比例搅拌混合均匀，然后干燥，加入球磨机粉磨15-25分钟后出料；
4)按计量加入聚酰胺纤维，混合均匀，装袋。
作为本发明的进一步方案：步骤3)中，所述焦磷酸型钛酸酯偶联剂、活性炭、聚酰胺纤维、改性磷石膏和改性硅灰石粉按比例在40～55℃条件下搅拌3～5h。
本发明的机理：采用的焦磷酸型钛酸酯偶联剂能够填充混凝土界面上的微空隙，可增强界面间的结合力，吸收部分混凝土成型过程中的水热化；采用的活性碳能够中和KO2、NaO2的生成，激活水泥、粉煤灰与骨料的活性，使其之间的亲和性加强，从而在搅拌过程中能结合的很好，确保胶凝物在施工振捣过程中不与骨料离析，提高混凝土的自密性；采用改性磷石膏和改性硅灰石粉，可进一步增强混凝土活性，提高混凝土的自密性，自填充，混凝土成型时因内部气体产生的毛细孔隙，提高混凝土后期的抗碳化性能；采用的聚酰胺纤维，增强限制混凝土因各种应力造成的裂缝的产生，在整体成型混凝土中形成一完整的软结构网状结构体系，且通过纤维将水化热传递出去，提高因气候温度变化混凝土抗温差变化的能力；同时使用磷石膏，一方面实现了磷石膏的无害化利用，解决了环境污染问题，另一方面节约资源，变废为宝，降低生产成本，具有良好的经济和社会效益；硅灰石粉的改性能够提高了混凝土的减水效率、流动性，减少了坍落损失和表面收缩和裂缝，提高混凝土了抗渗性和耐久性，全面提高混凝土的综合性能。
本发明实施例提供的环保混凝土添加剂通过添加焦磷酸型钛酸酯偶联剂、活性炭、聚酰胺纤维、改性磷石膏和改性硅灰石粉，利用各组分的相互协同作用，大大增强了混凝土的抗压强度、抗渗等级、耐磨性、透水性，可显著改善透水混凝土中集料间的粘结性能，减少混凝土离析和泌水，在保证透水性能的基础上，显著提高透水混凝土强度和耐磨性能，确保工程的施工质量；同时使用实现了磷石膏的无害化利用，解决了环境污染问题，另一方面节约资源，变废为宝，降低生产成本，具有良好的经济和社会效益。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合具体实施例对本发明的环保混凝土添加剂的技术效果做进一步的说明，但这些实施例所提及的具体实施方法只是对本发明的技术方案进行的列举解释，并非限制本发明的实施范围，凡是依据上述原理，在本发明基础上的改进、替代，都应在本发明的保护范围之内。
实施例1
按照质量比5:10:0.02取硅灰石粉、乙醇、硅烷偶联剂KH55，将硅灰石粉分散于乙醇中，再加入硅烷偶联剂KH55，在40℃下搅拌反应5小时，后离心，置于真空干燥箱80℃下烘15小时，得到改性硅灰石粉，备用；将硫酸铝和硅酸镁铝按照1：1的重量比制成改性剂，按照质量比10:1:3取磷石膏、改性剂和水，将改性剂加至水中，混合，得混合液；将混合液均匀喷洒至磷石膏中，陈化反应20h，烘干，得改性磷石膏，备用；按照重量份取以下原料：焦磷酸型钛酸酯偶联剂10-18份、活性炭3-6份、聚酰胺纤维25-35份、改性磷石膏10-20份、改性硅灰石粉10-20份；将焦磷酸型钛酸酯偶联剂、活性炭、聚酰胺纤维、改性磷石膏和改性硅灰石粉按比例在40℃条件下搅拌5至混合均匀，然后干燥，加入球磨机粉磨25分钟后出料；按计量加入聚酰胺纤维，混合均匀，装袋。
实施例2
按照质量比5:10:0.02取硅灰石粉、乙醇、硅烷偶联剂KH55，将硅灰石粉分散于乙醇中，再加入硅烷偶联剂KH55，在60℃下搅拌反应3小时，后离心，置于真空干燥箱70℃下烘18小时，得到改性硅灰石粉，备用；将硫酸铝和硅酸镁铝按照1：1的重量比制成改性剂，按照质量比10:1:3取磷石膏、改性剂和水，将改性剂加至水中，混合，得混合液；将混合液均匀喷洒至磷石膏中，陈化反应20h，烘干，得改性磷石膏，备用；按照重量份取以下原料：焦磷酸型钛酸酯偶联剂10-18份、活性炭3-6份、聚酰胺纤维25-35份、改性磷石膏10-20份、改性硅灰石粉10-20份；将焦磷酸型钛酸酯偶联剂、活性炭、聚酰胺纤维、改性磷石膏和改性硅灰石粉按比例在55℃条件下搅拌3至混合均匀，然后干燥，加入球磨机粉磨15分钟后出料；按计量加入聚酰胺纤维，混合均匀，装袋。
实施例3
按照质量比5:10:0.02取硅灰石粉、乙醇、硅烷偶联剂KH55，将硅灰石粉分散于乙醇中，再加入硅烷偶联剂KH55，在50℃下搅拌反应4小时，后离心，置于真空干燥箱70℃下烘17小时，得到改性硅灰石粉，备用；将硫酸铝和硅酸镁铝按照1：1的重量比制成改性剂，按照质量比10:1:3取磷石膏、改性剂和水，将改性剂加至水中，混合，得混合液；将混合液均匀喷洒至磷石膏中，陈化反应20h，烘干，得改性磷石膏，备用；按照重量份取以下原料：焦磷酸型钛酸酯偶联剂12-17份、活性炭4-6份、聚酰胺纤维27-34份、改性磷石膏12-19份、改性硅灰石粉11-18份；将焦磷酸型钛酸酯偶联剂、活性炭、聚酰胺纤维、改性磷石膏和改性硅灰石粉按比例在50℃条件下搅拌4至混合均匀，然后干燥，加入球磨机粉磨20分钟后出料；按计量加入聚酰胺纤维，混合均匀，装袋。
实施例4
按照质量比5:10:0.02取硅灰石粉、乙醇、硅烷偶联剂KH55，将硅灰石粉分散于乙醇中，再加入硅烷偶联剂KH55，在50℃下搅拌反应4小时，后离心，置于真空干燥箱70℃下烘17小时，得到改性硅灰石粉，备用；将硫酸铝和硅酸镁铝按照1：1的重量比制成改性剂，按照质量比10:1:3取磷石膏、改性剂和水，将改性剂加至水中，混合，得混合液；将混合液均匀喷洒至磷石膏中，陈化反应20h，烘干，得改性磷石膏，备用；按照重量份取以下原料：焦磷酸型钛酸酯偶联剂12-17份、活性炭4-6份、聚酰胺纤维27-34份、改性磷石膏12-19份、改性硅灰石粉11-18份；将焦磷酸型钛酸酯偶联剂、活性炭、聚酰胺纤维、改性磷石膏和改性硅灰石粉按比例在50℃条件下搅拌4至混合均匀，然后干燥，加入球磨机粉磨20分钟后出料；按计量加入聚酰胺纤维，混合均匀，装袋。
实施例5
按照质量比5:10:0.02取硅灰石粉、乙醇、硅烷偶联剂KH55，将硅灰石粉分散于乙醇中，再加入硅烷偶联剂KH55，在50℃下搅拌反应4小时，后离心，置于真空干燥箱70℃下烘17小时，得到改性硅灰石粉，备用；将硫酸铝和硅酸镁铝按照1：1的重量比制成改性剂，按照质量比10:1:3取磷石膏、改性剂和水，将改性剂加至水中，混合，得混合液；将混合液均匀喷洒至磷石膏中，陈化反应20h，烘干，得改性磷石膏，备用；按照重量份取以下原料：焦磷酸型钛酸酯偶联剂13-15份、活性炭4-5份、聚酰胺纤维29-32份、改性磷石膏14-16份、改性硅灰石粉14-16份；将焦磷酸型钛酸酯偶联剂、活性炭、聚酰胺纤维、改性磷石膏和改性硅灰石粉按比例在50℃条件下搅拌4至混合均匀，然后干燥，加入球磨机粉磨20分钟后出料；按计量加入聚酰胺纤维，混合均匀，装袋。
实施例6
按照质量比5:10:0.02取硅灰石粉、乙醇、硅烷偶联剂KH55，将硅灰石粉分散于乙醇中，再加入硅烷偶联剂KH55，在50℃下搅拌反应4小时，后离心，置于真空干燥箱70℃下烘17小时，得到改性硅灰石粉，备用；将硫酸铝和硅酸镁铝按照1：1的重量比制成改性剂，按照质量比10:1:3取磷石膏、改性剂和水，将改性剂加至水中，混合，得混合液；将混合液均匀喷洒至磷石膏中，陈化反应20h，烘干，得改性磷石膏，备用；按照重量份取以下原料：焦磷酸型钛酸酯偶联剂13-15份、活性炭4-5份、聚酰胺纤维29-32份、改性磷石膏14-16份、改性硅灰石粉14-16份；将焦磷酸型钛酸酯偶联剂、活性炭、聚酰胺纤维、改性磷石膏和改性硅灰石粉按比例在50℃条件下搅拌4至混合均匀，然后干燥，加入球磨机粉磨20分钟后出料；按计量加入聚酰胺纤维，混合均匀，装袋。
实施例7
按照质量比5:10:0.02取硅灰石粉、乙醇、硅烷偶联剂KH55，将硅灰石粉分散于乙醇中，再加入硅烷偶联剂KH55，在50℃下搅拌反应4小时，后离心，置于真空干燥箱70℃下烘17小时，得到改性硅灰石粉，备用；将硫酸铝和硅酸镁铝按照1：1的重量比制成改性剂，按照质量比10:1:3取磷石膏、改性剂和水，将改性剂加至水中，混合，得混合液；将混合液均匀喷洒至磷石膏中，陈化反应20h，烘干，得改性磷石膏，备用；按照重量份取以下原料：焦磷酸型钛酸酯偶联剂13份、活性炭5份、聚酰胺纤维31份、改性磷石膏16份、改性硅灰石粉14份；将焦磷酸型钛酸酯偶联剂、活性炭、聚酰胺纤维、改性磷石膏和改性硅灰石粉按比例在50℃条件下搅拌4至混合均匀，然后干燥，加入球磨机粉磨20分钟后出料；按计量加入聚酰胺纤维，混合均匀，装袋。
对比例1
按照质量比5:10:0.02取硅灰石粉、乙醇、硅烷偶联剂KH55，将硅灰石粉分散于乙醇中，再加入硅烷偶联剂KH55，在50℃下搅拌反应4小时，后离心，置于真空干燥箱70℃下烘17小时，得到改性硅灰石粉，备用；将硫酸铝和硅酸镁铝按照1：1的重量比制成改性剂，按照质量比10:1:3取磷石膏、改性剂和水，将改性剂加至水中，混合，得混合液；将混合液均匀喷洒至磷石膏中，陈化反应20h，烘干，得改性磷石膏，备用；按照重量份取以下原料：活性炭5份、聚酰胺纤维31份、改性磷石膏16份、改性硅灰石粉14份；将活性炭、聚酰胺纤维、改性磷石膏和改性硅灰石粉按比例在50℃条件下搅拌4至混合均匀，然后干燥，加入球磨机粉磨20分钟后出料；按计量加入聚酰胺纤维，混合均匀，装袋。
对比例2
按照重量份取以下原料：焦磷酸型钛酸酯偶联剂13份、活性炭5份、聚酰胺纤维31份、磷石膏16份、硅灰石粉14份；将焦磷酸型钛酸酯偶联剂、活性炭、聚酰胺纤维、改性磷石膏和改性硅灰石粉按比例在50℃条件下搅拌4至混合均匀，然后干燥，加入球磨机粉磨20分钟后出料；按计量加入聚酰胺纤维，混合均匀，装袋。
对比例3
市售传统混凝土添加剂。
实验例1
将实施例1-7以及对比例1-3的混凝土添加剂添加到混凝土中进行测试，测试结果见表1，透水系数、磨坑长度性能测试方法：参照CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》进行。其他性能测试方法参考JG/T223—2007进行，添加剂添加比例0.1:100。
表1
本发明实施例1-7所制得的添加剂加入混凝土中与对比例3相比，大大增强了混凝土的抗压强度、抗渗等级、耐磨性、透水性，可显著改善透水混凝土中集料间的粘结性能，减少混凝土离析和泌水，在保证透水性能的基础上，显著提高透水混凝土强度和耐磨性能，确保工程的施工质量，且以实施例7的效果最佳；通过与对比例1-2相比，焦磷酸型钛酸酯偶联剂的添加以及磷石膏和硅灰石粉的改性进一步提高了添加剂的性能，采用的焦磷酸型钛酸酯偶联剂能够填充混凝土界面上的微空隙，可增强界面间的结合力，吸收部分混凝土成型过程中的水热化；采用的活性碳能够中和KO2、NaO2的生成，激活水泥、粉煤灰与骨料的活性，使其之间的亲和性加强，从而在搅拌过程中能结合的很好，确保胶凝物在施工振捣过程中不与骨料离析，提高混凝土的自密性；采用改性磷石膏和改性硅灰石粉，可进一步增强混凝土活性，提高混凝土的自密性，自填充，混凝土成型时因内部气体产生的毛细孔隙，提高混凝土后期的抗碳化性能；采用的聚酰胺纤维，增强限制混凝土因各种应力造成的裂缝的产生，在整体成型混凝土中形成一完整的软结构网状结构体系，且通过纤维将水化热传递出去，提高因气候温度变化混凝土抗温差变化的能力；同时使用磷石膏，一方面实现了磷石膏的无害化利用，解决了环境污染问题，另一方面节约资源，变废为宝，降低生产成本，具有良好的经济和社会效益；硅灰石粉的改性能够提高了混凝土的减水效率、流动性，减少了坍落损失和表面收缩和裂缝，提高混凝土了抗渗性和耐久性，全面提高混凝土的综合性能。
综上，本发明实施例提供的环保混凝土添加剂通过添加焦磷酸型钛酸酯偶联剂、活性炭、聚酰胺纤维、改性磷石膏和改性硅灰石粉，利用各组分的相互协同作用，大大增强了混凝土的抗压强度、抗渗等级、耐磨性、透水性，可显著改善透水混凝土中集料间的粘结性能，减少混凝土离析和泌水，在保证透水性能的基础上，显著提高透水混凝土强度和耐磨性能，确保工程的施工质量。
以上所述仅为本发明的较佳对照例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。