專利名稱:膠凝混合料的改進的制作方法
本發(fā)明涉及到含流化劑，即含塑化劑和超塑化劑的膠凝混合料。
塑化劑和超塑化劑均是化學助劑，能有效地應用于砂漿或混凝土，以增加新拌和的而具有同樣水灰比的水泥混合料的流動度，改善其施工性及便于其澆搗成型。換句話說，當水灰比降低時，上述助劑可用作減水劑，以保持混合料原有的施工性，這樣就改善了硬化砂漿或混凝土的所有工藝特性。
根據(jù)美國材料試驗學會(ASTM)標準，就同樣的流動度而言，使用超塑化劑至少可令拌和水減少12%;使用塑化劑能夠使拌和水至少減少5%。在生產(chǎn)新拌的混凝土或砂漿混合料時，可將上述助劑加入到拌和水中;或在水泥生產(chǎn)中，將這些助劑加入到水泥中去，使這些助劑在干硬性水泥中呈干態(tài)。
令人驚奇的發(fā)現(xiàn)是，如果水泥在拌和前經(jīng)濕法處理，那么塑化劑和塑化劑的流化作用或保水效果就會增強。
因此，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)膠凝混合料的方法，包括在至少有一種選自于塑化劑或超塑化劑的助劑存在的情況下，將水硬性膠結料、集料和水進行拌和的步驟，其特征在于攪拌步驟前，用水處理水硬性膠結料，使其保持重量百分比為0.1至10的水份。
較佳的膠凝混合料為砂漿和混凝土。水硬性膠結料可以是硅酸鹽水泥、礬土(高鋁)水泥或混合水泥，例如火山灰質水泥、礦渣水泥，或其他類型的水泥，其中以硅酸鹽水泥為佳。更佳的水硬性膠結料是一種由粉磨熟料、硫酸鈣以及從燒煤發(fā)電站產(chǎn)生的底灰所制成的火山灰質水泥。較佳的方法是，粉磨前，將冷卻于水中而含水量一般為20-30(重量百分比)的底灰，脫水成含水量小于12(重量百分比)，更佳的是含水4-7(重量百分比)。底灰中最好含重量百分比大于1的未燃盡的碳，以及含重量百分比小于1的硫酸鹽。
合適的塑化劑包括基于葡糖酸鹽、木素磺酸鹽和羥基化聚合物的產(chǎn)物;合適的超塑化劑包括基于萘磺酸鹽或密胺磺酸鹽和甲醛、聚苯乙烯磺酸鹽和羥基丙烯酸鹽的縮聚產(chǎn)物。較佳的是混合料至少含有一種超塑化劑;更佳的是，含有一種基于β-萘磺酸鹽的縮聚物，尤其是以其鈣鹽為好。
水泥工藝中其他常用的附加劑，如促凝劑、緩凝劑、加氣劑、防凍劑、及著色劑等，也可以在按本發(fā)明所制備的膠凝混合料中使用。
可將流化劑(塑化劑或超塑化劑)與拌和水一起加入到混合料中，或者在拌和前將流化劑加到濕化的水泥中。本發(fā)明進一步提供了一種水硬性膠結料，它至少含一種選自塑化劑和塑化劑的助劑，并含有重量百分化為0.1至10的吸附水份。較佳的是，以水泥重量計，水泥中的流化劑量為0.1至1(干重量百分比);流化劑量為0.2至0.5(干重量百分比)則更佳。
在加入流化劑前，可先將這種水硬性膠結料濕化;或可將已含流化劑的水硬性膠結料濕化。換言之，可用流化劑的水溶液將膠結料濕化。因此，濕化和加入流化劑可以是同時進行的。
更佳的是，在粉磨步驟后，以液態(tài)、懸浮態(tài)或汽態(tài)的形式，使水泥經(jīng)過水處理，以便使水份以水泥重量的0.1-10%的一定量(其中較佳的為0.5-5%，更佳的為0.5-2%)被水泥均勻吸收，即實現(xiàn)對水硬性膠結料或水泥的濕化。這些重量百分比表示水泥所吸收的水份的重量，而不是其實際應用的重量。如果緊接著粉磨過程之后，或在粉磨過程結束的一段時間后，將水以細液霧態(tài)加入到水泥中，則濕化效果最好。
進行濕化處理所用的合適的裝置如圖1所示。水泥通過輸送管2而導入錐形管3之后進入容器1。一直徑比管2小的輸送管4通向噴咀5。通過噴咀5吸送水或流化劑的水溶液。通過容器的篩板6吹入氣流，這樣就將濕化的水泥拌和，并且通過排放管7將其送出。
已知在粉磨階段可用流化劑的水溶液噴射水泥，就可獲得含流化劑的干硬性水泥，這正如美國專利2，141，571號和3，856，542號中所敘述的。然而，正如這些專利所述，當這類水泥置于一定溫度時，水份便迅速蒸發(fā)，使干流化劑沉積在水泥顆粒上，而未能增加最終產(chǎn)品的含水量。
在粉磨過程中，可根據(jù)一定的量或在一定溫度下加水濕化，使最終的產(chǎn)品水泥存在若干水份，即能實現(xiàn)本發(fā)明的方法。但是，由于很難控制吸收水份的數(shù)量，因此最好還是在粉磨之后再進行水泥濕化。
濕化后水泥中的最佳的含水量，取決于水泥的化學組分和細度。例如，細磨的水泥就較之粗磨的水泥一般需要更多的水份。
水份主要吸附于水泥顆粒的表面，以水合礦物鈣礬石(3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O)和/或單硫酸鹽(3CaO·Al2O3·CaSO4·16H2O)形式存在;而其存在數(shù)量可用示差掃描量熱法(DSC)、示差熱重量法(DTG)或示差熱分析法(DTA)測出。圖2表示了從兩批水泥試樣進行示差掃描量熱法測定所得出的掃描記錄圖。這兩批水泥試樣均含干重量百分比為0.4的超塑化劑，但其中一批試樣未經(jīng)過水處理，由虛線曲線表示;另一批試樣則已經(jīng)過重量百分比為1的水處理，由實線曲線表示。從經(jīng)過水處理的試樣掃描可清楚看到，由于鈣礬石(峰值a)及單硫酸鹽(峰值b)中水份的流失分別產(chǎn)生的峰值。峰值(c)則是由于水份從石膏中流失而產(chǎn)生的。
根據(jù)本發(fā)明所制備的膠凝混合料，可以將混合料的施工性和生成的硬化混凝土或砂漿(例如混凝土制成品)的強度特性很好地結合起來。由于普遍認為水泥吸水是一種不希望出現(xiàn)的現(xiàn)象，它對生成的混凝土的強度具有消極的影響[例如見S.斯普朗(Sprung)在《水泥、石灰、石膏》(“Zement-Kalk-Gips”)，1974年，第5期，259-267頁上發(fā)表的“粉磨環(huán)境對水泥凝固及強度的影響”(“Einfluss der Mühlenatmosphoere auf das Erstarren und die Festigkeit von Zememt”)一文，以及由威斯巴登及柏林建筑出版有限公司(Bauverlag GmbH，Wiesbaden and Berlin)出版的W.H.哈達(Hada)著的《水泥數(shù)據(jù)手冊》(“Cement data-book”)，第155頁，注釋]，因此，本發(fā)明的結果是令人意想不到的。
下面的實施例(其中所有的份數(shù)、比率及百分數(shù)，均以重量計)將說明本發(fā)明。
實施例1制備了六批砂漿，每批含1份高強度硅酸鹽水泥，3份砂，水灰比為0.45。砂漿中以水泥重量計，每批含干重為0.4%(40%水溶液的1%)的超塑化劑，它是基于β-萘磺酸鹽和甲醛縮聚產(chǎn)物的鈣鹽。從三種不同的商品用高強度硅酸鹽水泥中的每一種各制備了兩批砂漿混合料。每次，由通常供應的水泥制備了一批混合料;而由經(jīng)1%的水處理的水泥制備了另一批混合料。按意大利國家標準(UNI)7044，通過流動桌試驗測定每批砂漿新拌混合料的流動度。并經(jīng)1天、7天和28天后，測定其抗壓強度。表1表示了三種不同水泥的平均值。
表1水泥 流動度% 抗壓強度(兆帕斯卡)(MPa)1天 7天 28天未經(jīng)處理 120 303 515 632經(jīng)用1%的水處理 160 301 536 643
按本發(fā)明，在有超塑化劑存在的情況下，由經(jīng)過處理的水泥而制備的砂漿，比較由未經(jīng)處理的水泥而制備的砂漿，具有更高的流動度。并且，前者的抗壓強度等于或稍大于后者。
實施例2制備了兩批砂漿，其組分及比例與例1相同。但這次不是分別地加入超塑化劑，而是采用了這樣一種水泥事前在這種水泥的生產(chǎn)過程中已經(jīng)加入30.4%的相同的超塑化劑。兩批砂漿中，其中一批所使用的是通常供應的水泥;另一批砂漿則采用了經(jīng)過1%的水處理的水泥。這兩批砂漿的抗壓強度及流動桌試驗測定結果如表2所示。
表2水泥 經(jīng)水處理(1%) 流動度(%) 抗壓強度(兆帕斯卡)(MPa)(UNI7044) 1天 7天 28天1 否 120 38.9 60.8 73.12 是 155 40.6 67.8 77.5如同例1，試驗結果表明流動性有了相當大的改善，并且抗壓強度也有所提高。
實施例3制備了四批砂漿，每批含1份高強度硅酸鹽水泥，3份砂，水灰比為0.50。拌和前，先用0.5%的水對其中兩批砂漿的水泥進行了處理。每批砂漿含以水泥重量計，干重為0.1%(50%水溶液的0.2%)的塑化助劑。這種塑化助劑可以是木素磺酸鈣鹽，也可以是葡糖酸鈉鹽?；旌狭系牧鲃幼涝囼灉y定結果如表3所示。
表3
水泥處理 助劑 流動度(%)未經(jīng)處理 木素磺酸鈣鹽 60用0.5的水處理 木素磺酸鈣鹽 80未經(jīng)處理 葡糖酸鈉鹽 73用0.5%的水處理 葡糖酸鈉鹽 95實施例4制備了八批砂漿，每批含1份高強度硅酸鹽水泥，3份砂和以水泥重量計干重為0.48%(40%水溶液的1.2%)的用于例1的超塑化助劑。用于其中七批砂漿中的水泥，在其制備過程中已經(jīng)過0.05%至10%的水濕化。將用于拌和砂漿的水的數(shù)量調整到使水泥中存在一定水份，以便在所有的情況下總水灰比為0.45。生成的砂漿的流動度如表4所示。
表4砂漿編號 水泥濕化(%水) 混合料水灰比 流動度(%)1 0 0.4500 952 0.05 0.4495 1053 0.10 0.4490 1104 0.50 0.4450 1255 1.00 0.4400 1326 3.00 0.4200 1327 5.00 0.4000 1258 10.00 0.3500 100
顯然，即使把濕化水視為拌和水的一部分，按本發(fā)明所制備的2-8號砂漿仍然比對照1號砂漿具有更高的流動度?？梢钥闯?，用0.5-5%的水對水泥進行濕化，產(chǎn)生了特別好的效果。
實施例5制備了六批砂漿，每批含1份水泥，3份砂和用于例1的以水泥重量計干重為0.48%(40%水溶液的1.2%)的超塑化助劑，總水灰比為0.45。采用了四種不同類型的水泥a)火山灰質水泥(帶天然火山灰)b)礦渣水泥c)火山灰質水泥(帶粉煤灰)d)火山灰質水泥(帶底灰)底灰原含水份為25%，將底灰脫水至含水量為5%。
對上述四種水泥，分別按通常供應的水泥和經(jīng)過1%的水濕化的水泥兩種形式來使用。流動度試驗結果如表5所示。
表5砂漿編號 水泥類型 水泥處理 流動度(%)1 天然火山灰 未經(jīng)處理 902 天然火山灰 經(jīng)1%的水處理 1103 礦渣 未經(jīng)處理 1074 礦渣 經(jīng)1%的水處理 1255 粉煤灰火山灰 未經(jīng)處理 656 粉煤灰火山灰 經(jīng)1%的水處理 857 底灰火山灰 未經(jīng)處理 1208 底灰火山灰 經(jīng)1%的水處理 170
顯然，除了硅酸鹽水泥外，其他類型水泥的流動性也都有了提高。
實施例6制備了四批砂漿，每批含1份高強度硅酸鹽水泥，3份砂，總水灰比為0.45。每批含0.4%(40%水溶液的1%)如例1的超塑化劑，但分別在不同階段將其加入，如下所述1)將超塑化劑加入拌和水中。水泥未經(jīng)濕化。
2)在粉磨過程中加入超塑化劑。干硬性水泥+超塑化劑未經(jīng)濕化。
3)用1%的40%超塑化劑溶液將粉磨后的水泥濕化。
4)用2%的溶液將粉磨后的水泥濕化。這種溶液是通過將40%超塑化劑溶液同相同體積的水混合而得到的。
由此砂漿3)和4)為按本發(fā)明方法所制備，而砂漿1)和2)為對照物。
表6表示了所生成各砂漿的流動性。
表6砂漿編號 超塑化劑的加入方式 水處理(%) 流動度(%)1 至拌和水 - 1102 在粉磨過程中 - 1053 粉磨后 0.6 1204 粉磨后 1.6 125實施例7用硅酸鹽水泥制備了兩批混凝土。在水泥廠的粉磨過程中，已經(jīng)用干重為0.4%(40%水溶液的1%)如例一所用的超塑化劑對上述硅酸鹽水泥進行了處理。其中一種情況是，使用了通常供應的水泥;另一種情況是使了經(jīng)1%的水濕化處理過的水泥。兩批混凝土混合料均含400公斤/米3的水泥;所含集料及其數(shù)量也相同(最大粒徑為20毫米)。將上述混合料同水拌和至相同的稠度[220毫米+/-10毫米坍落度(slump)]。
表7表示，為產(chǎn)生上述坍落度所需的含水量以及生成的混凝土的抗壓強度。
表7試驗編號 按本發(fā)明 水灰比 坍落度 抗壓強度所進行的 (毫米) (兆帕斯卡)(MPa)處理1天 2天 28天1 未經(jīng)處理 0.45 220 37.0 62.5 72.52 未經(jīng)處理 0.41 225 46.5 74.0 82.0可以看出，按本發(fā)明方法對所用的水泥進行處理，就可加強超塑化劑的減水效果。
權利要求
1.一種生產(chǎn)膠凝混合料的方法，包括在至少有一種選自于塑化劑或超塑化劑的助劑存在的情況下，將水硬性膠結料、集料以及水拌和的步驟，其特征在于拌和步驟前，先用水處理水硬性膠結料，使其保持重量百分比為0.1至10的水分。
2.按權利要求
1所述的方法，其中將塑化劑或超塑化劑加入到拌和水中。
3.按權利要求
1所述的方法，其中在拌和前，塑化劑或超塑化劑存在于干水硬性膠結料中。
4.按權利要求
1所述的方法，其中用水處理的步驟是在水硬性膠結料粉磨后進行的。
5.按權利要求
1所述的方法，其中在拌和步驟前，用塑化劑或超塑化劑的水溶液處理水硬性膠結料。
6.按前述權利要求
中的任一項所述的方法，其中超塑化劑是一種磺化的芳香族化合物的甲醛縮聚物。
7.按權利要求
6所述的方法，其中超塑化劑是一種β-萘磺酸/甲醛縮聚物的鈣鹽。
8.一種水硬性膠結料，其中含有至少一種選自于塑化劑和超塑化劑的助劑，并含有重量百分比為0.1至10的水。
9.按權利要求
8所述的水硬性膠結料，其中含有重量百分比為0.5至5的水。
10.按權利要求
9所述的水硬性膠結料，其中含重量百分比為0.5至2的水。
11.一種水硬性膠結料，至少含有一種選自于塑化劑和超塑化劑的助劑，并且在對應的鈣礬石及單硫酸鹽的示差掃描量熱分析掃描記錄圖上呈現(xiàn)出峰值。
12.按權利要求
8至11中任一項所述的水硬性膠結料，含重量百分比為0.2至0.5的一種磺化芳香化合物的甲醛縮聚物的超塑化劑。
13.按權利要求
8至12中任一項所述的水硬性膠結料，它是基于硅酸鹽水泥的。
14.按權利要求
8至12中任一項所述的水硬性膠結料，它是基于火山灰質水泥的，而火山灰質水泥是通過粉磨熟料、硫酸鈣以及已被脫水到含水量小于12%的底灰而獲得的。
15.按權利要求
1所述的方法制備的膠凝混合料。
16.按權利要求
15所述的膠凝混合料是一種砂漿。
17.按權利要求
15所述的膠凝混合料是一種混凝土。
18.一種成型的混凝品制品，它是由按照權利要求
17所述的混合料硬化后而制得。
專利摘要
在拌和步驟前，用水對水泥進行處理，使其保持重量百分比為0.1至10的水分，就能提高水泥中塑化劑和超塑化劑的流化作用及保水效果。
文檔編號C04B7/51GK86107644SQ86107644
公開日1987年5月27日 申請日期1986年11月7日
發(fā)明者斯特凡諾·比亞吉尼, 馬里奧·科萊帕爾迪 申請人:現(xiàn)代高級水泥公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan