一种抗泛碱的高掺量钢渣地聚物砂浆及制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115925336A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211492427.9(22)申请日2022.11.25(71)申请人河北工业大学地址300130天津市红桥区丁字沽光荣道8号河北工业大学东院330#(72)发明人张默何猛臧涌泉(74)专利代理机构天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)12210专利代理师付长杰(51)Int.Cl.C04B28/00(2006.01)C04B20/02(2006.01)C04B111/20(2006.01)C04B14/06(2006.01)权利要求书2页说明书6页(54)发明名称一种抗泛碱的高掺量钢渣地聚物砂浆及制备方法(57)摘要本发明为一种抗泛碱的高掺量钢渣地聚物砂浆及制备方法，该地聚物砂浆包括胶凝材料和硅烷改性纳米二氧化硅，硅烷改性纳米二氧化硅的加入量占胶凝材料总质量的1％‑5％，胶凝材料为钢渣、粉煤灰、粒化高炉矿渣构成，胶凝材料中钢渣的质量占比为10‑40％；所述硅烷改性纳米二氧化硅具有疏水性。用改性纳米二氧化硅为KH‑570改性，经改性后纳米二氧化硅获得防水性能和较低表面能，不再需要超声分散即可直接干混应用于地聚物砂浆中获得良好的分散性能，28天抗压强度最高可提升35％。CN115925336ACN115925336A权利要求书1/2页1.一种抗泛碱的高掺量钢渣地聚物砂浆，该地聚物砂浆包括胶凝材料和硅烷改性纳米二氧化硅，硅烷改性纳米二氧化硅的加入量占胶凝材料总质量的1％‑5％，胶凝材料为钢渣、粉煤灰、粒化高炉矿渣构成，胶凝材料中钢渣的质量占比为10‑40％；所述硅烷改性纳米二氧化硅具有疏水性。2.根据权利要求1所述的抗泛碱的高掺量钢渣地聚物砂浆，其特征在于，所述硅烷改性纳米二氧化硅是由KH‑570硅烷偶联剂对纳米二氧化硅表面改性得到。3.根据权利要求1所述的抗泛碱的高掺量钢渣地聚物砂浆，其特征在于，所述地聚物砂浆的各组分和重量份数为：钢渣10～40份；粉煤灰30～50份；粒化高炉矿渣35～65份；无水硅酸钠6～12份；砂100～200份；水37～44份；硅烷改性纳米二氧化硅1～5份。4.根据权利要求1所述的抗泛碱的高掺量钢渣地聚物砂浆，其特征在于，所述地聚物砂浆的各组分和重量份数为：钢渣20‑30份；粉煤灰30份；粒化高炉矿渣50份；无水硅酸钠8份；砂150份；水41份；硅烷改性纳米二氧化硅1～3份。5.根据权利要求1‑4任一所述的抗泛碱的高掺量钢渣地聚物砂浆，其特征在于，用所述抗泛碱的高掺量钢渣地聚物砂浆制作抗泛碱实验的测试试样，用于进行抗泛碱性能测试：成型直径36mm、高70mm的圆柱体和20mm×20mm×20mm立方体，放入封闭密封袋中3d养护；养护结束后圆柱体放置在透水石上进行加速泛碱处理，立方体放置在室温中养护至28d用浸出溶液Na+浓度评估测试碱离子浸出性能；加速泛碱处理方式为：将直径36mm、高70mm圆柱体试件放置在与水面平齐的透水石上，通过加速试样内部的水分迁移促使未反应或弱结合的游离碱浸出至试样表面形成泛碱，养护温度和湿度为23±3℃/50％±10％RH；通过目视观察试样加速泛碱情况下的泛碱程度，每天补充水并拍照记录泛碱情况，持续观察28d天，其中泛碱程度强表示泛碱严重，试样整体出现明显的白色结晶物状态；泛碱程度中指仅在试样底部靠近水的区域肉眼明显能看到有白色结晶物的状态；泛碱程度弱指表面有轻微泛白，但无明显结晶体的状态；浸出溶液Na+浓度评估：将试样浸泡在液固比为50：1的去离子水中3d，使试样内部游离碱浸出到溶液中，通过测定浸出溶液中Na+浓度对材料的碱浸程度和泛碱程度进行定量评估；所述抗泛碱的高掺量钢渣地聚物砂浆浸出溶液Na+浓度均在10mg/L以下，泛碱程度表现2CN115925336A权利要求书2/2页为中或弱，且28d抗压强度在50MPa以上。6.根据权利要求1所述的抗泛碱的高掺量钢渣地聚物砂浆，其特征在于，所述抗泛碱的高掺量钢渣地聚物砂浆所应用场景为建筑外墙，所用钢渣含有大量Ca2SiO4、Ca3SiO5以及Ca2Fe2O5相，CaO含量大于35％，通过掺入疏水性纳米二氧化硅消耗游离碱性氧化物形成胶凝材料提高基体的密实度，阻碍游离碱的扩散；并且纳米二氧化硅表面接枝的疏水性官能团能够增加材料的整体疏水性能，进一步降低泛碱程度，实现了大量掺入钢渣情况下获得高强度下的抗泛碱性能优异的地聚物砂浆的目的。7.一种权利要求3或4所述的抗泛碱的高掺量钢渣地聚物砂浆的制备方法，其特征在于，该制备方法的过程是：将钢渣、粉煤灰、粒化高炉矿渣、无水硅酸钠、硅烷改性纳米二氧化硅和砂置于搅拌机内混合搅拌2～6min，获得高掺量钢渣地聚物干混料；将全部水均匀、连续的加入到搅拌均匀的地