用于粉煤灰混凝土的牺牲剂制造技术

一种在空气夹带条件下生产含有以粉煤灰作为水泥质组分之一的水泥质混合物的方法。该方法包括形成含水、水泥、粉煤灰、非必须的其它水泥质材料、骨料、常规化学掺混物和空气夹带剂的混合物，并搅拌该混合物以在其中夹带空气。此外，在该混合物中还包括至少一种牺牲剂。该牺牲剂为一种材料或多种材料的混合物，所述的材料不要求起到空气夹带剂的作用，但优先与粉煤灰的组分相互作用，这些组分否则将抵消、抑制或降低空气夹带剂的活性。本发明专利技术包括由该方法得到的水泥质混合物和硬化的混凝土，用牺牲剂处理的粉煤灰，或空气夹带剂／牺牲剂组合，以及用于挑选合适的牺牲剂的方法。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

Sacrificial agent for fly ash concrete

A method for producing a cementitious mixture containing fly ash as a cement component under air entrainment conditions. The method comprises forming a mixture of hydrous, cement, fly ash, non essential other cement material, aggregate, conventional chemical admixture and air entraining agent, and stirring the mixture to carry air therein. In addition, at least one of the sacrificial agents is also included in the mixture. The sacrificial agent is a mixture of materials or other materials, the materials are not required to air entrainment agent, but the priority and fly ash component interaction, these components will counteract, restrain or reduce air entrainment agent activity. The present invention comprises a cementitious mixture and hardened concrete obtained by the process, a fly ash treated with a sacrificial agent, an air entraining agent / a sacrificial agent, and a method for selecting a suitable sacrificial agent.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在粉煤灰混凝土分和类似的水泥质混合物中牺牲剂的使用，并涉及所得的混合物和组合物。更具体地，本专利技术涉及可降低或消除粉煤灰对新拌混凝土和类似混合物的空气夹带性能的有害影响的牺牲剂。
技术介绍
由于同时受到对混凝土特性的性能规格的更多要求的驱动和增长的环境压力对降低波特兰水泥消耗的要求，波特兰水泥被粉煤灰部分取代正快速增长。粉煤灰可赋予水泥很多有益性能，如改进的流变性、降低的渗透性和提高的后期强度；然而，它对渗出特性(bleed characteristic)、凝固时间和初期强度形成也具有负面影响。这些问题中的大多数可通过调节混合物比例和材料，并通过改变混凝土浇筑和修整施工(finishing practices)而加以控制。然而，当使用特定粉煤灰时遇到的其它挑战性问题并非总是容易解决。使用粉煤灰时遇到的最突出的困难是经常面临混凝土中的空气夹带。加气混凝土从二十世纪三十年代起就在美国使用了。故意将空气夹带入混凝土、灰浆和灌浆(grout)中作为抵抗膨胀力的保护措施，该膨胀力可产生于水泥浆中，与水冻结和转化为冰所导致的体积增加相关。适当分布的微小气泡提供了一种在冻结-融化环境中，减轻内压并确保混凝土耐久性和长期性能的手段。对用于可能暴露于冻结-融化环境中混凝土，足以提供保护性气泡系统的空气体积(体积分数)一般在《建筑规范和标准设计实践)》(Building Codes and Standard Design Parctices)中有详细说明。夹带的空气(entrained air)与截留的空气(entrapped air)(因混合或添加某些化学品而在混凝土体系中产生的空气)不同。夹带的空气提供能够抵抗冻/融循环的气泡系统，而截留空气不能提供对抗这种现象的保护。因为可赋予新拌混合物一些性能，所以也经常故意将空气夹带入混凝土和其它水泥质的体系中。这些性能可包括改进的流动性、粘结性、改进的和易性以及减少泌浆。通过加入空气夹带掺混物(称为空气夹带剂或加气剂)在混凝土、灰浆或浆料混合物中产生气泡系统，该空气夹带掺混物为一类特殊的表面活性剂。当使用粉煤灰时，生产加气混凝土的困难在于，一些粉煤灰对产生足够的空气体积和足够的气泡系统具有破坏性影响。主要影响因素是出现残余碳或含碳物质(以下称为粉煤灰碳)，它可作为粉煤灰中的不连续相被检测到，或可与粉煤灰颗粒紧密结合。其它粉煤灰组分对空气夹带的有害影响也可能发生，并且的确对于含极低量残余碳的粉煤灰有时也遇到空气夹带问题。粉煤灰碳，是煤或其它碳氢化合物不完全燃烧的一种残余物，在很多方面类似于“活性炭”；作为典型的活性炭，粉煤灰碳在含水环境中可吸附有机分子。因此在含有机化学掺混物的水泥浆料中，粉煤灰碳因而可吸附部分掺混物，干扰掺混物的功能和性能。已发现这种吸附过程的后果对于通常仅以非常少的剂量使用的空气夹带掺混物(空气夹带剂)是特别麻烦的。有明显的碳含量(例如＞2wt％)，或有低含量的高反应性碳或其它有害粉煤灰组分存在时，可能会吸附空气夹带剂，干扰气泡的形成和稳定性；这将使获得并保持规定混凝土空气含量非常困难。为将混凝土空气夹带问题降至最低，ASTM准则将粉煤灰碳的含量限制到6wt％以下；其它机构如AASHTO和联邦交通部(State departments oftransportation)有更严格的限制。工业上的经验显示，对于高活性碳(例如高比表面积)，即使碳含量低于1wt％，主要的干扰和问题也仍然会被遇到。此外，最近的研究表明，粉煤灰碳含量(由烧失量(LOI)值测得)提供粉煤灰针对空气夹带性能的主要指标，然而该指标不能可靠地预期粉煤灰对混凝土空气夹带的影响。因此，目前还没有一种方法适合于野外质量控制，并能够可靠预期特定粉煤灰样品相对于具有不同的LOI值、不同来源或不同化学性质的另一粉煤灰样品对空气夹带的影响。在实践中，对预期粉煤灰行为的无能为力导致不稳定的混凝土空气含量，这是目前含粉煤灰混凝土的最重要的问题。粉煤灰的性能变化是重要的，不仅因其对空气夹带和耐冻融条件的潜在影响，还因为其与混凝土强度相关的影响。正如根据用于特殊环境的建筑标准而设计的混凝土，出于对物理性能的要求也提供了工序说明；一个共同的性能要求是抗压强度。夹带空气含量的增加，对于每增加1个百分比的夹带空气会导致抗压强度降低3～6％。显然，导致空气含量不稳定变化的粉煤灰碳的变化，将对混凝土强度具有严重的负面后果。粉煤灰空气夹带问题是自从将近75年前第一次使用粉煤灰以来就被关注并一直在解决的问题。过去10年来，这些问题已由于关于环境释放的法规而进一步恶化了，这些法规强加于燃烧条件，产生具有较高碳含量的粉煤灰。这种情形威胁着可利用的不适合用于混凝土的粉煤灰材料的更大部分日益增加。考虑到这一趋势经济上的影响，有必要开发一种切合实际的矫正方案，该方案允许具有高碳含量(例如高达10wt％)的粉煤灰以最小的麻烦在空气夹带混凝土中使用。粉煤灰混凝土中的空气夹带可能由于未决的法规而变得更加复杂，这些法规将要求公共利益以将目前的Hg释放量降低70～90％。实现Hg降低的一个示范性技术是在燃烧后将活性炭注入烟道气流中，这样挥发性Hg凝结到高表面积的炭颗粒上并与粉煤灰一起丢弃。设计目前的惯例，使得加入的活性炭通常低于粉煤灰质量的1％，但初步试验显示，当将该改性的粉煤灰用于空气夹带混凝土中时是灾难性的。粉煤灰混凝土中的空气夹带问题的起源和其解决的可能方法已成为很多研究的课题。这些研究中的大多数都聚焦于不是通过燃烧法、泡沫浮选法就是用静电分离法来“物理的”消除碳。迄今，提出的粉煤灰处理方法因其内在的限制(例如分离技术在低碳粉煤灰中的效率有限；二次燃烧法最适于非常高的碳含量)或因其相应的成本，而限制了这些方法应用。已提出″化学的″方法来减轻混凝土空气夹带中与碳相关的问题，例如通过开发用于空气夹带剂的另外的专用表面活性剂，如聚氧乙烯山梨糖醇油酸酯(polyoxyethylene-sorbitan oleate)作为空气夹带剂(美国专利4,453,978)。已提出各种其它化学添加剂或粉煤灰化学处理，即·加入无机添加剂，如氧化钙或氧化镁(美国专利4,257,815)；这个专利技术规定利用无机添加剂，该无机添加剂可影响新拌灰浆或混凝土的其它性能如坍落度损失率(rate of slump loss)和凝固时间；·加入C8脂肪酸盐(美国专利5,110,362)；辛酸盐本身是一种表面活性剂，据称它能“稳定夹带的空气并降低空气损失率”(美国专利5,110,362的根据权利要求1)；·使用高聚物蛋白质、聚乙烯醇和皂凝胶(soap gel)的混合物(美国专利5,654,352)；该专利公开通过利用蛋白质和聚乙烯，以及非必要的胶体(例如膨润土)以配制空气夹带掺混物；·用臭氧处理(美国专利6,136,089)；臭氧氧化粉煤灰碳，降低其对表面活性剂的吸附容量，并因此使粉煤灰更适合用于空气夹带系统中。尽管提出的每一方法可具有潜在的优点，但还未发现一种在工业应用中有效接受的方法。原因要么是因为这些方法的复杂性和成本，要么因为这些方法在实际应用中的有限性能。例如，为补偿空气夹带剂表面活性剂的吸附而加入第二种表面活性剂(例如C8脂肪酸盐)的一个明显限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产含粉煤灰的空气夹带水泥质混合物的方法，包括如下步骤：　　　　形成包括水、水泥、粉煤灰和空气夹带剂的水泥质混合物，并将空气夹带入该混合物中；　　　　其中该水泥质混合物中还包括一定量的牺牲剂，所述牺牲剂为一种材料或多种材料的混合物，当其以所述量存在于水泥质混合物中时，至少部分抵消所述粉煤灰的组分对所述空气夹带剂的空气夹带活性的有害影响，以所述量存在的牺牲剂在水泥质混合物中引起低于２％体积的额外的空气夹带。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗素希尔，卡梅尔R乔利库尤尔，莫尼克佩奇，艾欧安斯皮拉特斯，塞康加图，
申请(专利权)人：汉迪化学品有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]