本發(fā)明屬于混凝土生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大摻量粉煤灰高性能混凝土的生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

我國處于發(fā)展中國家，由于大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，粉煤灰的利用比發(fā)達國家高，但是利用率卻低于發(fā)達國家，這主要是由于粉煤灰是工業(yè)副產(chǎn)品，質(zhì)量不夠穩(wěn)定，嚴(yán)重影響了商品混凝土質(zhì)量。

一般認為具有化學(xué)反應(yīng)活性的礦物摻合料能在不惡化水泥石早期力學(xué)性能的情況下，能明顯地改善其后期各種性能。然而實際使用情況卻是，許多礦物摻合料的摻入均在一定程度上劣化了水泥混凝土性能，尤其是早期力學(xué)性能，而且這種情況隨摻量增加到一定程度更會急劇惡化，這樣，通常會導(dǎo)致礦物摻合料摻量的提高困難和施工進度緩慢。

粉煤灰用作水泥混凝土的礦物摻合料，一般均被認為具有一定的潛在活性，細度愈細，其活性亦愈高。在熟料水化產(chǎn)物CH等激發(fā)作用下，璃質(zhì)外殼開裂，使包在內(nèi)部的CaO+MgO和CaS0₄也參與水化反應(yīng)。然而粗顆粒粉煤灰的玻璃質(zhì)外殼厚達5-10um，這樣它的水化過程就慢得多，還會使養(yǎng)護后的材料體積發(fā)生不均勻的變化。

目前普遍認為這種情況是礦物摻合料的化學(xué)反應(yīng)活性不高所致，因而對礦物摻合料進行了一系列處理，如摻激發(fā)劑、酸或堿預(yù)侵蝕處理、熱處理等，以圖提高其活性。如CN1290793C公開了一種名稱為“一種膠結(jié)材粉煤灰活性激發(fā)劑”，它由鐵粉、氧化鈣、增稠助劑和粉煤灰組成。CN101343156B公開了一種名稱為“一種提高粉煤灰混凝土摻合料質(zhì)量的方法”，按重量白分比將50-97％的原狀粉煤灰、1-30％的高爐水淬礦渣,1-30％的磁鐵石英巖型鐵礦的尾礦或石英巖尾礦或大理巖尾礦或花崗巖尾礦或石材加工所廢棄的石粉、0.1-1％的三聚氰胺甲醛樹脂磺酸鈉一起混磨。

這些處理雖在一定程度上提高了礦物摻合料的化學(xué)反應(yīng)活性，對水泥石早期性能有一定的改善，但也給礦物摻合料使用帶來一系列的實際問題，如成本高、需水量大、潛在堿集料反應(yīng)危害等。

無論是新鮮的混凝土漿體還是已硬化的混凝土，都可以抽象為隨機分布的顆粒相(包括未被水化產(chǎn)物填滿的孔隙)和連續(xù)相構(gòu)成的幾何體系，其微結(jié)構(gòu)具有隨機幾何結(jié)構(gòu)的特征。微結(jié)構(gòu)與其宏觀性能的關(guān)系可認為是分散增強相、分散劣化相及連續(xù)相在其空間內(nèi)的多色滲流問題，各相在空間內(nèi)所占分數(shù)體積變化，尤其分數(shù)體積在滲流的臨界閾值左右變化，均在較大程度上影響到水泥石宏觀性能。滲流理論利用各相的空間聯(lián)結(jié)度可對具有隨機幾何結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性能突變進行預(yù)測和描述。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)狀，旨在提供一種能利用濕磨過后的粉煤灰代替大部分水泥，混凝土具有較好的和易性，不泌水，而且強度高的大摻量粉煤灰高性能混凝土的生產(chǎn)工藝。

本發(fā)明目的的實現(xiàn)方式為，一種大摻量粉煤灰高性能混凝土的生產(chǎn)工藝，具體步驟如下：

(1)將160-210kg/m³水、700-750kg/m³砂、21-70.5kg/m³粉煤灰一、21-70.5kg/m³粉煤灰二、10-16kg/m³河砂一和40-64kg/m³河砂二混合攪拌10s，攪拌線速度為1.5m/s；

所述砂的粒度區(qū)間為0.08～1.18mm，粉煤灰一的粒度區(qū)間為10～30um，粉煤灰二的粒度區(qū)間為1～10um，河砂一的粒度區(qū)間為1um～10um，河砂二的粒度≤1um；

(2)在步驟(1)所得混合物中加入117.5-140kg/m³水泥和168-211kg/m³粉煤灰三拌和20s，攪拌線速度3m/s，攪拌的過程中緩慢加入8-10kg/m³復(fù)合外加劑；

所述復(fù)合外加劑為聚羥酸高效減水劑、聚乙二醇與硬脂酸鈣按質(zhì)量比1-2:1-2:1-2復(fù)配而成；

所述水泥粒度≥45um，粉煤灰三粒度≤1um

(3)在步驟(2)所得混合物中投入343-392kg/m³石子一和637-728kg/m³石子二，攪拌25s，攪拌線速度1m/s，制得大摻量粉煤的灰高性能混凝土；

所述石子的粒度區(qū)間為4.75～9.5mm，石子二的粒度區(qū)間為19～31.5mm。

本發(fā)明的混凝土利用濕磨過后的粉煤灰代替大部分水泥，節(jié)約了水泥用量；將一般難以利用的電廠原灰濕磨至1um以下，利用復(fù)合外加劑降低了用水量，改善了混凝土拌合物粘聚性，保水性增強；同時根據(jù)緊密堆積理論，將水泥、粉煤灰、河砂和硅灰按照合理比例進行摻配，實現(xiàn)了水泥、微珠和硅粉從0.1um到1um再到10um的超細粒子組合，大大提高了粉料的強度，產(chǎn)品滿足JGJT-385-2015《高性能混凝土評價標(biāo)準(zhǔn)》。

具體實施方式

粉煤灰表面包有一層不同厚度的玻璃質(zhì)外殼，研磨過程中玻璃質(zhì)外殼破裂，粉煤灰活性得到提高；在水介質(zhì)中，濕磨法研磨粉煤灰能量消耗低、沒有粉塵飛場、噪音較小，而且產(chǎn)品細度均勻。本發(fā)明的粉煤灰在濕磨機中研磨，分為10um～30um、1um～10um和≤1um三個粒度區(qū)間。

孔隙率大小在一定程度上反映了C-S-H凝膠等水化產(chǎn)物的多少。滲流理論認為，系統(tǒng)的性質(zhì)在其滲流閾值的鄰域呈現(xiàn)不同形式的指數(shù)函數(shù)變化，據(jù)此構(gòu)造了一個如下式的粉煤灰細度和水泥石孔隙率模型：

式中：σ為粉煤灰細度

P為水泥石孔隙率

P²_cr為二維平面上滲流閾值，取值為0.47

P³_cr為三維空間上滲流閾值，取值為0.16

σ_o為孔在三維空間出現(xiàn)滲流通路的臨界點水泥石強度

α為定值46.55

n為孔遠離二維滲流、與三維滲流接近的程度對水泥石強度的影響

因子

m_F為粉煤灰摻量

m_C為水泥摻量

ρ_c為水泥密度

ρ_F為粉煤灰密度

S_C為水泥比表面積。

將水、砂、兩種粒度的粉煤灰一、二，兩種粒度的河砂一、二混合攪拌；混合物中加入水泥和第三種粒度粉煤灰三拌和，攪拌的過程中緩慢加入復(fù)合外加劑；在混合物中投入兩種粒度的石子一、二，攪拌制得大摻量粉煤的灰高性能混凝土。所述水泥為P.O42.5水泥。所述的河砂在濕磨機中研磨，分為1um～10um和≤1um兩個粒度區(qū)間。

本發(fā)明通過控制水泥和粉煤灰的摻量，添加納米級別的合適粒徑的濕磨粉煤灰，提高水泥水化后周圍起膠結(jié)作用的C-S-H凝膠等水化產(chǎn)物的量，改善水泥石的粘結(jié)；當(dāng)集料在混凝土內(nèi)能被粘結(jié)良好的情況下，適當(dāng)添加超細河砂，提高本體強度較高的礦物摻合料未水化部分在水泥石內(nèi)含量，發(fā)揮其微集料效應(yīng)，未水化粒子、水化產(chǎn)物等固相在水泥石空間內(nèi)分布得到優(yōu)化，起到很好的填充潤滑作用減少水泥顆粒的團聚現(xiàn)象，改善水泥顆料的分散性，提高水化程度。另外，本發(fā)明采用的攪拌工藝在一定程度上堵塞了自由水分向骨料界面集中的通道，改善混凝土界面區(qū)的水化產(chǎn)物分布形態(tài)，綜合地提高了混凝土各項性能。

聚羧酸高效減水劑具有“空間位阻作用”，同時聚乙二醇較容易地吸附于顆粒表面形成一層高分子保護膜，而且硬脂酸鈣使體系均勻，懸浮性能增加，不沉淀，降低了用水量。

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。

實施例1、

(1)將200kg/m³水、730kg/m³砂、39kg/m³粉煤灰一、39kg/m³粉煤灰二、14kg/m³河砂一和46kg/m³河砂二混合攪拌10s，攪拌線速度為1.5m/s；

所述砂的粒度區(qū)間為0.08～1.18mm，粉煤灰一的粒度區(qū)間為10～30um，粉煤灰二的粒度區(qū)間為1～10um，河砂一的粒度區(qū)間為1um～10um，河砂二的粒度≤1um；

(2)在步驟(1)所得混合物中加入130kg/m³水泥和182kg/m³粉煤灰三拌和20s，攪拌線速度3m/s，攪拌的過程中緩慢加入9kg/m³復(fù)合外加劑；

所述復(fù)合外加劑為聚羥酸高效減水劑、聚乙二醇與硬脂酸鈣按質(zhì)量比1:1:1復(fù)配而成；

所述水泥粒度≥45um，粉煤灰三粒度≤1um。

(3)在步驟(2)所得混合物中投入366kg/m³石子一和684kg/m³石子二，攪拌25s，攪拌線速度1m/s，制得大摻量粉煤的灰高性能混凝土；

粉煤灰合計260kg/m³、河砂合計60kg/m³、砂合計730kg/m³、石子合計1050kg/m³。

本申請人將粉煤灰、砂、石子按通常的取樣，河砂，粉煤灰、河砂或未加，或為濕磨處理，作了三個對比例，實施例、對比例的原料對比見表1，混凝土性能指標(biāo)見表2.

表1

表2試驗表

從表1、2可見本發(fā)明生產(chǎn)的大摻量粉煤灰高性能混凝土在節(jié)約水泥用量的同時，具有較好的和易性，不泌水，而且強度高。

實施例2、同實施例1，不同的是，

(1)將210kg/m³水、730kg/m³砂、70.5kg/m³粉煤灰一、70.5kg/m³粉煤灰二、16kg/m³河砂一和64kg/m³河砂二混合攪拌10s，攪拌線速度為1.5m/s；

(2)在步驟(1)所得混合物中加入117.5kg/m³水泥和211.5kg/m³粉煤灰三拌和20s，攪拌線速度3m/s，攪拌的過程中緩慢加入10kg/m³復(fù)合外加劑；

所述復(fù)合外加劑為聚羥酸高效減水劑、聚乙二醇與硬脂酸鈣按質(zhì)量比2:1:2復(fù)配而成；

(3)在步驟(2)所得混合物中投入392kg/m³石子一和728kg/m³石子二，攪拌25s，攪拌線速度1m/s，制得大摻量粉煤的灰高性能混凝土。

實施例3、同實施例1，不同的是，

(1)將160kg/m³水、700kg/m³砂、21kg/m³粉煤灰一、21kg/m³粉煤灰二、10kg/m³河砂一和40kg/m³河砂二混合攪拌10s，攪拌線速度為1.5m/s；

(2)在步驟(1)所得混合物中加入140kg/m³水泥和168kg/m³粉煤灰三拌和20s，攪拌線速度3m/s，攪拌的過程中緩慢加入8kg/m³復(fù)合外加劑；

所述復(fù)合外加劑為聚羥酸高效減水劑、聚乙二醇與硬脂酸鈣按質(zhì)量比2:2:2復(fù)配而成；

(3)在步驟(2)所得混合物中投入343kg/m³石子一和637kg/m³石子二，攪拌25s，攪拌線速度1m/s，制得大摻量粉煤的灰高性能混凝土。

實施例4、同實施例1，不同的是，

(1)將180kg/m³水、750kg/m³砂、50kg/m³粉煤灰一、50kg/m³粉煤灰二、12kg/m³河砂一和50kg/m³河砂二混合攪拌10s，攪拌線速度為1.5m/s；

(2)在步驟(1)所得混合物中加入130kg/m³水泥和190kg/m³粉煤灰三拌和20s，攪拌線速度3m/s，攪拌的過程中緩慢加入9kg/m³復(fù)合外加劑；

所述復(fù)合外加劑為聚羥酸高效減水劑、聚乙二醇與硬脂酸鈣按質(zhì)量比2:2:2復(fù)配而成；

(3)在步驟(2)所得混合物中投入360kg/m³石子一和680kg/m³石子二，攪拌25s，攪拌線速度1m/s，制得大摻量粉煤的灰高性能混凝土。

實施例5、同實施例1，不同的是，

(1)將180kg/m³水、750kg/m³砂、30kg/m³粉煤灰一、30kg/m³粉煤灰二、18kg/m³河砂一和46kg/m³河砂二混合攪拌10s，攪拌線速度為1.5m/s；

(2)在步驟(1)所得混合物中加入122kg/m³水泥和200kg/m³粉煤灰三拌和20s，攪拌線速度3m/s，攪拌的過程中緩慢加入9kg/m³復(fù)合外加劑；

所述復(fù)合外加劑為聚羥酸高效減水劑、聚乙二醇與硬脂酸鈣按質(zhì)量比2:1:1復(fù)配而成；

(3)在步驟(2)所得混合物中投入330kg/m³石子一和700kg/m³石子二，攪拌25s，攪拌線速度1m/s，制得大摻量粉煤的灰高性能混凝土。