一種大摻量礦粉高性能混凝土及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高性能建筑材料制備領(lǐng)域，特別是涉及一種大摻量礦粉高性能混凝土 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水泥混凝土作為目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最普遍的建筑材料之一，在整個(gè)建筑界有著重要的 存在價(jià)值。隨著水泥混凝土應(yīng)用范圍的日益廣泛，它在自然環(huán)境中的性能退化問題逐漸暴 露出來，并引起人們的重視。普通水泥混凝土具有很高的抗壓強(qiáng)度和較大的剛度，但存在膠 凝硬化過程中易收縮開裂、抗折強(qiáng)度低、韌性差、極限延伸度小等缺點(diǎn)，且這些缺點(diǎn)隨著水 泥混凝土強(qiáng)度的提高而變得愈發(fā)明顯。
[0003] 近年來高性能混凝土的快速發(fā)展，帶動(dòng)了礦物摻合料的大量應(yīng)用，特別是在商品 混凝土中，礦物摻合料已成為不可缺少的一種組分，目前應(yīng)用最廣泛的是以礦渣粉和粉煤 灰取代水泥制備混凝土。在混凝土中以適當(dāng)比例摻入礦渣粉和粉煤灰，可使二者性能發(fā)生 互補(bǔ)，產(chǎn)生超疊加效應(yīng):礦渣粉在膠凝體系中可產(chǎn)生火山灰效應(yīng)，改善混凝土中漿體和骨料 的界面結(jié)構(gòu)，同時(shí)其晶核作用可提高混凝土漿體的堿度和0?Γ含量，激發(fā)粉煤灰的活性，從 而提高混凝土抗壓和抗折強(qiáng)度;礦渣粉與粉煤灰的摻加大量取代水泥，降低了水泥用量，使 水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量大幅減少，因而減少了由水化熱而產(chǎn)生的溫差裂縫，提高了混凝 土結(jié)構(gòu)的整體性，混凝土的耐久性得以提高;礦渣粉和粉煤灰顆粒較之水泥顆粒較細(xì)，可填 充水泥顆粒間的空隙，使空隙中的自由水得以釋放，提高混凝土的流動(dòng)性，混凝土的工作性 能得以改善。
[0004] 中國(guó)專利CN103922680A"大摻量礦物摻合料配置綠色高性能混凝土的方法"，提出 以S95級(jí)礦粉和II級(jí)粉煤灰為礦物摻合料配制混凝土，以節(jié)約資源消耗，保護(hù)環(huán)境，但是此 種方法中礦渣粉的最大摻量?jī)H占膠凝材料總質(zhì)量的25%，摻量較低，對(duì)節(jié)能減排的貢獻(xiàn)十 分有限；中國(guó)專利CN103819157A"一種新型混凝土"，提出以礦渣粉和粉煤灰作為輔助膠凝 材料，并以大量激發(fā)劑進(jìn)行活化，已達(dá)到提高混凝土強(qiáng)度、密實(shí)度和耐久性的目的，但是每 立方米該混凝土中激發(fā)劑用量高達(dá)13.5~15kg，大量激發(fā)劑的使用會(huì)增大水泥高峰放熱 量，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生溫差裂縫，且混凝土早期水化很快，但后期強(qiáng)度幾乎無增長(zhǎng)，不利于混 凝土強(qiáng)度的發(fā)揮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低、易實(shí)施、與環(huán)境有利的具有提高水泥 混凝土強(qiáng)度、工作性和耐久性功能的大摻量礦粉高性能混凝土及其制備方法。
[0006] ]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種大摻量礦粉高性能混凝土，其特征在于由水泥、礦渣粉、粉煤灰、碎石、河砂、 水、激發(fā)劑和減水劑制備而成，按重量份數(shù)計(jì)為:水泥140~170份、礦渣粉170~240份、粉煤 灰50~100份、碎石1010~1100份、河砂735~825份、水150~180份、激發(fā)劑11~15份、減水 劑3.4~5份；
[0008]所述混凝土中膠凝材料由普通硅酸鹽水泥、礦渣粉和粉煤灰組成，礦渣粉占膠凝 材料總質(zhì)量的50~60%，粉煤灰質(zhì)量為膠凝材料總質(zhì)量的15~30%。
[0009] 按上述方案，所述礦渣粉為平均粒徑2.36~4.75mm、比表面積不小于400m2/kg的 S95級(jí)礦粉。
[0010]按上述方案，所述粉煤灰為45μπι方孔篩篩余不大于12%，燒失量不大于5%的I級(jí) 粉煤灰。
[0011] 按上述方案，所述碎石為5~25_連續(xù)級(jí)配碎石。
[0012] 按上述方案，所述河砂為級(jí)配的中砂。
[0013] 按上述方案，所述激發(fā)劑為硫酸鈉激發(fā)劑。
[0014]按上述方案，所述減水劑為20wt%聚羧酸減水劑溶液;其中復(fù)配入3~5wt%木質(zhì) 素磺酸鈉溶液，木質(zhì)素磺酸鈉濃度為45wt %。
[0015] 上述大摻量礦粉高性能混凝土的制備方法，包括以下步驟：
[0016] 將水泥、礦渣粉、粉煤灰、碎石、河砂加入攪拌機(jī)中，干拌30~40min直至均勻；向攪 拌機(jī)內(nèi)加入水、激發(fā)劑和減水劑，攪拌10~15min，得到大摻量礦粉高性能混凝土。
[0017] 將礦渣粉和粉煤灰復(fù)摻入混凝土中作為輔助膠凝材料，通過硫酸鈉激發(fā)劑的激發(fā) 作用，制備大摻量礦粉高性能混凝土，可有效提高水泥混凝土的長(zhǎng)期強(qiáng)度、耐久性和工作性 能；工業(yè)廢棄物取代水泥作為輔助膠凝材料并加入減水劑，可在保證混凝土拌合水量的同 時(shí)降低水膠比，提高輔助膠凝材料的用量;可減少混凝土中水泥用量，降低水泥混凝土生產(chǎn) 成本;從環(huán)境保護(hù)的角度來講，大量使用工業(yè)廢棄物，可有效節(jié)約水泥用量，減少了因水泥 生產(chǎn)而引起的自然資源消耗，同時(shí)解決了由鋼渣等工業(yè)廢棄物大量堆放所引起的環(huán)境污染 和土地占用問題。
[0018] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0019] 礦渣粉和粉煤灰摻入混凝土，可減少因水泥水化而產(chǎn)生的溫差裂縫，提高了混凝 土結(jié)構(gòu)的整體性，因而混凝土的耐久性也得以提高。
[0020] 有效提升了混凝土長(zhǎng)期強(qiáng)度，尤其是長(zhǎng)期抗折強(qiáng)度，使之可廣泛應(yīng)用于大跨度橋 梁、道路、重載路面等對(duì)抗折強(qiáng)度要求較高的工程。改善混凝土的泌水離析及和易性，提高 混凝土的工作性能。
[0021] 大量利用礦粉、粉煤灰等工業(yè)廢棄物，減少預(yù)拌混凝土中水泥用量，降低成本，節(jié) 能環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下實(shí)施例進(jìn)一步闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案，但不作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。 [0023]本發(fā)明大摻量礦粉高性能混凝土，制備過程如下：
[0024] 按重量份數(shù)計(jì)為：水泥140~170份、礦渣粉170~240份、粉煤灰50~100份、碎石 1010~1100份、河砂735~825份、水150~180份、激發(fā)劑11~15份、減水劑3.4~5份;其中膠 凝材料由普通硅酸鹽水泥、礦渣粉和粉煤灰組成，礦渣粉占膠凝材料總質(zhì)量的50~60 %，粉 煤灰質(zhì)量為膠凝材料總質(zhì)量的15~30 %。礦渣粉為平均粒徑2.36~4.75mm、比表面積不小 于400m2/kg的S95級(jí)礦粉。粉煤灰為45μπι方孔篩篩余不大于12%，燒失量不大于5%的I級(jí)粉 煤灰。
[0025] 碎石為5~25mm連續(xù)級(jí)配碎石。河砂為優(yōu)良級(jí)配的中砂。激發(fā)劑為硫酸鈉激發(fā)劑。 減水劑為20wt%聚羧酸減水劑溶液;其中復(fù)配入3~5wt%木質(zhì)素磺酸鈉溶液，木質(zhì)素磺酸 鈉濃度為45wt%。
[0026] 將水泥、礦渣粉、粉煤灰、碎石、河砂加入攪拌機(jī)中，干拌30~40min直至均勻；向攪 拌機(jī)內(nèi)加入水、激發(fā)劑和減水劑，攪拌10~15min，得到大摻量礦粉高性能混凝土。
[0027]按照表1所示質(zhì)量份數(shù)配制6種混凝土。
[0028]表 1
[0030] 混凝土原材料選用：亞東牌P · 0 42.5普通硅酸鹽水泥、S95級(jí)?；郀t礦渣粉、I 級(jí)熱電廠粉煤灰、硫酸鈉激發(fā)劑、減水劑（聚羧酸高效減水劑復(fù)配木質(zhì)素磺酸鈉）、優(yōu)質(zhì)中 砂、碎石、自來水。
[0031] I級(jí)熱電廠粉煤灰主要技術(shù)指標(biāo)符合國(guó)標(biāo)GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的 粉煤灰》中的相關(guān)技術(shù)要求;S95級(jí)粒化高爐礦渣粉主要技術(shù)指標(biāo)符合國(guó)標(biāo)GB/T18046-2008 《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》中的相關(guān)技術(shù)要求。所得混凝土性能如表2所示。
[0032] 表 2
[0033]
[0034] 性能檢測(cè)，結(jié)果顯示:混凝土保水性、流動(dòng)性、粘聚性好，工作性能優(yōu)良；同相同強(qiáng) 度等級(jí)的普通混凝土相比，摻加硫酸鈉激發(fā)劑和減水劑的大摻量礦粉高性能混凝土其28d、 60d、90d、180d抗壓強(qiáng)度相差不大，但是其抗折強(qiáng)度明顯提高，說明摻加礦粉及粉煤灰可有 效提高混凝土的抗折強(qiáng)度;相同配比但未添加硫酸鈉激發(fā)劑的混凝土，其短期和長(zhǎng)期抗折、 抗壓強(qiáng)度均小于摻加硫酸鈉激發(fā)劑的混凝土，說明硫酸鈉激發(fā)劑對(duì)礦渣和粉煤灰的強(qiáng)度發(fā) 揮具有不可替代的作用；混凝土密實(shí)度大，抗氯離子滲透性能良好，干燥收縮小，混凝土耐 久性良好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大摻量礦粉高性能混凝土，其特征在于由水泥、礦渣粉、粉煤灰、碎石、河砂、水、 激發(fā)劑和減水劑制備而成，按重量份數(shù)計(jì)為:水泥140~170份、礦渣粉170~240份、粉煤灰 50~100份、碎石1010~1100份、河砂735~825份、水150~180份、激發(fā)劑11~15份、減水劑 3.4~5份； 所述混凝土中膠凝材料由普通硅酸鹽水泥、礦渣粉和粉煤灰組成，礦渣粉占膠凝材料 總質(zhì)量的50~60%，粉煤灰質(zhì)量為膠凝材料總質(zhì)量的15~30%。2. 如權(quán)利要求1所述大摻量礦粉高性能混凝土，其特征在于所述礦渣粉為平均粒徑 2.36~4.75mm、比表面積不小于400 rrf/kg的S95級(jí)礦粉。3. 如權(quán)利要求1所述大摻量礦粉高性能混凝土，其特征在于所述粉煤灰為45μπι方孔篩 篩余不大于12 %，燒失量不大于5 %的I級(jí)粉煤灰。4. 如權(quán)利要求1所述大摻量礦粉高性能混凝土，其特征在于所述碎石為5~25mm連續(xù)級(jí) 配碎石。5. 如權(quán)利要求1所述大摻量礦粉高性能混凝土，其特征在于所述河砂為級(jí)配的中砂。6. 如權(quán)利要求1所述大摻量礦粉高性能混凝土，其特征在于所述激發(fā)劑為硫酸鈉激發(fā) 劑。7. 如權(quán)利要求1所述大摻量礦粉高性能混凝土，其特征在于所述減水劑為聚羧酸高效 減水劑復(fù)配木質(zhì)素磺酸鈉;具體為20wt %聚羧酸減水劑溶液中復(fù)配入3~5wt %木質(zhì)素磺酸 鈉溶液，木質(zhì)素磺酸鈉濃度為45wt%。8. 權(quán)利要求1所述大摻量礦粉高性能混凝土的制備方法，其特征在于包括以下步驟： 將水泥、礦渣粉、粉煤灰、碎石、河砂加入攪拌機(jī)中，干拌30~40min直至均勻；向攪拌機(jī) 內(nèi)加入水、激發(fā)劑和減水劑，攪拌10~15min，得到大摻量礦粉高性能混凝土。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大摻量礦粉高性能混凝土及其制備方法。由水泥、礦渣粉、粉煤灰、碎石、河砂、水、激發(fā)劑和減水劑制備而成，按重量份數(shù)計(jì)為：水泥140～170份、礦渣粉170～240份、粉煤灰50～100份、碎石1010～1100份、河砂735～825份、水150～180份、激發(fā)劑11～15份、減水劑3.4～5份。將礦渣粉和粉煤灰復(fù)摻入混凝土中作為輔助膠凝材料，通過硫酸鈉激發(fā)劑的激發(fā)作用，制備大摻量礦粉高性能混凝土，可有效提高水泥混凝土的長(zhǎng)期強(qiáng)度、耐久性和工作性能。同時(shí)本發(fā)明的配方大量利用礦粉、粉煤灰等工業(yè)廢棄物，減少預(yù)拌混凝土中水泥用量，降低成本，節(jié)能環(huán)保。
【IPC分類】C04B14/06, C04B14/04, C04B28/08, C04B103/30, C04B22/14
【公開號(hào)】CN105645894
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】高博, 陳向明, 高立
【申請(qǐng)人】武漢武新新型建材股份有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日