一種抑制變質巖骨料鹼活性的變質巖機制砂混凝土及其製備方法
2023-07-06 08:32:36
專利名稱：一種抑制變質巖骨料鹼活性的變質巖機制砂混凝土及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種抑制變質巖骨料鹼活性的變質巖機制砂混凝土及其製備方法，屬於交通、橋梁、道路工程中混凝土長期耐久性技術及建材領域。
背景技術：
鹼骨料反應是指混凝土骨料(砂、石)中某些具有鹼活性的礦物成分與混凝土孔隙中來自水泥、外加劑等的可溶性的鹼性溶液(以KOH、NaOH為主)之間發生的膨脹性反應，這些鹼溶液可能來自於這種反應引起混凝土體積膨脹乃至開裂，改變混凝土的微結構，使混凝土的抗壓強度、抗折強度、彈性模量等力學性能明顯下降，嚴重影響結構的安全使用。由於鹼骨料反應一般是在混凝土成型後的若干年後逐漸發生，其結果造成混凝土耐久性下降，嚴重時還會使混凝土喪失其使用價值。且由於反應發生在整個混凝土內部，因此，這種反應造成的破壞既難以預防，又難於阻止，更不易修補和挽救，故被稱為混凝土的癌症。常見的鹼活性礦物主要有巖眾巖、沉積巖和變質巖。變質巖在我國有著非常廣泛的分布，尤其是在貴州約佔全地區總面積的1/6以上地區存在大量變質巖。該類巖石含有一定量微晶石英成分而具有潛在鹼矽酸活性，屬於慢膨脹型活性骨料，故未能廣泛應用於混凝土中。貴州地區因地理環境、自然資源的限制，只能採用當地巖石骨料及機制砂配製混凝土。隨著我國西部大開發 戰略的推進，大量的市政、高速公路、高速鐵路等基礎設施工程全面建設，需要數量巨大的混凝土骨架材料，而且從經濟、環境等角度考慮必須就地取材。變質巖地區砂石骨料自然資源缺乏更加突出，採用變質巖骨料配製混凝土勢在必行。研究抑制變質巖骨料鹼骨料反應混凝土製備方法對提高該地區的混凝土工程安全性、耐久性、降低工程成本具有重要意義。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術中存在的問題，提供一種抑制變質巖骨料鹼活性的變質巖機制砂混凝土及相應的一種簡單、有效的製備方法，使得具有鹼活性或潛在鹼活性的變質巖可以大量、廣泛地應用於混凝土工程之中。為實現上述目的，本發明通過在配製變質巖混凝土時大摻量摻入粉煤灰，降低單位水泥用量，減少混凝土中總鹼量；控制骨料中石粉含量，引入少量鋰化合物，抑制鹼骨料反應；摻入一定引氣劑和矽烷，增強混凝土抗滲性降低混凝土的吸水率，在一定程度上起到預防和減弱鹼骨料反應危害的作用；同時優化配合比參數，製備出可抑制變質巖骨料鹼骨料反應的各種強度等級和特殊用途的變質巖機制砂混凝土。本發明具體是通過以下技術方案實現的:—種抑制變質巖骨料鹼活性的變質巖機制砂混凝土，包括以下重量份的組分:水泥100 份；粉煤灰 10-60份；
鋰化合物0.05-0.8份；矽烷0.1-2.0 份；減水劑 0.5-4份；引氣劑0.005-0.07 份；細骨料190-480 份；粗骨料200-480 份；水30-80 份。優選的，所述水泥為普通水泥或矽酸鹽水泥，強度等級不低於42.5。優選的，所述粉煤灰為二級粉煤灰或一級粉煤灰。優選的，所述粉煤灰選自一級粉煤灰，在上述混凝土中的重量份為20-45份。優選的，所述鋰化合物選自LiOH、LiF和Li2CO3,在上述混凝土中重量份為
0.05-0.3 份。優選的，所述娃燒為娃燒粉末或娃燒乳液，娃燒有效含量應大於80wt%,在上述混凝土中重量份為0.2-1.5份。優選的，所述減水劑為萘系減水劑，在上述混凝土中重量份為1.5-4份；優選為萘磺酸鹽甲醛縮合物的粉 體。更優選的，所述減水劑為聚羧酸系減水劑，固含量應大於20wt%，如馬貝聚羧酸系減水劑，在上述混凝土中的重量份為0.7-2份。優選的，所述引氣劑為木質素磺酸鹽類引氣劑，在上述混凝土中的重量份為
0.3-1.5份；優選為木質素磺酸鈣和木質素磺酸鈉。另一優選的，所述引氣劑為松香樹脂類引氣劑，在上述混凝土中的重量份為
0.005-0.01份；優選為松香熱聚物或松香皂。另一優選的，所述引氣劑為脂肪醇類引氣劑，在上述混凝土中的重量份為
0.01-0.05份；優選為脂肪醇硫酸鈉引氣劑和高級脂肪醇衍生物系引氣劑。更優選的，所述引氣劑為烷基鹽類引氣劑，在所述混凝土中的重量份為0.01-0.05分；優選為十~■燒基硫酸納和十~■燒基苯橫酸納。優選的，所述細骨料選用變質巖機制砂，變質巖機制砂中石粉含量對混凝土鹼骨料反應有較大的影響，石粉含量越高，試樣鹼骨料反應膨脹率越大，因此，機制砂中石粉的含量應控制在10被％以內；優選的，所述細骨料在上述混凝土中的重量份為200-450份。優選的，所述粗骨料選用連續級配的變質巖碎石，其最大粒徑一般宜小於31.5mm,針片狀顆粒含量宜少於15wt%,孔隙率宜小於40%,石粉含量應控制在10wt%以內。優選的，所述粗骨料在上述混凝土中的重量份為200-450份。本發明進一步公開了上述一種抑制變質巖骨料鹼活性的變質巖機制砂混凝土的製備方法，包括以下步驟: (I)按配比稱取各組分原料；(2)先將水泥和矽烷混合，攪拌機中攪拌2-3分鐘；(3)然後加入粗骨料、細骨料、粉煤灰、鋰化合物和引氣劑，再幹拌1-2分鐘；(4)先將減水劑溶於水中，然後加入到步驟(3)的混合物中繼續攪拌3-5分鐘即得到所述的一種抑制變質巖骨料鹼活性的變質巖機制砂混凝土。
本發明的技術效果及優點在於:I)製備方法簡單，抑制效果顯著。本方法可以有效地減少砂漿棒14天膨脹率75 94%，對變質巖混凝土鹼骨料反應的抑制效應相當顯著。2)採用變質巖粗、細骨料(碎石、機制砂)，充分利用了工業廢棄物，並通過優化配合比可製備出滿足各種條件的變質巖骨料混凝土。3)採用變質巖機制砂作為混凝土細骨料，充分利用環境資源，大幅降低混凝土工程造價，縮短工程工期，減輕環境負荷。在變質巖地區的工程項目可以就地取材，從而減少原材料運輸、貯存費用和時間，也可以減輕因原材料的長途運輸而帶來的環境破壞。
具體實施例方式
·
以下通過特定的具體實例說明本發明的技術方案。應理解，本發明提到的一個或多個方法步驟並不排斥在所述組合步驟前後還存在其他方法步驟或在這些明確提到的步驟之間還可以插入其他方法步驟；還應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。而且，除非另有說明，各方法步驟的編號僅為鑑別各方法步驟的便利工具，而非為限制各方法步驟的排列次序或限定本發明可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容的情況下，當亦視為本發明可實施的範疇。實施例1製備某工程中橋梁、路基、隧道、涵洞工程用C25變質巖骨料機制砂混凝土配料:粉煤灰:二級粉煤灰；減水劑:馬貝聚羧酸減水劑，固含量大於20wt% ；引氣劑:十二烷基苯磺酸鈉；粗骨料:連續級配的變質巖碎石，其最大粒徑為30mm，針片狀顆粒含量為11.2wt%，孔隙率為29%，石粉含量為7.3wt% ；細骨料:變質巖機制砂，其中石粉含量為7.3wt%。水泥:烏蒙山P.042.5水泥；鋰化合物:LiOH ；矽烷粉末；水； 表1C25變質巖骨料機制砂混凝土配合比
權利要求
1.一種抑制變質巖骨料鹼活性的變質巖機制砂混凝土，包括以下重量份的組分: 水泥 100份； 粉煤灰 10-60份； 鋰化合物0.05-0.8份； 娃燒 0.1~2.0份； 減水劑 0.5-4份； 引氣劑 0.005-0.07份； 細骨料 190-480份； 粗骨料 200-480份； 水30-80份。
2.如權利要求1所述的變質巖機制砂混凝土，其特徵在於，所述水泥為普通水泥或矽酸鹽水泥，強度等級不低於42.5。
3.如權利要求1所述的變質巖機制砂混凝土，其特徵在於，所述粉煤灰為二級粉煤灰或一級粉煤灰。
4.如權利要求1所述的變質巖機制砂混凝土，其特徵在於，所述鋰化合物選自LiOH、LiF 和 Li2C03。
5.如權利要求1所述的變質巖機制砂混凝土，其特徵在於，所述矽烷為矽烷粉末或矽燒乳液，娃燒有效含量大於80wt%。
6.如權利要求1所述的變質巖機制砂混凝土，其特徵在於，所述減水劑為萘系減水劑或聚羧酸系減水劑。
7.如權利要求1所述的變質巖機制砂混凝土，其特徵在於，所述引氣劑為木質素磺酸鹽類引氣劑、松香樹脂類引氣劑、脂肪醇類引氣劑和烷基鹽類引氣劑。
8.如權利要求1所述的變質巖機制砂混凝土，其特徵在於，所述細骨料選用變質巖機制砂，機制砂中石粉的含量控制在10wt%以內。
9.如權利要求1所述的變質巖機制砂混凝土，其特徵在於，所述粗骨料選用連續級配的變質巖碎石，最大粒徑小於31.5mm，針片狀顆粒含量少於15wt%，孔隙率小於40%，石粉含量控制在10wt%以內。
10.如權利要求1-9任一所述的變質巖機制砂混凝土的製備方法，包括以下步驟: (1)按配比稱取各組分原料； (2)先將水泥和矽烷混合，攪拌機中攪拌2-3分鐘； (3)然後加入粗骨料、細骨料、粉煤灰、鋰化合物和引氣劑，再幹拌1-2分鐘； (4)先將減水劑溶於水中，然後加入步驟(3)的混合物中繼續攪拌3-5分鐘即得到所 述的一種抑制變質巖骨料鹼活性的變質巖機制砂混凝土。
全文摘要
本發明涉及一種抑制變質巖骨料鹼活性的變質巖機制砂混凝土，包括如下組分水泥100份，粉煤灰10-60份，鋰化合物0.05-0.8份，矽烷0.1-2.0份，減水劑0.5-4份，引氣劑0.005-0.07份，細骨料190-480份，粗骨料200-480份以及水30-80份。先將水泥和矽烷混合攪拌後再加入粗骨料、細骨料、粉煤灰、鋰化合物和引氣劑繼續幹拌，然後將減水劑溶於水中的水溶液加入繼續攪拌混合即得到所述變質巖機制砂混凝土；本發明採用變質巖機制砂和變質巖碎石為骨料，充分利用環境資源，大幅降低混凝土工程造價，減輕環境負荷，所製得的混凝土產品對具有鹼活性的變質巖混凝土鹼骨料反應的抑制效應相當顯著。
文檔編號C04B28/04GK103113062SQ20131004159
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月1日 優先權日2013年2月1日
發明者蔣正武, 鄧子龍, 肖鑫 申請人:同濟大學