粉煤灰全礦渣混凝土的製作方法

2023-05-07 17:39:31

專利名稱：粉煤灰全礦渣混凝土的製作方法
技術領域：
本發明是一種使用廢料作為混凝土的填料，特別是用粉煤灰和礦渣作填料的混凝土。
隨著建設的發展，混凝土的用量迅速增長，而組成混凝土的砂、石貨源日趨緊張，尋找代替材料，降低造價，已成為急待解決的問題。
冶金企業每年有大量緩冷的高爐煉鐵渣(以下簡稱礦渣)、粉煤灰排放，佔用了大量的土地，環保要求必須處理。
礦渣破碎後多梭角，表面粗糙，吸水，配製的混凝土和易性差，不能適應機械化施工的需要.本發明之前，亦有單位配製出礦渣混凝土，但其細骨料仍用河砂(梭角少，圓滑)，以改善和易性，遠未達到泵送要求。例如武鋼一米七工程，使用的就是用河砂作細骨料的礦渣混凝土，不能泵送.
現有技術中的全鋼渣集料混凝土(公告號CN1034355A，申請號GK88104528.4)中用的是煉鋼渣，不是本發明所說的煉鐵渣.兩者材料組成與性能有很大差距，例如鋼渣極易粉化膨脹，因而該專利技術在設計全礦渣混凝土配合比中無法借鑑。
日本專利礦渣水泥擠壓成形製造方法(專利號為J02239140)，該專利中的礦渣是熱熔狀的鐵渣經急冷(一般多為水淬)處理形成砂狀的礦渣，這種礦渣玻璃體含量高，活性高，磨細後配入水泥中使用，一般俗稱水渣.該專利中使用的材料，除礦渣水泥外，還有添加劑、纖維材料、合成樹脂、發泡劑，沒有應用上述緩冷高爐煉鐵渣.
本發明的目的是提供一種成本低，全部使用礦渣作為粗細骨料的可泵送的混凝土，代替砂石混凝土.
為實現上述目的，本發明是以礦渣經破碎篩分後的礦渣塊(5-30mm)、礦渣砂(0-5mm)代替普通混凝土中的石子和砂子，用粉煤灰、水泥、外加劑、水配製而成的粉煤灰全礦渣混凝土.因而凡是多梭角、粗糙的石質、陶瓷類混凝土材料，皆可用本發明方法代替普通混凝土中的石子與砂，配製出流動性好、和易性好的混凝土.如碎石塊、屑、破碎卵石塊、屑、破碎陶粒、陶粒砂、膨脹礦渣塊及砂.採石場破碎篩分石料後，篩下物石屑一直作為廢料丟棄，採用本發明方法，即可作為細骨料配製出流動性好、和易性好、可泵送的混凝土.
本發明的粉煤灰全礦渣混凝土的配合比設計，雖襲用普通混凝土的設計理論，但考慮到礦渣砂和礦渣塊的多孔、表面粗糙、空隙率大、有微量活性等特點，突破了有關國家規程(詳見後)的規定和習慣作法，進行多次配合比設計和調試，達到了混凝土的設計強度等級，具有良好的流動性、和易性，實現了泵送.
在配合比設計中，水灰比很重要.它關係到混凝土的強度、流動性和和易性，因此，本發明首先選擇了不同水灰比進行試驗，發現隨水灰比增大，混凝土強度降低.
礦渣塊、礦渣砂顯著特點是密度較小，孔隙多，表面粗糙，致使混凝土流動性差，和易性差.為了改善混凝土的流動性與和易性，需進行最佳砂率的選擇.試驗得知，塑性混凝土最佳砂率為34-42%，泵送混凝土最佳砂率為38-45%.
由於砂率的提高需要有適當的膠結材包裹礦渣塊、礦渣砂，為節約水泥，選擇了電廠粉煤灰.
粉煤灰摻量直接影響混凝土的強度、流動性和和易性.水泥用量不變，粉煤灰用量少，早期強度高，但流動性差，和易性差，泌水.這證明了粉煤灰是此種混凝土的固體流化劑.因此，不應受《粉煤灰在混凝土、砂漿工程應用規程》(JGJ28-86)規定的「粉煤灰摻量不超過水泥用量10-15%的2倍」的限制.實際粉煤灰用量為30-240公斤，佔膠結材總量的20-70%.為了更好地調整流動性及和易性，還使用木質素磺酸鈣作為外加劑，因為混凝土泌水性能直接影響混凝土的流動性.本發明的實踐證明粉煤灰全礦渣混凝土和普通碎石混凝土在水泥用量、水灰比和砂率基本相同的情況下，粉煤灰全礦渣混凝土比碎石混凝土泌水少1%，比多加了40公斤水泥，不摻粉煤灰的全礦渣混凝土泌水少0.21%.坍落度損失也小於碎石混凝土.粉煤灰全礦渣混凝土靜停20分鐘，坍落度沒有損失。而碎石混凝土靜停20分鐘，損失7.9%.靜停40分鐘，粉煤灰全礦渣混凝土坍落度損失22.9%，碎石混凝土損失36.8%.粉煤灰全礦渣混凝土比碎石混凝土少損失14%.泌水少，坍落度損失少的特性，保證了混凝土良好的流動性，並具有良好的粘聚性和一定的塑變能力(和易性好)，使混凝土具有良好的可泵性.說明粉煤灰全礦渣混凝土是依靠粉煤灰中微珠的作用而提高了混凝土流動性、粘聚性和塑變能力，減少了對泵車管壁的磨損，保證了混凝土的可泵性.實踐泵送表明，混凝土出罐坍落度15.5-21cm，罐車混凝土量6m3，泵壓12-14MPa，11-13分鐘泵完，符合普通混凝土正常泵送要求，符合機械化施工工藝要求.
礦渣密度小(1160-1180gk/m3)，壓碎指標高，(15-18%)，根據規範YBJ205-84規定，只能用在C20級以下混凝土.由於該混凝土中粉煤灰和水泥水化中析出的Ca(OH)2進行二次水化，形成新的水硬性膠結材填充礦渣孔隙，提高水泥石和礦塊的粘結強度.而礦渣塊在混凝土攪拌初凝前吸了水，使混凝土施工時不泌水，當混凝土硬化時，孔洞中的水又可供二次水化用水，形成自養護，因而使混凝土後期強度高.還由於粉煤灰的微粒作用，填充了混凝土中的空洞、孔道和微隙，提高了混凝土的密實度，從而提高了強度，彌補了礦渣塊本身抗壓強度低的缺點.可配製出C40級混凝土.因此，粉煤灰又是優化劑.
通過試驗和優選，確定了C7.5至C40級混凝土配合比.以C40級為例水泥採用鄭州矽酸鹽525＃.
水泥: 480kg/m3粉煤灰 40kg/m3礦渣砂: 545kg/m3礦渣塊 850kg/m3木質素磺酸鈣:1.85kg/m3水灰比:0.375砂率:39.1%R7=36.4MPaR28=46.0MPa實踐證明，粉煤灰全礦渣混凝土的密度比普通碎石混凝土輕250-290kg/m3，但抗折、軸心抗壓強度、握裹力、抗滲指標明顯高於同強度等級的碎石混凝土，整體工作性能優良，耐久性符合規範要求(見表1).
本發明粉煤灰全礦渣混凝土還適合於500℃以下的耐熱混凝土(見表2)，是一種多功能新型混凝土.
粉煤灰全礦渣混凝土由於主要原材料(礦渣、粉煤灰)皆系工業廢料，每立方米價格比碎石混凝土低30元以上，經濟效益良好，大量利用礦渣和粉煤灰，還可減輕環境汙染，減輕砂石的緊張程度.廢棄的石屑亦可利用本發明作混凝土細骨料使用，找到了新的用途.因此，環境效益和社會效益是十分顯著的.
實施例熱風爐基礎是一個大型基礎，混凝土量為4300m3，混凝土強度等級C20.因施工現場地面障礙物較多，泵車無法靠近基礎，因此，採用將混凝土泵送到主溜槽，再分流，全長70米，使用粉煤灰全礦渣混凝土澆灌順利，由於水化熱低，未採取任何降溫措施，且混凝土不泌水，不漲模，表面光滑，易抹平，收到了較好的技術經濟效果.
權利要求
1.一種使用工業廢料作為填料的混凝土，特別適合於用粉煤灰和礦渣作填料的混凝土，由水泥粗細骨料、水和外加劑組成，其特徵在於用礦渣塊和礦渣砂作為混凝土的粗細骨料，粉煤灰作為優化劑。
2.根據權利要求1所述的混凝土，其特徵是混凝土粗細骨料為各種石質、陶瓷材料，如碎石塊、碎石屑、破碎卵石塊及屑、陶粒、陶粒砂、膨脹礦渣塊及屑等.
3.根據權利要求1所述的混凝土，其特徵在於塑性混凝土中砂率34-42%，泵送混凝土中砂率38-45%，水灰比為0.35-0.6.
4.根據權利要求1所述的混凝土，其特徵在於粉煤灰用量為30-240公斤，佔膠結材總量的20-70%.
全文摘要
粉煤灰全礦渣混凝土是除水泥外，全部利用工業廢料(礦渣、粉煤灰)配製而成的。解決了利用破碎後多稜角礦渣顆粒做混凝土粗細骨料帶來的流動性差、和易性差、難操作的難題，達到了混凝土泵送要求。該混凝土和易性好，不沁水、水化熱低，後期強度高，抗滲性好，耐熱性能好，主要材料皆系工業廢料，價格低廉，是一種多功能高效益新型混凝土。
文檔編號C04B28/04GK1080625SQ92104810
公開日1994年1月12日 申請日期1992年6月29日 優先權日1992年6月29日
發明者王中正, 趙桂琴, 蔣建華, 黃希舜, 秦本銘, 張桂珍, 陳國君 申請人:首鋼總公司