一種強度等級不大於c40的花崗巖石粉混凝土及其製備方法
2023-05-25 11:47:06 3
一種強度等級不大於c40的花崗巖石粉混凝土及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土及其製備工藝，其中所述的花崗巖石粉混凝土主要由膠凝材料、水、砂、碎石和外摻料製備而成，所述的膠凝材料為水泥和花崗巖石粉，或者為水泥、礦粉和花崗巖石粉，所述的外摻料為減水劑。利用本發明製備出的花崗巖石粉混凝土，在滿足強度要求前提下的早期抗裂性、抗氯離子滲透性能、抗碳化性能等方面均優於傳統混凝土。
【專利說明】—種強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於混凝土【技術領域】，涉及一種使用水泥、礦粉、花崗巖石粉和自行復配的聚羧酸外加劑製備出強度等級不大於C40等級的花崗巖石粉混凝土。
【背景技術】
[0002]20世紀30年代以來，混凝土主要以粉煤灰和礦粉為摻和料，不但減少了水泥用量，而且提高了混凝土的強度，也增強了混凝土的耐久性。然而，近年隨著水電建設、工民建等行業的迅猛發展，粉煤灰和礦粉需求量急速增加，往往是供不應求。在這種情況下，尋求一種容易獲取、優質廉價的替代摻合料勢在必行。
[0003]近年來，隨著天然砂資源的枯竭，人工砂的應用越來越普遍，隨之產生了新的廢棄物即石粉。人工砂主要以花崗巖為原料，生產出的花崗巖石粉至今利用率比較低。主要原因有:
[0004]1、首先花崗巖石粉有別於以碳酸鈣為主要成分用途較廣泛的大理石石粉，成分較為複雜，未經處理的花崗巖石粉活性較低；
[0005]2、其二缺少對花崗巖石粉相關理論、反應機理的研究。
[0006]石粉在混凝土中的應用已逐漸成為一種趨勢。石灰石粉用作水泥混合材和混凝土摻合料是目前國內外研究的熱點。今年6月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布了《石灰石粉在混凝土中應用技術規程》意見徵求稿，為石灰石粉的使用提供了標準參考。
[0007]碎石經機械加工後顆粒小於0.16毫米的微細粉體即石粉，是生產水泥、配製高性能混凝土的理想材料之一。石粉中粒徑小於0.045mm的娃質、?丐質顆粒,具有一定強度的水化產物，充填混凝土孔隙，使混凝土的孔隙細化，降低混凝土的孔隙率，改善混凝土的孔隙結構，從而提高混凝土的性能。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在於提供一種強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土及其製備工藝。利用本發明製備出的花崗巖石粉混凝土，在滿足強度要求前提下的早期抗裂性、抗氯離子滲透性能、抗碳化性能等方面均優於傳統混凝土。
[0009]為了實現本發明的上述目的，發明人通過大量試驗研究和探索，最終獲得了如下技術方案:
[0010]一種強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土，其中所述的花崗巖石粉混凝土主要由膠凝材料、水、砂、碎石和外摻料製備而成，所述的膠凝材料為水泥和花崗巖石粉，或者為水泥、礦粉和花崗巖石粉，所述的外摻料為減水劑。
[0011]優選地，如上所述的強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土，其中:
[0012]當強度等級為C15時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥145~155份，花崗巖石粉155~170份，砂750~800份，碎石1000~1100份，水100~160份，減水劑3~6份；
[0013]當強度等級為C20時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥185-200份，礦粉25~32份，花崗巖石粉85~95份，砂750~810份，碎石1000~1100份，水110~160份，減水劑4~7份；
[0014]當強度等級為C25時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥230~250份，礦粉45~60份，花崗巖石粉75~90份，砂730~800份，碎石900~1100份，水140~180份，減水劑5~8份；
[0015]當強度等級為C30時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥230~250份，礦粉110~130份，花崗巖石粉180~210份，砂630~700份，碎石900~1000份，水130~200份，減水劑7~11份；
[0016]當強度等級為C35時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥280~320份，礦粉120~150份，花崗巖石粉90~130份，砂650~750份，碎石900~1000份，水140~200份，減水劑8~11份；
[0017]當強度等級為C40時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥300~350份，礦粉130~160份，花崗巖石粉100~130份，砂600~700份，碎石850~950份，水150~200份，減水劑10~12份。
[0018]進一步優選地，如上所述的強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土，其中:
[0019]當強度等級為C15時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥151份，花崗巖石 粉162份，砂774份，碎石1063份，水134份，減水劑5份；
[0020]當強度等級為C20時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥193份，礦粉28份，花崗巖石粉89份，砂791份，碎石1049份，水135份，減水劑
5.5 份；
[0021]當強度等級為C25時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥238份，礦粉51份，花崗巖石粉82份，砂765份，碎石1014份，水167份，減水劑
6.8 份;
[0022]當強度等級為C30時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥239份，礦粉119份，花崗巖石粉192份，砂663份，碎石937份，水152份，減水劑9.5 份；
[0023]當強度等級為C35時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥296份，礦粉132份，花崗巖石粉107份，砂688份，碎石927份，水171份，減水劑
9.9 份;
[0024]當強度等級為C40時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥328份，礦粉145份，花崗巖石粉118份，砂661份，碎石898份，水167份，減水劑
10.9 份。
[0025]本發明所述的強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土，其中:所述的水泥為強度等級42.5級的普通矽酸鹽水泥；所述的礦粉為S95礦粉；所述的花崗巖石粉為比表面積大於400的花崗巖石粉；所述的砂為II區中砂；所述的碎石為5-25mm連續級配花崗巖碎石；所述的減水劑為聚羧酸減水劑。
[0026]本發明提供了一種用於強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土的製備方法，該方法包括以下步驟:
[0027](I)原材料的預處理:剔除膠凝材料中的硬塊等；
[0028](2)稱量:按照配比稱量各組分；
[0029](3)上料及攪拌:向攪拌機中依次加入膠凝材料、砂、碎石、佔總水量70%~90%的水、減水劑，攪拌均勻；
[0030](4)將剩餘水加入混凝土中繼續攪拌，當混凝土塌落度達到160-200時，花崗巖石粉混凝土製備完成。
[0031]與現有技術相比，本發明使用水泥、礦粉、花崗巖石粉和自行復配的聚羧酸外加劑製備出強度等級不大於C40等級的花崗巖石粉混凝土。天然砂和機制砂的顆粒主要分布在
160μ m以上，石粉的顆粒則大部分在160 μ m以下，如此粒度分布，不但不會阻礙水泥與骨料的結合，相反填補了混凝土骨料之間的空隙，改善眾一集料的界面結構。含矽鋁質的花崗巖石粉和其他原料在鹼矽酸鹽溶液中不同程度被先分解為鋁矽酸鹽低聚體，低聚體再通過脫羥基聚合反應生成鋁矽酸鹽膠體相，進一步生成由[SiOJ4-和[AlOJ5-四面體相互連接的具有三維網狀結構的基體相，基體相將未反應的礦物顆粒和骨料粘結在一起，從而賦予材料一定的力學性能。本發明將花崗巖石粉中粒徑小於45 μ m的部分作為摻合料,用來改善膠凝材料組分；而將花崗巖石粉中粒徑大於45 μ m的部分計入砂中，調整砂的顆粒級配。在混凝土材料科學理論的指導下，利用本發明製備出的花崗巖石粉混凝土，在滿足強度要求前提下的早期抗裂性、抗氯離子滲透性能、抗碳化性能等方面均優於傳統混凝土。利用花崗巖石粉製備混凝土不僅可以以節約水泥、石灰石資源，同時為混凝土生產原材料的選擇提供更為廣闊的空間，響應了國家有關資源綜合利用、節能減排等號召，具有顯著的經濟效益和社會效益。
[0032]
【具體實施方式】
[0033]以下通過實施例形式對本發明的上述內容再作進一步的詳細說明，但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於以下的實施例，凡基於本發明上述內容所實現的技術均屬於本發明的範圍。
[0034]1、試驗用材料如下:
[0035]水泥:P.042.5普通矽酸鹽水泥
[0036]礦粉:S95礦粉
[0037]粉煤灰:11級粉煤灰
[0038]石粉:花崗巖石粉(45 μ m篩餘38.2%)
[0039]粗骨料:5-25mm連續級配花崗巖碎石，符合JGJ52-2006的要求
[0040]細骨料:機制砂，符合JGJ52-2006要求的細度模數為3.1的中砂，含泥量為3%
[0041]外加劑:自行復配的聚羧酸系高性能減水劑，減水率為25%。
[0042] 各材料的基本性能見表1~表5:
[0043]表1水泥的物理力學性能指標
[0044]
【權利要求】
1.一種強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土，其特徵在於:所述的花崗巖石粉混凝土主要由膠凝材料、水、砂、碎石和外摻料製備而成，所述的膠凝材料為水泥和花崗巖石粉，或者為水泥、礦粉和花崗巖石粉，所述的外摻料為減水劑。
2.根據權利要求1所述的強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土，其特徵在於: 當強度等級為C15時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥145~155份，花崗巖石粉155~170份，砂750~800份，碎石1000~1100份，水100~160份，減水劑3~6份； 當強度等級為C20時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥185-200份，礦粉25~32份，花崗巖石粉85~95份，砂750~810份，碎石1000~1100份，水110~160份，減水劑4~7份； 當強度等級為C25時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥230~250份，礦粉45~60份，花崗巖石粉75~90份，砂730~800份，碎石900~1100份，水140~180份，減水劑5~8份； 當強度等級為C30時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥230~250份，礦粉110~130份，花崗巖石粉180~210份，砂630~700份，碎石900~1000份，水130~200份，減水劑7~11份; 當強度等級為C35時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥280~320份，礦粉120~150份，花崗巖石粉90~130份，砂650~750份，碎石900~1000份，水140~200份，減水劑8~11份; 當強度等級為C40時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥300~350份，礦粉130~160份，花崗巖石粉100~130份，砂600~700份，碎石850~950份，水150~200份，減水劑10~12份。
3.根據權利要求2所述的強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土，其特徵在於: 當強度等級為C15時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥151份，花崗巖石粉162份，砂774份，碎石1063份，水134份，減水劑5份；當強度等級為C20時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥193份，礦粉28份，花崗巖石粉89份，砂791份，碎石1049份，水135份，減水劑5.5份；當強度等級為C25時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥238份，礦粉51份，花崗巖石粉82份，砂765份，碎石1014份，水167份，減水劑6.8份；當強度等級為C30時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥239份，礦粉119份，花崗巖石粉192份，砂663份，碎石937份，水152份，減水劑9.5份；當強度等級為C35時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥296份，礦粉132份，花崗巖石粉107份，砂688份，碎石927份，水171份，減水劑9.9份；當強度等級為C40時，所述的花崗巖石粉混凝土由如下重量份數的原料製備而成:水泥328份，礦粉145份，花崗巖石粉118份，砂661份，碎石898份，水167份，減水劑10.9份。
4.根據權利要求1-3任一項所述的強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土，其特徵在於:所述的水泥為強度等級42.5級的普通矽酸鹽水泥。
5.根據權利要求1-3任一項所述的強度 等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土，其特徵在於:所述的礦粉為S95礦粉。
6.根據權利要求1-3任一項所述的強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土，其特徵在於:所述的花崗巖石粉為比表面積大於400的花崗巖石粉。
7.根據權利要求1-3任一項所述的強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土，其特徵在於:所述的砂為II區中砂。
8.根據權利要求1-3任一項所述的強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土，其特徵在於:所述的碎石為5-25_連續級配花崗巖碎石。
9.根據權利要求1-3任一項所述的強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土，其特徵在於:所述的減水劑為聚竣Ife減水劑。
10.一種用於強度等級不大於C40的花崗巖石粉混凝土的製備方法，該方法包括以下步驟: (1)原材料的預處理:剔除膠凝材料中的硬塊等； (2)稱量:按照配比稱量各組分； (3)上料及攪拌:向攪拌機中依次加入膠凝材料、砂、碎石、佔總水量70%~90%的水、減水劑，攪拌均勻； (4)將剩餘水加入混凝土中繼續攪拌，當混凝土塌落度達到160-200時，花崗巖石粉混凝土製備完成。
【文檔編號】C04B28/08GK103803916SQ201310699478
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】吳愛芹, 羅金壘, 楊濤, 於琦, 於飛, 邵聖凱 申請人:青島青建新型材料有限公司