CN109761548A

CN109761548A - 一种合金渣集料混凝土及其应用

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Publication number: CN109761548A
Application number: CN201910168844.XA
Authority: CN
Inventors: 李素娥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2019-05-17

Abstract

本发明公开了一种合金渣集料混凝土，参考普通碎石混凝土的配合比，采用L16正交试验，以坍落度△h、扩展度D、倒坍时间t、7天强度Rc作为控制标本，同时对合金渣表面进行预湿处理，在配合比中参入石粉及保水剂，设计出以合金渣碎石、砂代替普通碎石配制的泵送混凝土，能有效解决传统混凝土配比在制备得到的混凝土出现的工作性能差、塌落度损失快、和易性差、粘聚性低的缺陷。系统解决了合金渣混凝土泵送施工困难、混凝土品质波动大、成本高等问题。此外本发明采用合金渣代替普通碎石作为集料，不仅能保护环境，同时节约成本，是一种值得在建筑行业中推广的生产工艺。本工艺不仅可用于路面施工中，还能用于房屋结构的施工中。

Description

一种合金渣集料混凝土及其应用

技术领域

本发明属于混凝土制备技术领域，尤其是一种合金渣混凝土及其制备方法与应用。

背景技术

高碳铬铁合金是埋弧电炉还原法生产高碳铬铁合金时产生的熔融矿渣在空气中自然冷却后形成的一种无机非金属材料，具有多孔、高强、物理化学稳定性极强等特性。相比普通高炉矿渣，合金渣在化学矿物组成、微观结构与性能等方面均存在较大的差异，其中氧化硅、氧化钙含量较低，但镁和铬的含量则较高，现阶段国内外均没有对合金渣进行高效利用的途径。

从2006年起，合金渣混凝土已经用于部分民用建筑、工业工程与道路工程中，其现状是工程应用先于理论研究，尚缺乏对合金渣混凝土施工性能、力学性能与耐久性能等综合方面的深入研究，因此也引起了施工单位的使用顾虑，限制了合金渣混凝土的全面推广。此外，合金渣相比普通高炉矿渣其MgO含量更高，化学成分与矿物组分差异也较大，所以对混凝土的工作性能、耐久性、力学性能等方面均存在一定的影响，需要进一步进行研究。尤其是Cr2O3的含量较高，而Cr对土壤、植物、水体均有潜在危害，考虑其对环境的保护，所以在制备工艺上必须极为严谨，确保零风险。合金渣因其多孔、强度高、颗粒级配、细度模数等特性，所以在制备合金渣混凝土时的配比设计上相比普通混凝土差异也更大，容易导致混凝土工作性能、体积稳定性、耐久性能等方面存在不利影响。

鉴于上述不足，一种工作性能优良、塌落度损失小、和易性良好、粘聚性高，且对环境无污染，同时节约成本的合金渣集料混凝土是目前行业内急需的，该混凝土作为集料可用于铺设公路、水电、桥梁等工程。

发明内容

基于上述不足，本发明公开了一种工作性能优良、塌落度损失小、和易性良好、粘聚性高，且对环境无污染，节约成本，作为集料可用于铺设公路、水电、桥梁等工程的合金渣集料混凝土。

我们设计了合金渣集料混凝土配比设计关键控制参数试验（L16正交试验），以坍落度△h、扩展度D、倒坍时间t、7天强度Rc作为控制指标，正交试验因素水平详见表1，各组试验测试结果详见表2.

表1 合金渣集料混凝土配合比正交试验因素水平表

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表2 试验结果

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根据表2的测试结果可知，对各组试验所得的坍落度、扩展度与倒塌时间等指标进行极差分析，结果发现三种因素对合金渣混凝土上述和易性指标的影响顺序依次为：B渣砂体积含量＞C粉煤灰体积掺量＞A合金渣碎石松堆体积；而对合金渣混凝土的抗压强度影响顺序依次为： C粉煤灰体积掺量＞A合金渣碎石松堆体积＞B渣砂体积含量。研究得到合金渣混凝土配合比关键控制参数的范围：粉煤灰体积掺量为25~35%，合金渣碎石松堆体积0.65~0.70m³，渣砂体积含量为0.5~0.55，根据上述范围计算出C30合金渣混凝土的基础配方，本发明是通过如下方式实现的：

一种合金渣集料混凝土，该混凝土各组分及含量为：水泥300~320kg/m³，粉煤灰80~100kg/m³，合金渣砂848kg/m³，合金渣碎石1191kg/m³，水150~170kg/m³，减水剂3~5kg/m³；所述混凝土W/B为0.5。

进一步的，所述混凝土由如下重量kg/m³配比的原料制成：水泥310kg/m³，粉煤灰90kg/m³，合金渣砂848kg/m³，合金渣碎石1191kg/m³，水160kg/m³，减水剂4kg/m³；所述混凝土W/B为0.5。

一种合金渣集料混凝土的制备方法，由如下步骤构成：

（1）备料：按上述组分及含量分别称取水泥、粉煤灰、合金渣砂、合金渣碎石、水和减水剂；

（2）合金渣砂预处理：将合金渣砂用自来水预湿处理；

（3）原料混合：依次将水泥、粉煤灰、合金渣碎石、水加入到饱水预湿处理后的合金渣砂中搅拌均匀，然后将减水剂倒入搅拌，将浆料浇注入模，静置24h后脱模，放入养护室进行养护，即得一种合金渣集料混凝土。

进一步的，所述合金渣砂中添加0%~15%的石粉。

进一步的，所述合金渣砂中添加10%的石粉。

进一步的，所述预湿处理时间为6h。

进一步的，所述混凝土与养护水体积比为1:2，所述养护温度19~21℃，所述水温17.5~18.5℃。

进一步的，所述减水剂中的氯离子含量≤混凝土中胶凝材料总量的0.02%。

进一步的，所述减水剂为GK-4A缓凝高效减水剂。

进一步的，所述高效减水剂中的硫酸钠含量≤减水剂干重的15%。

本发明的有益效果在于：

1.本发明通过基础配比合理化，使得合金渣集料混凝土的工作性能明显改善，最佳预湿时间为6h，此时混凝土初始坍落度达到230mm，扩张度为560mm，2h混凝土基本无坍损，相比未预湿处理的混凝土，28天时混凝土的强度增加5.3MPa。表面预湿处理6h还能降低混凝土的干缩率。

2.本发明采用的石粉内掺量仅为10%，将混凝土的工作性能与力学强度提到最佳，坍落度＞240mm，扩展度＞550mm，混凝土包裹性最好，28天时的强度可达43.3MPa。

3.本发明采用的减水剂中羟丙基甲基纤维素醚的含量为0.03%，能提高混凝土泵送的性能。

4.本发明只有在对合金渣砂进行6h预湿处理、调节石粉的最佳内掺量和减水剂的羟丙基甲基纤维素醚含量的协同作用下，才能系统性解决了混凝土泵送施工难、混凝土品质波动大以及成本高的缺陷。

具体实施方式

实施例1

（1）备料：称取水泥310kg/m³，粉煤灰90kg/m³，合金渣砂848kg/m³，合金渣碎石1191kg/m³，水160kg/m³，减水剂4kg/m³备用；所述混凝土W/B为0.5；

（2）合金渣砂预处理：将合金渣砂用自来水预湿处理6h；

（3）原料混合：依次将水泥、粉煤灰、合金渣碎石、水加入到饱水预湿处理后的合金渣砂中搅拌均匀，然后将减水剂倒入搅拌，将浆料浇注入模，静置24h后脱模，放入养护室进行养护，混凝土与养护水体积比为1:2，所述养护温度20℃，所述水温18℃，即得一种合金渣集料混凝土。

其中，合金渣砂中添加10%的石粉，减水剂中的氯离子含量≤混凝土中胶凝材料总量的0.02%，减水剂为GK-4A缓凝高效减水剂，且高效减水剂中的硫酸钠含量≤减水剂干重的15%。

实施例2

（1）备料：称取水泥300kg/m³，粉煤灰80kg/m³，合金渣砂848kg/m³，合金渣碎石1191kg/m³，水150kg/m³，减水剂3kg/m³备用；所述混凝土W/B为0.5；

（2）合金渣砂预处理：将合金渣砂用自来水预湿处理；

（3）原料混合：依次将水泥、粉煤灰、合金渣碎石、水加入到饱水预湿处理后的合金渣砂中搅拌均匀，然后将减水剂倒入搅拌，将浆料浇注入模，静置24h后脱模，放入养护室进行养护，混凝土与养护水体积比为1:2，所述养护温度19℃，所述水温17.5℃，即得一种合金渣集料混凝土。

其中，合金渣砂中添加5%的石粉，减水剂中的氯离子含量≤混凝土中胶凝材料总量的0.02%，减水剂为GK-4A缓凝高效减水剂，且高效减水剂中的硫酸钠含量≤减水剂干重的15%。

实施例3

（1）备料：称取水泥320kg/m³，粉煤灰100kg/m³，合金渣砂848kg/m³，合金渣碎石1191kg/m³，水170kg/m³，减水剂5kg/m³备用；所述混凝土W/B为0.5；

（2）合金渣砂预处理：将合金渣砂用自来水预湿处理；

（3）原料混合：依次将水泥、粉煤灰、合金渣碎石、水加入到饱水预湿处理后的合金渣砂中搅拌均匀，然后将减水剂倒入搅拌，将浆料浇注入模，静置24h后脱模，放入养护室进行养护，混凝土与养护水体积比为1:2，所述养护温度21℃，所述水温18.5℃，即得一种合金渣集料混凝土。

其中，合金渣砂中添加15%的石粉，减水剂中的氯离子含量≤混凝土中胶凝材料总量的0.02%，减水剂为GK-4A缓凝高效减水剂，且高效减水剂中的硫酸钠含量≤减水剂干重的15%。

试验例

现将本发明制得的合金渣集料混凝土制备的不同强度等级样品性能进行测试，对比普通混凝土和同等强度的合金渣混凝土在胶凝材料用量相同的条件下，其工作性能与物理学性能对比，具体结果如表3所示。

表3 各组混凝土功能性能与力学性能比较

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注：A：C30合金渣混凝土；B：C40合金渣混凝土；C：C50合金渣泵送混凝土；D：C50合金渣混凝土；A’： C30普通集料混凝土；B’： C40普通集料混凝土；C’： C50泵送普通集料混凝土；D’： C50普通集料混凝土。

根据表3结果可知，普通合金渣混凝土与同等强度的普通混凝土在胶凝材料用量的相同条件下，其7d、28d立方体抗压强度与普通混凝土的抗压强度相当，7d、28d抗折强度由于普通混凝土的抗折强度，28d抗折强度＞5.0MPa，7d、28d合金渣混凝土的劈裂抗拉强度与普通混凝土劈裂抗拉强度差别不大，合金渣混凝土的弹性模量与普通混凝土的弹性模量相差较小，28d龄期时均＞3.4×10⁴MPa，能够很好的满足混凝土的设计要求。

综上所述，只有在本发明合理化配比下，在对合金渣砂进行6h预湿处理、调节石粉的最佳内掺量和减水剂的羟丙基甲基纤维素醚含量的协同作用下，才能系统性解决了混凝土泵送施工难、混凝土品质波动大以及成本高的缺陷。

Claims

1.一种合金渣集料混凝土，其特征在于，该混凝土各组分及含量为：水泥300~320kg/m³，粉煤灰80~100kg/m³，合金渣砂848kg/m³，合金渣碎石1191kg/m³，水150~170kg/m³，减水剂3~5kg/m³；所述混凝土W/B为0.5。

2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述混凝土由如下重量kg/m³配比的原料制成：水泥310kg/m³，粉煤灰90kg/m³，合金渣砂848kg/m³，合金渣碎石1191kg/m³，水160kg/m³，减水剂4kg/m³；所述混凝土W/B为0.5。

3.一种根据权利要求1或2所述的混凝土的制备方法，其特征在于，该制备方法由如下步骤构成：

（2）合金渣砂预处理：将合金渣砂用自来水预湿处理；

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述合金渣砂中添加0%~15%的石粉。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述合金渣砂中添加10%的石粉。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预湿处理时间为6h。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混凝土与养护水体积比为1:2，所述养护温度19~21℃，所述水温17.5~18.5℃。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述减水剂中的氯离子含量≤混凝土中胶凝材料总量的0.02%。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述减水剂为GK-4A缓凝高效减水剂。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述高效减水剂中的硫酸钠含量≤减水剂干重的15%。