CN101134645A - 抗裂增强生态水泥 - Google Patents

Abstract

一种抗裂增强生态水泥，是由以下重量百分比的原料制成：硅酸盐水泥熟料35－80％、粉煤灰5－30％、铁合金炉渣1.0－30％、锅炉炉渣5－40％、矿渣10－40％、助磨剂0.1－2.0％、石膏0.5－10％、无机矿物增强纤维材料1－20％、聚合物纤维0.01－10％，其制备方法是按上述配比将各原料磨细、混合均匀即得。本发明的抗裂增强生态水泥与现有技术相比，具有低水化热、低收缩、低需水量、高早强等优点。

Description

抗裂增强生态水泥

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，尤其是一种抗裂增强生态水泥。

背景技术

传统的硅酸盐水泥，虽具有很高的抗压强度，但存在着水化速度过快、水化热高、抗拉强度低、收缩率大、抗裂性差和脆性大等缺陷，它直接影响混凝土的工作性能及浇注构件质量。同时由于水化热高、需水量大、塑性收缩率大，从而会导致混凝土工程出现早期裂缝，并随着时间的延续早期裂缝呈日益增加扩大的趋势，严重影响混凝土工程的使用性能及耐久性。现解决该问题的主要方法和技术有：第一是掺入适量的膨胀剂，通过水化反应生产膨胀性结晶水化物，产生适度膨胀来弥补凝结收缩应力，以减少或防止混凝土裂缝达到抗裂目的。但这种方法存在：1、可靠性差，环境等因素影响大，须在有充足的外部水养护条件下才能发挥；2、掺量宽容度小，搅拌均匀性要求高；3、与其它混凝土外加剂相容性差。第二是以掺加矿物掺合料来降低水化热，实现低收缩、低水化热抗裂，但实践证明单一通过掺加矿渣粉或粉煤灰等矿物掺合料所配制出的低收缩、低水化热水泥或混凝土并不能改善其脆性，且普通存在需水量大，易析水，早期强度低等不足点。第三是使用缓凝剂，通过延缓水泥水化速度，错开水化热温升峰期来改善其抗裂性能，但缓凝剂并不能抑制塑性收缩带来的开裂现象，当缓凝作用失效后，则会加快水泥水化速度，极容易造成开裂，且掺量不当时易出现无效或长时间不凝结的现象。第四是以掺加高强高模纤维及高分子聚合物来改善其水泥制品的韧性，达到抗裂的目的。但简单地在普通水泥中掺入高强高模纤维及高分子聚合物，虽然对水泥及混凝土的抗裂性能得到了有所改善和提高，并未能完全降低水化热温升给混凝土带来的影响，从成本及经济性的角度来说，聚合物价格昂贵显然不适合大体积混凝土施工。因此，上述几种技术方法在实际应用中对提高水泥构件及混凝土结构的抗裂作用仍属有限。

发明内容

本发明的目的就是提供一种低水化热、低收缩、低需水量、高早强型的抗裂增强生态水泥。

本发明的抗裂增强生态水泥由以下重量百分比的原料制成：

硅酸盐水泥熟料35-80％、            粉煤灰5-30％、         铁合金炉渣1.0-30％、

锅炉炉渣5-40％、                   矿渣10-40％、          助磨剂0.1-2.0％、    石膏0.5-10％、

无机矿物增强纤维材料1-20％、       聚合物纤维0.01-10％。

所述的硅酸盐水泥熟料是不小于425标号的硅酸盐水泥熟料。

所述的粉煤灰是燃煤热电厂烟道收尘粉末。

所述的铁合金炉渣是冶炼铁合金时排出的熔融渣。

所述的矿渣是钢铁冶炼企业排出的粒化高炉矿渣、矿渣微粉。

所述的锅炉炉渣为以燃煤或煤矸石作燃料锅炉排出的炉底渣。

所述的无机矿物增强纤维材料为天然纤维状硅灰石、长径石。

所述的聚合物纤维为聚丙烯纤维或聚乙烯纤维或聚乙烯醇纤维。

本发明的抗裂增强生态水泥的制备方法是：按上述配比，将各原料磨细，混合均匀即得。

本发明的抗裂增强生态水泥与现有技术相比，具有以下优点：

1、由于采用了大量的粉煤灰和铁合金炉渣、锅炉炉渣，粒化高炉矿渣、抗裂增强纤维材料，水泥熟料用量明显减少，水泥中的水化热高、水化速度快的C₃A等主要矿物数量变得更少，使水泥早期水化放热速率和放热总量明显降低水泥浆体的长时间保持塑性，使初凝时间延长了1.5-3h，从而大大地减少了因放热造成的早期热裂缝。

2、水泥浆体及混凝土的化学收缩和自身收缩显著减少，甚至完全消除浇注后产生的塑性裂缝。一方面粉煤灰、铁合金炉渣、粒化高炉矿渣的大量掺入已使胶体早期化学收缩得到延缓和减少；同时水泥熟料和铁合金炉渣及粒化高炉矿渣中的MgO与水结合发生膨胀对体积收缩产生抑制作用。另一方面，由于无机矿物纤维和聚合物纤维的加入，均匀散布的高长径比针状硅灰石粉(长径石粉)和聚合物纤维在水泥浆体、混凝土内部呈现三维乱向结构支撑体系，有效地削弱和消除了塑性收缩及冻融时的张力，从而抑制了微细裂缝的产生和发展，增强了混凝土的韧性，同时无数的纤维可以有效防止和抑制离析倾向及明显减少早期泌水，阻碍了沉降裂纹的形成。

3、混凝土和水泥砂浆的抗渗性能显著提高。由于纤维的加入阻止了离析现象，提高了浇注体的整体性和抑制消除了裂缝的产生及发展，而提高抗渗性能；另一方面由于表面活性材料的掺入使得搅拌用水量减少，从而使凝结过程中自由水的挥发减少，由此产生的混凝土及水泥砂浆体内的毛细通道也就减少了，加之粉煤灰和硅灰石粉、长径石粉的掺入，细小的颗粒填实了混凝土或水泥砂浆中原有的孔隙或洞穴，阻断了渗水通路，提高了浇注体的密实度，使混凝土、水泥砂浆的抗渗性能得到了显著提高。

4、水泥、混凝土的早、中、后期强度，特别是抗折强度和劈裂抗拉强度具有明显提高。高活性的水泥熟料与水接触后很快反应及铁合金炉渣和硅灰石粉在石膏的激发下促使材料体系早期结构形成，保证了水泥早期强度的提高。随着水泥熟料的不断水化。熟料中含有的大量C₂S矿物逐渐发挥作用，与未反应的粉煤灰、铁合金炉渣、矿渣一起继续参与水化，消耗吸收了材料体系中大量的游离氢氧化钙，消除了硅酸盐水泥中存在的大量氢氧化钙晶体的定向生长，提高了水泥石的致密性和强度。从而保证了水泥石及混凝土后期强度的不断增长，有效地提高了抗渗性能及耐久性。

具体实施方式

一种以硅酸盐水泥熟料为基材，采用多种工业废渣和抗裂增强材料制备的抗裂增强生态水泥，是由以下原料制成：硅酸盐水泥熟料、粉煤灰、铁合金炉渣、锅炉炉渣、矿渣、助磨剂、石膏、无机矿物增强纤维材料、聚合物纤维。

现通过以下实施例及试验数据进行说明：

表-1是本发明的抗裂增强生态水泥的四个独立实施例，与PO42.5级水泥相比较，并在同等条件下分别检测水泥的凝结时间、抗折、抗压、劈裂抗拉强度。其中凝结时间依据GB/T1346-2001的方法进行，抗折、抗压强度除采用水灰比0.40以外，其余全部按GB/T17671-1999规定进行。劈裂抗拉强度采用0.40水灰比，其余按GB/T17671-1999制备胶砂，并采用100×100×100mm的立方试体。水泥干缩率按JC/T603-2004进行。各项检测结果分别见表-2。

表-1：抗裂增强生态水泥配比实施例

实施例号	硅酸盐水泥熟料	石膏	铁合金炉渣	粉煤灰	矿渣	锅炉炉渣	硅灰石	聚丙烯纤维	助磨剂
										1	54.0	4.0	15	12	7	4	3	0.2	0.8
2	50.0	4.0	2	10	25	5	3	03	0.7
										3	45.0	4.0	25	15	1	5	4	0.4	0.6
4	45.0	4.0	10	11	20	5	4	0.4	0.6

表-2：抗裂增强生态水泥与水泥熟料及普通硅酸盐42.5级水泥各项检测结果

从表2各项检测结果来看，本发明的抗裂增强生态水泥与硅酸盐水泥熟料及P.O型(普通硅酸盐)水泥相比较，具有如下显明的优点。

1、凝结时间明显延长，初凝时间均在4:30以上，有利于混凝土长时间保持塑性及施工过程中的长距离运输和泵送。

2、强度高，三天早期强度最低值都保持了42.5级普通硅酸盐水泥的实物质量，且后期均超过硅酸盐水泥熟料；特别是抗折强度和劈裂抗拉强度明显高于42.5级普通硅酸盐水泥，从而大大地提高了水泥构件及混凝土的抗裂性能。

3、干缩率小水泥胶砂干缩率比普通水泥的干缩率下降幅度均超过30％以上从而有利于提高混凝土工程及构件的耐久性和延长使用寿命。

Claims (3)

1.一种抗裂增强生态水泥，其特征在于：它是由以下重量百分比的原料制成：

硅酸盐水泥熟料35-80％、粉煤灰5-30％、铁合金炉渣1.0-30％、锅炉炉渣5-40％、矿渣10-40％、助磨剂0.1-2.0％、石膏0.5-10％、无机矿物增强纤维材料1-20％、聚合物纤维0.01-10％。

2.根据权利要求1所述的抗裂增强生态水泥，其特征在于：所述的无机矿物增强纤维材料为天然纤维状硅灰石、长径石。

3.根据权利要求1所述的抗裂增强生态水泥，其特征在于：所述的聚合物纤维为聚丙烯纤维或聚乙烯纤维或聚乙烯醇纤维。