CN102815898A - 一种矿渣微粉混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种矿渣微粉混凝土，包括比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉、水泥、碎石、粉煤灰、河沙、水、减水剂、硼酸盐、膨胀剂、松香皂，每立方米混凝土中各组分的重量为：比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉165-190kg、水泥300-370kg、河沙585-625kg、碎石1145-1205kg、粉煤灰35-50kg、水155-205kg、减水剂4-6kg、硼酸盐10-15kg、膨胀剂23-34kg、松香皂1.5-3kg上述原料经过搅拌混合后得到混凝土。减水剂使用量小，抗冻性增加；混凝土质量提高，增加耐腐蚀性，延长混凝土建筑物的使用寿命；降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土及其制备方法，确切地说是一种矿渣微粉混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是建筑工程中重要的建筑材料。为了降低混凝土的生产成本，向混凝土中增加多种填料，而矿渣微粉是一种新的填料。但是，现有的掺入矿渣微粉的混凝土存在以下缺点：1、加入矿渣微粉的混凝土减水效果低，只能增加减水剂的用量，但是，随着减水剂的量的增加，混凝土的抗冻性降低；2、矿渣微粉粒度范围较大，填入后不易分散，即使同一批次混凝土质量参差不齐，直接影响工程的质量；矿渣微粉比表面积小，增大比表面积需要增加研磨时间，能量消耗两大，处理时间长，影响工作效率；3、虽然能够提高耐腐蚀性，但是，制造的混凝土的在海水等恶劣环境中的使用寿命还是无法满足需求；4、为了提高膨胀效果，膨胀剂用量较大，一般为凝胶材料（矿渣微粉、水泥和粉煤灰）重量的10-12%，生产成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种矿渣微粉混凝土及其制备方法，能够解决上述问题。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种矿渣微粉混凝土，包括比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉、水泥、碎石、粉煤灰、河沙、水、减水剂、硼酸盐、膨胀剂、松香皂，每立方米混凝土中各组分的重量为：比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉165-190kg、水泥300-370kg、河沙585-625kg、碎石1145-1205kg、粉煤灰35-50kg、水155-205kg、减水剂4-6kg、硼酸盐10-15kg、膨胀剂23-34kg、松香皂1.5-3kg。
所述的比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉加工方法包括下述步骤： ①将矿渣微粉原料加入球磨机中，再向球磨机中加入矿渣微粉原料重量3倍的200号溶剂油，以10转/min的速度慢速研磨40-60min，其中球磨机中的钢球直径为5-10mm； ②慢速研磨结束后向球磨机中加入矿渣微粉原料重量的5%的三乙醇胺和矿渣微粉原料重量的5%的氯化盐，以30转/min的速度快速研磨20-30min； ③将步骤②快速研磨后的矿渣微粉经除铁器进行除铁，再压滤、甩干，得到比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉。
所述的氯化盐是氯化钙、氯化钠或者氯化镁。
所述的减水剂由三聚氰胺、氨基磺酸钠、一元醛和氢氧化钠按照下述步骤制得： ①将三聚氰胺和一元醛按照重量比15:1加入反应釜中，加入氢氧化钠调pH=8-9，在温度70-80℃条件下反应90-100min； ②反应完毕后加入三聚氰胺重量1/3的氨基磺酸钠，继续反应30min，得到减水剂。
所述的一元醛为甲醛或者乙醛。
所述的硼酸盐是四硼酸钠、硼酸锌或者硼酸钙。
所述的膨胀剂由金属氧化物、硫铝酸钙和三氧化二铬按照重量比15:4:1混合而成，具体加工方法包括下述步骤：将金属氧化物、硫铝酸钙和三氧化二铬按照重量比15:4:1置入粉末混合机，搅拌10min，得到膨胀剂。
所述的金属氧化物为氧化钙或者氧化镁。
所述的松香皂是松香钠皂、松香钙皂或者松香钾皂。
比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉、水泥、碎石、粉煤灰、河沙、水、减水剂、四硼酸盐、膨胀剂、松香钠皂，每立方米混凝土中各组分的重量为：比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉165kg、水泥315kg、河沙625kg、碎石1155kg、粉煤灰40kg、水205kg、减水剂4kg、四硼酸盐10kg、膨胀剂28kg、松香钠皂1.5kg。
比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉、水泥、碎石、粉煤灰、河沙、水、减水剂、硼酸锌、膨胀剂、松香钠皂，每立方米混凝土中各组分的重量为：比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉190kg、水泥300kg、河沙620kg、碎石1205kg、粉煤灰35kg、水155kg、减水剂5kg、硼酸锌12kg、膨胀剂23kg、松香钠皂2kg。
一种矿渣微粉混凝土制备方法，其特征在于：制备每立方米混凝土包括以下步骤： ①处理矿渣微粉原料、制备减水剂和膨胀剂： 一、矿渣微粉原料处理步骤为： Ⅰ将矿渣微粉原料加入球磨机中，再向球磨机中加入矿渣微粉原料重量3倍的200号溶剂油，以10转/min的速度慢速研磨40-60min，其中球磨机中的钢球直径为5-10mm； Ⅱ慢速研磨结束后向球磨机中加入矿渣微粉原料重量的5%的三乙醇胺和矿渣微粉原料重量的5%的氯化盐，以30转/min的速度快速研磨20-30min； Ⅲ将步骤②快速研磨后的矿渣微粉经除铁器进行除铁，再压滤、甩干，得到比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉； 二、减水剂的制备步骤为： Ⅰ将三聚氰胺和一元醛按照重量比15:1加入反应釜中，加入氢氧化钠调pH=8-9，在温度70-80℃条件下反应90-100min； Ⅱ反应完毕后加入三聚氰胺重量1/3的氨基磺酸钠，继续反应30min，得到减水剂； 三、膨胀剂的制备步骤为： 将金属氧化物、硫铝酸钙和三氧化二铬按照重量比15:4:1置入粉末混合机，搅拌10min，得到膨胀剂； ②将比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉165-190kg、水泥300-370kg、河沙585-625kg、碎石1145-1205kg、粉煤灰35-50kg加入搅拌器中，搅拌30-40min； ③再向搅拌器中加入水155-205kg、减水剂4-6kg、硼酸盐10-15kg、膨胀剂23-34kg、松香皂1.5-3kg，搅拌10-15min，得到矿渣微粉混凝土。
本发明的优点在于：三聚氰胺、氨基磺酸钠、一元醛和氢氧化钠制备的减水剂使用量小，但是减水效果不变，并且抗冻性能不仅不受影响，而且抗冻性增加约4倍左右；经过本发明特殊处理的矿渣微粉粒度范围小，搅拌时能够均匀快速分散，保证同一批次的混凝土质量相同，避免影响建筑质量；三乙醇胺和氯化盐能够进一步增加耐腐蚀性和提高混凝土的抗冻性，并且能延长混凝土建筑物的使用寿命，三乙醇胺、氯化盐还能够作为助磨剂加快研磨效率；这种金属氧化物、硫铝酸钙和三氧化二铬混合的膨胀剂用量减小，小于凝胶材料的重量的6%，但是膨胀效果不变，降低生产成本；一种矿渣微粉混凝土与普通混凝土相比，和易性有明显的改善，新拌混凝土的黏聚性、流动性都很好，还具有泌水率大幅降低等优点。
具体实施方式
一种矿渣微粉混凝土，包括比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉、水泥、碎石、粉煤灰、河沙、水、减水剂、硼酸盐、膨胀剂、松香皂，每立方米混凝土中各组分的重量为：比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉165-190kg、水泥300-370kg、河沙585-625kg、碎石1145-1205kg、粉煤灰35-50kg、水155-205kg、减水剂4-6kg、硼酸盐10-15kg、膨胀剂23-34kg、松香皂1.5-3kg。
所述的比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉加工方法包括下述步骤： ①将矿渣微粉原料加入球磨机中，再向球磨机中加入矿渣微粉原料重量3倍的200号溶剂油，以10转/min的速度慢速研磨40-60min，其中球磨机中的钢球直径为5-10mm； ②慢速研磨结束后向球磨机中加入矿渣微粉原料重量的5%的三乙醇胺和矿渣微粉原料重量的5%的氯化钠，以30转/min的速度快速研磨20-30min； ③将步骤②快速研磨后的矿渣微粉经除铁器进行除铁，再压滤、甩干，得到比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉。
所述的减水剂优选由三聚氰胺、氨基磺酸钠、甲醛和氢氧化钠按照下述步骤制得： ①将三聚氰胺和甲醛按照重量比15:1加入反应釜中，加入氢氧化钠调pH=8-9，在温度70-80℃条件下反应90-100min； ②反应完毕后加入三聚氰胺重量1/3的氨基磺酸钠，继续反应30min，得到减水剂。
减水剂还可以采用肪族高效减水剂、萘系高效减水剂、氨基磺酸盐高性能减水剂或者聚羧酸高性能减水剂。
所述的硼酸盐是四硼酸钠、硼酸锌或者硼酸钙。
所述的膨胀剂优选由氧化钙、硫铝酸钙和三氧化二铬按照重量比15:4:1混合而成，具体加工方法包括下述步骤：将氧化钙、硫铝酸钙和三氧化二铬按照重量比15:4:1置入粉末混合机，搅拌10min，得到膨胀剂。
所述的膨胀剂还可以是硫铝酸钙类、氧化钙膨胀剂或者金属类膨胀剂。
所述的松香皂是松香钠皂、松香钙皂或者松香钾皂。
一种矿渣微粉混凝土制备方法，制备每立方米混凝土包括以下步骤： ①处理矿渣微粉原料、制备减水剂和膨胀剂： 一、矿渣微粉原料处理步骤为： Ⅰ将矿渣微粉原料加入球磨机中，再向球磨机中加入矿渣微粉原料重量3倍的200号溶剂油，以10转/min的速度慢速研磨40-60min，其中球磨机中的钢球直径为5-10mm； Ⅱ慢速研磨结束后向球磨机中加入矿渣微粉原料重量的5%的三乙醇胺和矿渣微粉原料重量的5%的氯化钠，以30转/min的速度快速研磨20-30min； Ⅲ将步骤②快速研磨后的矿渣微粉经除铁器进行除铁，除了出去矿渣微粉中的铁金属，还可以出去钢球，再压滤、甩干，得到比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉； 二、减水剂的制备步骤为： Ⅰ将三聚氰胺和一元醛按照重量比15:1加入反应釜中，加入氢氧化钠调pH=8-9，在温度70-80℃条件下反应90-100min； Ⅱ反应完毕后加入三聚氰胺重量1/3的氨基磺酸钠，继续反应30min，得到减水剂； 三、膨胀剂的制备步骤为： 将氧化钙、硫铝酸钙和三氧化二铬按照重量比15:4:1置入粉末混合机，搅拌10min，得到膨胀剂； ②将比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉165-190kg、水泥300-370kg、河沙585-625kg、碎石1145-1205kg、粉煤灰35-50kg加入搅拌器中，搅拌30-40min； ③再向搅拌器中加入水155-205kg、减水剂4-6kg、硼酸盐10-15kg、膨胀剂23-34kg、松香皂1.5-3kg，搅拌10-15min，得到矿渣微粉混凝土。
实施例一：
一种矿渣微粉混凝土，包括比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉、水泥、碎石、粉煤灰、河沙、水、减水剂、四硼酸盐、膨胀剂、松香钠皂，每立方米混凝土中各组分的重量为：比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉165kg、水泥315kg、河沙625kg、碎石1155kg、粉煤灰40kg、水205kg、减水剂4kg、四硼酸盐10kg、膨胀剂28kg、松香钠皂1.5kg。
实施例二：
一种矿渣微粉混凝土，包括比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉、水泥、碎石、粉煤灰、河沙、水、减水剂、硼酸锌、膨胀剂、松香钠皂，每立方米混凝土中各组分的重量为：比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉190kg、水泥300kg、河沙620kg、碎石1205kg、粉煤灰35kg、水155kg、减水剂5kg、硼酸锌12kg、膨胀剂23kg、松香钠皂2kg。
实施例三：
一种矿渣微粉混凝土，包括比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉、水泥、碎石、粉煤灰、河沙、水、减水剂、硼酸钠、膨胀剂、松香钾皂，每立方米混凝土中各组分的重量为：比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉170kg、水泥370kg、河沙585kg、碎石1145kg、粉煤灰50kg、水170kg、减水剂6kg、硼酸钠15kg、膨胀剂34kg、松香钾皂3kg。
以下为比表面积为550-570m2/kg、水泥、碎石、粉煤灰、河沙的性能指标：
比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉的性能指标表
| 密度（g/cm3） | 比表面积（m2/kg） | 流动度比(%) | 烧失量(%) | MgO含量(%) | SO3含量(%) | CI-含量(%) | 含水量(%) | 7d活性指数(%) | 28d活性指数(%) |
| ≥2.8 | 550-570 | ≥95 | ≤3.0 | ≤14 | ≤4.0 | ≤0.06 | ≤1.0 | ≥75 | ≥95 |
水泥的性能指标表
河沙的性能指标表
碎石的性能指标表
5-31.5mm
5-25mm
粉煤灰的性能指标表
| 细度% | 烧失量% | 含水量% | 组合因子=（细度%*烧失量%*10000 | 需水量比% |
| 3.0 | 1.70 | 0.3 | 5.1 | 96 |
以下为各实施例试验数据：
| 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | 普通混凝土 | |
| 坍落度/mm | 160 | 165 | 160 | 150 |
| 抗压强度 3d/MPa | 27.2 | 28.5 | 28.4 | 24.2 |
| 抗压强度 7d/MPa | 31.4 | 31.6 | 32.1 | 28.4 |
| 抗压强度 28d/MPa | 44.6 | 46.9 | 47.9 | 40.6 |
| 柠檬酸腐蚀，腐蚀龄期80d的劈拉相对值强度系数 | 1.12 | 1.13 | 1.17 | 0.80 |
| 150次冷冻循环后质量损失/% | 5.2 | 4.8 | 4.6 | 22.5 |
试验表明：混凝土试件3天强度低于普通混凝土强度，而28天强度高于普通混凝土试件的强度。混凝土与普通混凝土相比，和易性有明显的改善，新拌混凝土的黏聚性、流动性都很好，泌水率大大降低。耐腐蚀性和抗冻性明显高于普通混凝土。
本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。
Claims (10)
1.一种矿渣微粉混凝土，其特征在于：包括比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉、水泥、碎石、粉煤灰、河沙、水、减水剂、硼酸盐、膨胀剂、松香皂，每立方米混凝土中各组分的重量为：比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉165-190kg、水泥300-370kg、河沙585-625kg、碎石1145-1205kg、粉煤灰35-50kg、水155-205kg、减水剂4-6kg、硼酸盐10-15kg、膨胀剂23-34kg、松香皂1.5-3kg。
2.根据权利要求1所述的一种矿渣微粉混凝土，其特征在于：所述的比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉加工方法包括下述步骤： ①将矿渣微粉原料加入球磨机中，再向球磨机中加入矿渣微粉原料重量3倍的200号溶剂油，以10转/min的速度慢速研磨40-60min，其中球磨机中的钢球直径为5-10mm； ②慢速研磨结束后向球磨机中加入矿渣微粉原料重量的5%的三乙醇胺和矿渣微粉原料重量的5%的氯化盐，以30转/min的速度快速研磨20-30min； ③将步骤②快速研磨后的矿渣微粉经除铁器进行除铁，再压滤、甩干，得到比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉。
3.根据权利要求2所述的一种矿渣微粉混凝土，其特征在于：所述的氯化盐是氯化钙、氯化钠或者氯化镁。
4.根据权利要求1所述的一种矿渣微粉混凝土，其特征在于：所述的减水剂由三聚氰胺、氨基磺酸钠、一元醛和氢氧化钠按照下述步骤制得： ①将三聚氰胺和一元醛按照重量比15:1加入反应釜中，加入氢氧化钠调pH=8-9，在温度70-80℃条件下反应90-100min； ②反应完毕后加入三聚氰胺重量1/3的氨基磺酸钠，继续反应30min，得到减水剂。
5.根据权利要求1所述的一种矿渣微粉混凝土，其特征在于：所述的硼酸盐是四硼酸钠、硼酸锌或者硼酸钙。
6.根据权利要求1所述的一种矿渣微粉混凝土，其特征在于：所述的膨胀剂由金属氧化物、硫铝酸钙和三氧化二铬按照重量比15:4:1混合而成，具体加工方法包括下述步骤：将金属氧化物、硫铝酸钙和三氧化二铬按照重量比15:4:1置入粉末混合机，搅拌10min，得到膨胀剂。
7.根据权利要求1所述的一种矿渣微粉混凝土，其特征在于：所述的松香皂是松香钠皂、松香钙皂或者松香钾皂。
8.根据权利要求1所述的一种矿渣微粉混凝土，其特征在于：包括比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉、水泥、碎石、粉煤灰、河沙、水、减水剂、四硼酸盐、膨胀剂、松香钠皂，每立方米混凝土中各组分的重量为：比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉165kg、水泥315kg、河沙625kg、碎石1155kg、粉煤灰40kg、水205kg、减水剂4kg、四硼酸盐10kg、膨胀剂28kg、松香钠皂1.5kg。
9.根据权利要求1所述的一种矿渣微粉混凝土，其特征在于：包括比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉、水泥、碎石、粉煤灰、河沙、水、减水剂、硼酸锌、膨胀剂、松香钠皂，每立方米混凝土中各组分的重量为：比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉190kg、水泥300kg、河沙620kg、碎石1205kg、粉煤灰35kg、水155kg、减水剂5kg、硼酸锌12kg、膨胀剂23kg、松香钠皂2kg。
10.权利要求1所述的一种矿渣微粉混凝土制备方法，其特征在于：制备每立方米混凝土包括以下步骤： ①处理矿渣微粉原料、制备减水剂和膨胀剂： 一、矿渣微粉原料处理步骤为： Ⅰ将矿渣微粉原料加入球磨机中，再向球磨机中加入矿渣微粉原料重量3倍的200号溶剂油，以10转/min的速度慢速研磨40-60min，其中球磨机中的钢球直径为5-10mm； Ⅱ慢速研磨结束后向球磨机中加入矿渣微粉原料重量的5%的三乙醇胺和矿渣微粉原料重量的5%的氯化盐，以30转/min的速度快速研磨20-30min； Ⅲ将步骤②快速研磨后的矿渣微粉经除铁器进行除铁，再压滤、甩干，得到比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉； 二、减水剂的制备步骤为： Ⅰ将三聚氰胺和一元醛按照重量比15:1加入反应釜中，加入氢氧化钠调pH=8-9，在温度70-80℃条件下反应90-100min； Ⅱ反应完毕后加入三聚氰胺重量1/3的氨基磺酸钠，继续反应30min，得到减水剂； 三、膨胀剂的制备步骤为： 将金属氧化物、硫铝酸钙和三氧化二铬按照重量比15:4:1置入粉末混合机，搅拌10min，得到膨胀剂； ②将比表面积为550-570m2/kg的矿渣微粉165-190kg、水泥300-370kg、河沙585-625kg、碎石1145-1205kg、粉煤灰35-50kg加入搅拌器中，搅拌30-40min； ③再向搅拌器中加入水155-205kg、减水剂4-6kg、硼酸盐10-15kg、膨胀剂23-34kg、松香皂1.5-3kg，搅拌10-15min，得到矿渣微粉混凝土。
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2012
- 2012-08-17 CN CN201210293988.6A patent/CN102815898B/zh active Active
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