CN103086627A - 用于免高压蒸养工艺生产phc管桩的矿物掺合料及应用 - Google Patents
用于免高压蒸养工艺生产phc管桩的矿物掺合料及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的矿物掺合料，由以下质量百分比的组分组成：超细高炉矿渣微粉60%～80%，脱硫石膏20%～40%。所述矿物掺合料的烧失量≤3%、氯离子含量≤0.02%，含水率≤1.0%。本发明特别适合于配制免高压蒸养工艺生产PHC管桩的混凝土，可等量替代水泥15%～25%，配制的混凝土具有早期强度高，后期强度持续发展，耐久性能好等优点；PHC管桩生产过程中免去了高压蒸汽养护环节，降低了生产装备要求和生产能耗。本发明采用电厂烟气脱硫石膏等工业废弃物为主要原料，原料来源广泛、成本低，同时降低了工业废渣对环境的污染，具有很好的经济性和环保效益。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种用于免高压蒸养工艺生产预应力高强度混凝土（PHC）管桩的矿物掺合料及其应用。
背景技术
在混凝土中掺入矿物外加剂（如磨细矿渣、粉煤灰、硅灰等），可以节约水泥，降低成本；减少污染环境，符合混凝土可持续发展的思路；更重要一点是它可以改善混凝土的诸多性能。在配置混凝土时加入大量矿物掺合料，可降低温升，改善工作性，增进后期强度，并改善混凝土的内部结构，提高抗腐蚀能力。因此将这种混合材料称为辅助胶凝材料，是高性能（不仅高强）混凝土不可缺少的组分。现有的矿物掺合料如高炉矿渣、粉煤灰、偏高龄土、煤矸石尽管能够改善混凝土的耐久性能，但早期活性低，很难满足对早期强度有要求的混凝土预制品的施工。建设工程中大量的预应力高强度混凝土（PHC）管桩，一般要求成型1至3天就能够达到强度等级C80以上,工厂中一般通过常压蒸汽养护和高压蒸汽养护两道养护工艺使混凝土达到设计强度要求,工艺复杂、能耗高。因此需要制备一种超早强型高性能矿物掺合料，在改善混凝土耐久性能和工作性能的同时，能提高早期强度，使其通过一道常压蒸汽养护工艺的免高压蒸汽养护工艺就能使混凝土达到C80强度等级，从而简化PHC管桩的生产工艺、降低能耗、并提高掺合料的应用范围。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的矿物掺合料。掺入该矿物掺合料配制出的混凝土早期强度高，后期强度持续发展，用于PHC管桩生产时免去了高压蒸汽养护环节，降低了生产能耗。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供了一种用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的矿物掺合料，该矿物掺合料由以下质量百分比的组分组成：超细高炉矿渣微粉60%～80%，脱硫石膏20%～40%，各组分之和为100%。
所述的超细高炉矿渣微粉的技术要求为：细度D97（μm）≤15μm，氯离子含量≤0.02%，三氧化硫含量≤4.0%，含水率≤1.0%；超细高炉矿渣微粉在胶砂中的掺量为20%时，标准养护条件下的胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度的l天抗压强度比≥90%，3天抗压强度比≥115%，28天抗压强度比≥110%，流动度比≥95%。本发明对超细高炉矿渣微粉的具体种类没有限制，只要能满足上述技术要求即可。作为优选，所述的超细高炉矿渣微粉最好能满足如下技术要求：细度D97（μm）≤15μm，氯离子含量≤0.02%，三氧化硫含量≤4.0%，含水率≤1.0%；超细高炉矿渣微粉在胶砂中的掺量为20%时，标准养护条件下的胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度的l天抗压强度比≥100%，3天抗压强度比≥120%，28天抗压强度比≥110%，流动度比≥95%。
所述的脱硫石膏的技术要求为：附着水含量≤1.0%，二水硫酸钙含量≥93.0%，氯离子含量≤0.02%，二氧化硅含量≤2.00%，45μm筛余量≤20%。
本发明提供的一种用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的矿物掺合料具有如下特点：该矿物掺合料的烧失量≤3.0%，氯离子含量≤0.02%，含水率≤1.0%；该矿物掺合料在胶砂中掺量为15%-25%时，常压蒸汽养护条件下的胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度的1天抗压强度比≥110%，3天抗压强度比≥115%，28天抗压强度比≥110%，安定性良好，流动度比≥95%。本发明提供的一种用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的矿物掺合料适合于早期强度要求较高的预制构件混凝土的配制，尤其适用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的混凝土的配制；用于配制免高压蒸养工艺生产PHC管桩的混凝土时，可等量替代水泥15%-25%。
本发明同现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1.本发明的用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的矿物掺合料采用将满足特定技术要求的超细高炉矿渣微粉与脱硫石膏复配制成，无需再添加任何增强剂或其他添加剂，成分简单，容易制得。本发明采用工业废弃物为主要原料，不仅原料来源广泛、成本低，同时降低了工业废渣对环境的污染，具有很好的经济性和环保效益。
2.本发明的用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的矿物掺合料配制的混凝土1至3天强度可达C80，后期强度持续发展，且具有抗冻融和抗氯离子侵蚀性能好等优点。掺入了本发明的混凝土用于生产PHC管桩时可以免去高压蒸汽养护环节，降低生产装备要求，大大降低生产成本和能耗，减少安全隐患并节约资源，有利于我国推进资源节约型、环境友好型社会建设。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
下列实施例中原材料的来源及性能指标为：
超细高炉矿渣微粉为宝钢发展有限公司新型材料分公司生产，符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣》（GB/T18046），各项性能指标见表1。
表1 超细高炉矿渣微粉性能表
脱硫石膏为电厂烟气脱硫石膏，是一种工业废渣，经干燥加工后其性能指标为：附着水含量为0.5%，二水硫酸钙含量为95.0%，氯离子含量为0.01%，45μm筛余量≤20%。
水泥为宁国海螺PⅡ52.5水泥，其性能符合GB175-2007的标准要求，各项性能指标见表2。
表2 水泥物理性能表
细骨料为修水县通远中砂，其质量符合JGJ52-2006的标准要求，细度模数2.5～3.0，砂的含泥量小于1%，泥块含量小于0.5%，各项性能指标见表3。
表3 中砂性能指标
粗骨料为湖州新开元石矿5-20mm连续级配的碎石，其质量符合JGJ52-2006的标准要求，含泥量小于0.5%，泥块含量小于0.2%，针片状含量小于8%，压碎指标小于7%，各项性能指标见表4。
表4 石子性能指标
外加剂为申立公司生产的SPS-9聚羧酸高效减水剂，其质量符合高效外加剂的性能指标，各项指标见表5。
表5 SPS-9聚羧酸高效减水剂性能指标
| 固体含量（%） | 密度ρ(g/ml) | pH值 | 水泥砂浆减水率（%） |
| 21.78 | 1.071 | 4.82 | 21.6 |
实施例l
按重量配比将超细高炉矿渣微粉80%与脱硫石膏20%均匀混合，得到用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料。
将该用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的矿物掺合料20%与PⅡ52.5水泥80%混合均匀得到复合胶凝材料，其基本性能可分别达到：在下列蒸养制度条件下胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度相比，1天抗压强度比115%，3天抗压强度比为117%，28天抗压强度比111%，安定性良好，流动比为103%；另外该矿物掺合料的其他性能指标如下：烧失量为2.0%，氯离子含量为0.014%，含水率为0.5%。
蒸养制度为：静停90min，静停温度40℃，升温段：40℃～90℃，升温时间90min，在90℃恒温4.5h，降温段:90℃～40℃，降温60min。
实施例2
按重量配比将超细高炉矿渣微粉70%与脱硫石膏30%均匀混合，得到用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料。
将该用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的矿物掺合料20%与PⅡ52.5水泥80%混合均匀得到复合胶凝材料，其基本性能可分别达到：在如实施例1所述的蒸养制度条件下胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度相比，1天抗压强度比116%，3天抗压强度比为118%，28天抗压强度比112%，安定性良好，流动比为104%；另外该矿物掺合料的其他性能指标如下：烧失量为2.0%，氯离子含量为0.014%，含水率为0.5%。
实施例3
按重量配比将超细高炉矿渣微粉60%与脱硫石膏40%均匀混合，得到用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料。
将该用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料20%与PⅡ52.5水泥80%混合均匀得到复合胶凝材料，其基本性能可分别达到：在如实施例1所述的蒸养制度条件下胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度相比，1天抗压强度比112%，3天抗压强度比为113%，28天抗压强度比111%，安定性良好，流动比为96%；另外该矿物掺合料的其他性能指标如下：烧失量为2.3%，氯离子含量为0.015%，含水率为0.5%。
实施例4
按重量配比将超细高炉矿渣微粉80%与脱硫石膏20%均匀混合，得到用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料。
将该用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的矿物掺合料20%与PⅡ52.5水泥80%混合均匀得到复合胶凝材料，其基本性能可分别达到：在下列蒸养制度条件下胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度相比，1天抗压强度比116%，3天抗压强度比为118%，28天抗压强度比112%，安定性良好，流动比为103%；另外该矿物掺合料的其他性能指标如下：烧失量为2.0%，氯离子含量为0.014%，含水率为0.5%。
蒸养制度为：静停120min，静停温度40℃，升温段：40℃～90℃，升温时间90min，在90℃恒温4.5h，降温段:90℃～40℃，降温60min。
实施例5
按重量配比将超细高炉矿渣微粉70%与脱硫石膏30%均匀混合，得到用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料。
将该用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的矿物掺合料20%与PⅡ52.5水泥80%混合均匀得到复合胶凝材料，其基本性能可分别达到：在如实施例4所述的蒸养制度条件下胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度相比，1天抗压强度比118%，3天抗压强度比为120%，28天抗压强度比113%，安定性良好，流动比为104%；另外该矿物掺合料的其他性能指标如下：烧失量为2.0%，氯离子含量为0.014%，含水率为0.5%。
实施例6
按重量配比将超细高炉矿渣微粉60%与脱硫石膏40%均匀混合，得到用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料。
将该用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料20%与PⅡ52.5水泥80%混合均匀得到复合胶凝材料，其基本性能可分别达到：在如实施例4所述的蒸养制度条件下胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度相比，1天抗压强度比113%，3天抗压强度比为114%，28天抗压强度比111%，安定性良好，流动比为96%；另外该矿物掺合料的其他性能指标如下：烧失量为2.3%，氯离子含量为0.015%，含水率为0.5%。
实施例7
按重量配比将超细高炉矿渣微粉80%与脱硫石膏20%均匀混合，得到用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料。
将该用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的矿物掺合料20%与PⅡ52.5水泥80%混合均匀得到复合胶凝材料，其基本性能可分别达到：在下列蒸养制度条件下胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度相比，1天抗压强度比118%，3天抗压强度比为121%，28天抗压强度比116%，安定性良好，流动比为103%；另外该矿物掺合料的其他性能指标如下：烧失量为2.0%，氯离子含量为0.014%，含水率为0.5%。
蒸养制度为：静停120min，静停温度40℃，升温段：40℃～90℃，升温时间90min，在90℃恒温6.5h，降温段:90℃～40℃，降温60min。
实施例8
按重量配比将超细高炉矿渣微粉70%与脱硫石膏30%均匀混合，得到用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料。
将该用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的矿物掺合料20%与PⅡ52.5水泥80%混合均匀得到复合胶凝材料，其基本性能可分别达到：在如实施例7所述的蒸养制度条件下胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度相比，1天抗压强度比123%，3天抗压强度比为124%，28天抗压强度比116%，安定性良好，流动比为104%；另外该矿物掺合料的其他性能指标如下：烧失量为2.0%，氯离子含量为0.014%，含水率为0.5%。
实施例9
按重量配比将超细高炉矿渣微粉60%与脱硫石膏40%均匀混合，得到用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料。
将该用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料20%与PⅡ52.5水泥80%混合均匀得到复合胶凝材料，其基本性能可分别达到：在如实施例7所述的蒸养制度条件下胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度相比，1天抗压强度比116%，3天抗压强度比为118%，28天抗压强度比115%，安定性良好，流动比为96%；另外该矿物掺合料的其他性能指标如下：烧失量为2.3%，氯离子含量为0.015%，含水率为0.5%。
实施例10
按重量配比将超细高炉矿渣微粉80%与脱硫石膏20%均匀混合，得到用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料。
将该用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的矿物掺合料20%与PⅡ52.5水泥80%混合均匀得到复合胶凝材料，其基本性能可分别达到：在下列蒸养制度条件下胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度相比，1天抗压强度比116%，3天抗压强度比为117%，28天抗压强度比113%，安定性良好，流动比为103%；另外该矿物掺合料的其他性能指标如下：烧失量为2.0%，氯离子含量为0.014%，含水率为0.5%。
蒸养制度为：静停90min，静停温度40℃，升温段：40℃～90℃，升温时间90min，在90℃恒温4.5h，降温段:90℃～40℃，降温60min。
实施例11
按重量配比将超细高炉矿渣微粉70%与脱硫石膏30%均匀混合，得到用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料。
将该用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的矿物掺合料20%与PⅡ52.5水泥80%混合均匀得到复合胶凝材料，其基本性能可分别达到：在如实施例10所述的蒸养制度条件下胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度相比，1天抗压强度比117%，3天抗压强度比为120%，28天抗压强度比114%，安定性良好，流动比为104%；另外该矿物掺合料的其他性能指标如下：烧失量为2.0%，氯离子含量为0.014%，含水率为0.5%。
实施例12
按重量配比将超细高炉矿渣微粉60%与脱硫石膏40%均匀混合，得到用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料。
将该用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料20%与PⅡ52.5水泥80%混合均匀得到复合胶凝材料，其基本性能可分别达到：在如实施例10所述的蒸养制度条件下胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度相比，1天抗压强度比114%，3天抗压强度比为114%，28天抗压强度比112%，安定性良好，流动比为96%；另外该矿物掺合料的其他性能指标如下：烧失量为2.3%，氯离子含量为0.015%，含水率为0.5%。
实施例13
按重量配比将超细高炉矿渣微粉70%与脱硫石膏30%均匀混合，得到用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料。
将该用于免高压蒸养工艺生产PHC管桩的高性能矿物掺合料20%与PⅡ52.5水泥80%混合均匀得到复合胶凝材料，其基本性能可分别达到：在如实施例1所述的蒸养制度条件下胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度相比，1天抗压强度比116%，3天抗压强度比为118%，28天抗压强度比112%，安定性良好，流动比为103%；另外该矿物掺合料的其他性能指标如下：烧失量为2.0%，氯离子含量为0.014%，含水率为0.5%。
本实施例所得矿物掺合料的应用：
（1）按表6所示的各原料重量配合比配制混凝土。
表6 混凝土配合比
（2）待混凝土试件成型后，立即带模蒸汽养护。蒸养制度为：静停120min，静停温度40℃，升温段：40℃～90℃，升温时间90min，在90℃恒温分别为4.5h，降温段:90℃～40℃，降温60min，关闭蒸养箱，冷却至室温，测试强度。测验结果见表7。
表7 混凝土试件的强度测验结果
由表7可以看出，本发明的矿物掺合料配制混凝土时可等量替代水泥20%，并且与未掺入矿物掺合料的对比件1和仅掺入超细高炉矿渣微粉的对比件2相比，掺入本发明的矿物掺合料配制的混凝土具有早期强度高，后期强度持续发展的优点，符合PHC管桩混凝土的早期和后期的抗压强度要求，另外试验也证明了蒸汽养护条件下上述混凝土和相对应的砂浆长期体积稳定性良好。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于免高压蒸养工艺生产预应力高强度混凝土管桩的矿物掺合料，其特征在于：由以下质量百分比的组分组成：
超细高炉矿渣微粉60%～80%；
脱硫石膏20%～40%。
2.根据权利要求1所述的用于免高压蒸养工艺生产预应力高强度混凝土管桩的矿物掺合料，其特征在于：所述的超细高炉矿渣微粉的技术要求为：细度D97≤15μm，氯离子含量≤0.02%，三氧化硫含量≤4.0%，含水率≤1.0%。
3.根据权利要求1所述的用于免高压蒸养工艺生产预应力高强度混凝土管桩的矿物掺合料，其特征在于：所述的超细高炉矿渣微粉在胶砂中的掺量为20%时，标准养护条件下的胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度的l天抗压强度比≥90%，3天抗压强度比≥115%，28天抗压强度比≥110%，流动度比≥95%。
4.根据权利要求1所述的用于免高压蒸养工艺生产预应力高强度混凝土管桩的矿物掺合料，其特征在于：所述的脱硫石膏的技术要求为：脱硫石膏为工业固废电厂烟气脱硫石膏经过干燥加工而得，其附着水含量≤1.0%，二水硫酸钙含量≥93.0%，氯离子含量≤0.02%，二氧化硅含量≤2.00%，45μm筛余量≤20%。
5.根据权利要求1所述的用于免高压蒸养工艺生产预应力高强度混凝土管桩的矿物掺合料，其特征在于：所述的矿物掺合料的烧失量≤3.0%，氯离子含量≤0.02%，含水率≤1.0%。
6.根据权利要求1所述的用于免高压蒸养工艺生产预应力高强度混凝土管桩的矿物掺合料，其特征在于：所述的矿物掺合料在胶砂中掺量为15%-25%时，常压蒸汽养护条件下的胶砂强度与纯水泥的基准胶砂强度的1天抗压强度比≥110%，3天抗压强度比≥115%，28天抗压强度比≥110%，安定性良好，流动度比≥95%；上述的常压蒸汽养护条件宜为：静停90min~120min，静停温度40℃，升温段：40℃～90℃，升温时间90min，在90℃恒温4.5h~6.5h，降温段:90℃～40℃，降温60min。
7.权利要求1至6中任一所述的用于免高压蒸养工艺生产预应力高强度混凝土管桩的矿物掺合料的应用，其特征在于：所述的矿物掺合料适用于免高压蒸养工艺生产预应力高强度混凝土管桩的混凝土的配制。
8.根据权利要求7所述的用于免高压蒸养工艺生产预应力高强度混凝土管桩的矿物掺合料的应用，其特征在于：用于配制免高压蒸养工艺生产预应力高强度混凝土管桩的混凝土时，可等量替代水泥15%-25%。
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| CN103848603A (zh) * | 2014-02-25 | 2014-06-11 | 安徽省皖北煤电集团有限责任公司含山恒泰非金属材料分公司 | 一种含早强复合矿物材料的免蒸压phc管桩混凝土及其制备方法 |
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