CN103408274B - 用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料及其混凝土预制件的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料及其混凝土预制件的生产方法，材料由以下重量份数的原料制成：水泥10-15、矿渣5-10、粗骨料35-55、人工砂25-35、水6-7.5早强添加剂0.23-0.4。生产方法为：拼装模具，模具表面处理后检查；将钢筋笼、各种预埋件安装在模具上；称取水泥、矿渣粉、粗骨料、人工砂、水和早强添加剂，搅拌混合均匀得到矿渣粉混凝土；将矿渣粉混凝土倒入模具中制成预制件初产品；将预制件初产品进行表面处理，得到预制件成品。本发明混凝土能提高早期强度、降低水泥用量、生产效率高、提高产品质量的。生产方法使得生产效率高、保证预制构件早期强度和模板周转率，同时不易出现裂缝。

Description

用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料及其混凝土预制件的生产方法

技术领域

本发明属于建筑技术领域，涉及一种建筑材料及其建筑预制件的制备方法，尤其涉及一种用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料及其混凝土预制件的生产方法。

背景技术

随着建筑领域不断的发展，建筑施工从现场湿作业施工走向工业化生产预制构件、现场拼装的新型施工方式。由于混凝土预制构件制造中往往使用大量水泥用以提高构件早期强度，从而提高生产效率，随着混凝土预制构件的用量迅速增长，水泥的用量也迅速增长，生产水泥的原材料大部份是天然资源,不会用之不竭,且生产水泥工业会大量排放二氧化碳，给环境保护带来巨大的压力。2007年,我国水泥产量为13亿吨,而碳排放为2.4亿吨,占全国20%，水泥大量使用在环境和资源上产生了很大的影响。

目前混凝土预制件采用的是纯水泥类配方，该配方虽保证了预制构件早期强度和模板周转率，但纯水泥类配方不仅耗用水泥量较大，增加环境压力，同时由于水化峰热集中，因此在用量较大的情况下，易出现裂缝。

矿渣粉作为新型矿物掺合料，在普通商品混凝土中已经有一定应用，但在混凝土预制件中，由于添加了矿渣粉使得水化周期较水泥缓慢，早期强度不足，拆模时间难以保证，因而严重影响模板周转率和生产效率，因此，目前矿渣类配方的混凝土材料还没有在实际的混凝土预制构件的生产中有应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种能早期强度高、降低水泥用量、生产效率高、提高产品质量的用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料。

本发明进一步要解决的技术问题在于，提供一种生产效率高、保证预制构件早期强度和模板周转率，同时不易出现裂缝的混凝土预制件的生产方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料，由以下重量份数的原料制成：

所述的用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料，优选由以下重量份数的原料制成：

所述的用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料中，所述矿渣粉为粒化高炉矿渣粉。

所述的用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料中，所述粗骨料包括粒径为20-30mm的第一粗骨料和粒径为10-15mm的第二粗骨料，第一粗骨料与第二粗骨料的重量比为1.25～3.5：1。

所述的用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料中，所述人工砂为采用金属尾矿和鹅卵石破碎而成、其公称粒径小于5mm、细度模数为2.6-3.7的颗粒。

所述的用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料中，所述早强添加剂为采用聚羧酸早强型母液和早强辅料加水配制成，其中所述聚羧酸早强型母液中的固含量在12～18%。所述早强辅料为硝酸钙。

一种混凝土预制件的生产方法，包括以下步骤：

A、拼装模具，模具表面处理后检查；

B、将钢筋笼、各种预埋件安装在模具上；

C、称取水泥、矿渣粉、粗骨料、人工砂、水和早强添加剂，搅拌混合均匀得到矿渣粉混凝土；

D、将矿渣粉混凝土倒入模具中制成预制件初产品；

E、将预制件初产品进行表面处理，得到预制件成品。

所述的混凝土预制件的生产方法，所述步骤A中，包括以下子步骤：

A1、拼装：根据设计要求对模具进行拼装；

A2、表面处理：清理模具的表面、拼缝、钢筋出位孔，整个模具喷涂油漆；模具内表面打脱模油后，再涂刷慢干剂；

A3、检查：安装好定位胶管，窗户定位确认，检查拼缝、固定螺栓、模具尺寸、线耳尺寸及PVC水电配件尺寸。

所述的混凝土预制件的生产方法，所述步骤D中，包括以下子步骤：

D1、下料：将搅拌好的矿渣粉混凝土倒入模具，振动使其密实；

D2、收面：对密实后的矿渣粉混凝土表面进行收面处理；并在矿渣粉混凝土的表面较干、浆量不足时，适量洒水找浆；

D3、压实抹面：收面后将矿渣粉混凝土覆盖，避免矿渣粉混凝土表面失水过快；临近初凝时，在混凝土表面进行压实抹面。

D4、脱模前养护：先对压实抹面后的矿渣粉混凝土表面进行喷水养护，并遮盖保持矿渣粉混凝土表面湿润状态至混凝土终凝，得到预制件初产品；

D5、脱模：将预制件初产品与模具脱离；

D6、脱模后养护：对脱模的预制件初产品进行淋水养护。

所述的混凝土预制件的生产方法，所述步骤E中，表面处理指对预制件初产品表面进行处理，对瑕疵在失水前进行修补；所述修补包括以下步骤：

E1、将需要修补的部位及其周围清理干净；

E2、用胶水或胶浆将待修补部位润湿,再使用修补料进行修补；

E3、待修补料初步固化之后,将修补区域清理干净；

E4、用抹布或细砂纸将修补部分擦拭干净或者轻微打磨一下使之与周围颜色效果基本一致。

本发明中采用矿渣粉能取代传统预制构件混凝土配方中胶凝材料（水泥）总量的35%左右，能大大减低碳排放，且原材料中,矿渣粉混凝土主要原材料系工业废料，经济效益良好，还可减轻环境污染，减轻水泥的紧张程度，本发明的矿渣粉混凝土材料28天强度为75MPa，水泥用量减少为现有技术中水泥用量的65%，大大低于现有的传统配方，经济效益和社会效益是十分显著的。另外，本发明的原料配合能保证预制构件早期强度，提高了生产效率，缩短了预制件的生产周期，提高了模板周转率。

本发明的水泥、粗骨料、人工砂及早强添加剂均符合国标和国际标准，矿渣粉为粒化高炉矿渣粉，符合英标、欧盟及国标GB/T18046。矿渣粉本身是炼钢时旳废物，因此,使用矿渣便能处理炼钢废物,有利环保、节能减排。且本发明所采用的矿渣粉物理及化学性质接近水泥，但矿渣粉不产生水化热，从总体上减少混凝土固化过程中的水化热，从而减少甚至消除了预制件固化中产生的裂纹，增加预制构件的耐久性。

本发明的混凝土原料中，人工砂为采用金属尾矿和鹅卵石破碎而成、其公称粒径小于5.00mm、细度模数为2.6-3.7的颗粒。本发明的人工砂选用金属尾矿，这种材料具有压碎指标高，吸水率低，同时级配可人工控制，较河砂稳定。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明本发明的具体实施方式。

一种用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料，由以下重量份数的原料制成：

所述的用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料，优选由以下重量份数的原料制成：

所述矿渣粉为粒化高炉矿渣粉，该高炉矿渣粉是炼钢废弃物，物理及化学性质接近水泥，但是避免了水泥的水化热，减少整体混凝土固化过程中的水化热，从而减少甚至消除了预制件固化中产生的裂纹。

所述的用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料中，所述粗骨料包括粒径为20-30mm的第一粗骨料和粒径为10-15mm的第二粗骨料，第一粗骨料与第二粗骨料的重量比为1.25～3.5：1。粗骨料选择石子，选用两种不同粒径范围的粗骨料搭配，有利于预制件的整体强度。

所述的用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料中，所述人工砂为采用金属尾矿和鹅卵石破碎而成、其公称粒径小于5.00mm、细度模数为2.6-3.7的颗粒。本发明的人工砂选用金属尾矿，这种材料具有压碎指标高，吸水率低，同时级配可人工控制，较河砂稳定。

所述的用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料中，所述早强添加剂为采用聚羧酸早强型母液、早强辅料，加水配制成，其中早强添加剂中的固含量在12～18%。

聚羧酸早强型母液具体为采用单体、引发剂，进行聚合反应后生成的高分子聚合物，早强辅料具体为硝酸钙，三乙醇胺，和传统减水剂相比，其优点是，减水率高，早期强度高，环保无污染，属绿色产品。其中聚羧酸早强型母液为商品，可直接购买。

以下通过几个具体的实施例来详细说明本发明。

实施例1，一种用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料，由以下重量份数的原料制成：

矿渣粉混凝土材料的生产方法：

1.先将各原材料按配合比称量；

2.将各原材料放进搅拌机内搅拌1分钟，然后放进搅拌车内，供混凝土预制件制造时使用。

矿渣粉混凝土材料的性能检测：

（1）混凝土塌落度：

检测用仪器用具：

A.金属浅盆——面积最小为900mm×900mm，高约50mm，可防止水份或泥浆流失。

B.方口铲——由金属制成的不漏水型铲斗。

C.坍落度测试筒——由金属制成、厚度为不少于1.5mm、内表面平滑、两旁于约三分二之高度有手柄且底部有脚踏。

D.捣杆——笔直钢杆，直径须为16±1mm,长度须为600±5mm，两头末端须均为半球体状。

E.量尺——具有刻度范围由0至300mm，精确度至5mm。零刻度须始于量尺尽头。测试步骤：

A.湿润坍落度筒及底板，在坍落度筒内壁和底板上应无明水。底板应放置在坚实水平面上，并把筒放在底板中心，然后用脚踩住两边的脚踏板，坍落度筒在装料时应保持固定的位置。

B.把按要求取得的混凝土试样用小铲分三层均匀地装入筒内，使捣实后每层高度为筒高的三分之一左右。每层用捣棒插捣25次。插捣应沿螺旋方向由外向中心进行，各次插捣应在截面上均匀分布。插捣筒边混凝土时，捣棒可以稍稍倾斜。插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度，插捣第二层和顶层时，捣棒应插透本层至下一层的表面；浇灌顶层时，混凝土应灌到高出筒口。插捣过程中，如混凝土沉落到低于筒口，则应随时添加。顶层插捣完后，刮去多余的混凝土，并用抹刀抹平。

C.清除筒边底板上的混凝土后，垂直平稳地提起坍落度筒。坍落度筒的提离过程应在2～5s内完成；从开始装料到提坍落度筒的整个过程应不间断地进行，并应在150s内完成。

D.提起坍落度筒后，测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，即为该混凝土拌合物的坍落度值；

E.每次坍落度测试试验做两次，取平均值（量度为5mm）。

（2）试砖：

A.将混凝土拌合物分层装入试模，每层50mm（100mm³砖模分两层装料/150mm³砖模分三层装料）

B.将试模放在振台上，开启振台开关；

C.振动时试件不得有剧烈跳动；

D.每层振动应持续到表面出浆为止，不得过振；

E.最后一层装料时应使混凝土拌合物高出试模口；

F.将试件放在不受振动的平面上；

G.刮去试模上多余的混凝土；

H.混凝土临近初凝时，用抹刀抹平；

I.试块高度应在100（150）±2mm以内，试块长和宽应在100（150）±1mm以内。

(3).压砖

A.用游标卡尺测量出试力砖的长(L)，宽(W）及高（H），精确至0.1mm；

B.利用铲刀，将砖表面及压力机压面上任何凸出不平物弄去；

C.把砖准确地放在压力机压面上的正中心；

D.开动压机，控制加压速度至每秒钟0.4-0.8MPa,直至砖被压碎；

E.记录砖被压碎时所承受之最大力度。

检测结果：

实施例1产品的坍落度为120mm，强度：1天强度30MPa，28天强度为72.5MPa。

上述数据表明：本发明的具有良好的早期强度，可完全满足混凝土构件生产周期要求。

实施例2、一种用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料，由以下重量份数的原料制成：

矿渣粉混凝土材料性能检测：检测项目和检测条件同实施例1，检测结果如下：

塌落度：125mm

强度：1天强度为29.5MPa，28天强度为71.5MPa。

实施例3、一种用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料，由以下重量份数的原料制成：

矿渣粉混凝土材料性能检测：检测项目和检测条件同实施例1，检测结果如下：

塌落度：120MPa，

强度：1天强度为29MPa，28天强度为70.0MPa。

实施例4、一种用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料，由以下重量份数的原料制成：

矿渣粉混凝土材料性能检测：检测项目和检测条件同实施例1，检测结果如下：

塌落度为115MPa；

强度：1天强度为28.5MPa，28天强度为69.5MPa。

实施例5、一种用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料，由以下重量份数的原料制成：

矿渣粉混凝土材料性能检测：检测项目和检测条件同实施例1，检测结果如下：

塌落度：125mm；

强度：1天强度为28.5MPa，28天强度为71.5MPa。

实施例6、一种用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料，由以下重量份数的原料制成：

矿渣粉混凝土材料性能检测：检测项目和检测条件同实施例1，检测结果如下：

塌落度：120mm

强度：1天强度为28.5MPa，28天强度为71.0MPa。

实施例7、混凝土预制件生产方法的具体步骤如下：

一种混凝土预制件的生产方法，包括以下步骤：

A、拼装模具，模具表面处理后检查；

B、将钢筋笼、各种预埋件安装在模具上；

C、称取水泥、矿渣粉、粗骨料、人工砂、水和早强添加剂，搅拌混合均匀得到矿渣粉混凝土；

D、将矿渣粉混凝土倒入模具中制成预制件初产品；

E、将预制件初产品进行表面处理，得到预制件成品。

所述的混凝土预制件的生产方法，所述步骤A中，包括以下子步骤：

A1、拼装：根据设计要求对模具进行拼装；

A2、表面处理：清理模具的表面、拼缝、钢筋出位孔，整个模具喷涂油漆；模具内表面打脱模油后，再涂刷慢干剂；

A3、检查：安装好定位胶管，窗户定位确认，检查拼缝、固定螺栓、模具尺寸、线耳尺寸及PVC水电配件尺寸。

所述的混凝土预制件的生产方法，所述步骤D中，包括以下子步骤：

D1、下料：将搅拌好的矿渣粉混凝土倒入模具，振动使其密实；

D2、收面：对密实后的矿渣粉混凝土表面进行收面处理；并在矿渣粉混凝土的表面较干、浆量不足时，适量洒水找浆；

D3、抹面：收面后将矿渣粉混凝土覆盖，避免矿渣粉混凝土表面失水过快；临近初凝时，须在混凝土表面进行压实抹面。临近初凝前对矿渣粉混凝土表面进行抹面可有效消除早期出现的毛细裂纹。

D4、脱模前养护：先对抹面后的矿渣粉混凝土表面进行喷水养护，并遮盖保持矿渣粉混凝土表面湿润状态至混凝土终凝，得到预制件初产品；

D5、脱模：将预制件初产品与模具脱离；

D6、脱模后养护：对脱模的预制件初产品进行淋水养护。

所述的混凝土预制件的生产方法，所述步骤E中，表面处理指对预制件初产品表面进行处理，对瑕疵在失水前进行修补；所述修补包括以下步骤：

E1、将需要修补的部位及其周围清理干净；

E2、用胶水或胶浆将待修补部位润湿,再使用修补料进行修补；

E3、待修补料初步固化之后,将修补区域清理干净；

E4、用抹布或细砂纸将修补部分擦拭干净或者轻微打磨一下使之与周围颜色效果基本一致。

以下以一次具体制造过程，来详细说明本发明的混凝土预制件的生产方法。

1、模具拼装、模具表面处理及检查：

1）根据设计要求对模具进行拼装，清洁模具内外表面，使得模具内表面干净光滑，无混凝土残渣，钢筋出孔位及所有活动块拼缝处无累积混凝土、无粘模白灰。洗水面板无累积松动混凝土。模具外表面（窗盖、中墙板等）无累积混凝土，整个模具喷涂油漆；

2）模具内表面打脱模油均匀，无积油、用手指触模具表面手指上无明显油渍，无污染物，窗盖、底座及中墙板等外表面无积油，慢干剂(水泥缓凝剂)涂刷均匀无遗漏；

3）检查模具拼缝处无没有漏浆；

4）检查定位胶管确认完好无稳固,铝窗定位确认无误差,与承台之间及窗盖之间无杂物,安装平稳,保护胶纸完好、

5）检查所有模具螺丝紧固,线耳无松动无遗漏，拼缝平整,模具尺寸、线耳尺寸及PVC水电配件尺寸误差不超过3mm。

2、模具安装：将钢筋笼、各种预埋件安装在模具上，并安装完成模具。

3、称取原料：按照实施例1的比例称取水泥、矿渣粉、粗骨料、人工砂、水和早强添加剂，搅拌混合均匀得到矿渣粉混凝土。

4、预制件初产品的制造：

1）下料：将搅拌好的混凝土倒入模具，振动使其密实。表面浆体过多时，易失水收缩造成裂缝，因此振捣时须均匀、密实、不漏振、不欠振、不过振。

2）收面：对密实后的矿渣粉混凝土表面进行收面处理；并在矿渣粉混凝土的表面较干、浆量不足时，适量洒水找浆；如果表面浆量已足够，则不得在其表面洒水。

3）抹面：覆盖收面后，可用帆布进行覆盖，避免日光直射或风干，造成表面失水过快。抹面前，对混凝土表面进行压实抹平，必要时可用铁滚筒压两遍以上。混凝土收水后，须在临近初凝时对混凝土表面进行二次或多次抹面，这有利于消除表面早期的微细裂缝。

4）脱模前养护：抹面后采用喷壶对表面喷水进行养护，禁止采用水管直接浇水，以免表面泛白起粉，影响外观。为了避免日光直射、风速过大时其表面失水过快，喷水湿润后应采用帆布遮盖，以封闭混凝土表面水分蒸发，保持混凝土外露表面始终保持湿润状态。当气温在35℃以上时，每隔半小时对混凝土表面进行喷水养护，直至混凝土终凝，避免出现干湿循环；当气温在35℃以下时，可每隔2～3h对其进行洒水养护。

混凝土终凝后可采用麻袋覆盖，并加帆布养护；并每隔5～6h洒水养护，保证混凝土表面处于湿润状态。若只采用麻袋，须注意麻袋搭接处的密封，确保覆盖完全，并保持湿润状态，以避免麻袋覆盖不完全造成混凝土局部收缩不一致。

5）脱模：脱模时应根据产品和模具的具体情况采取相应的脱模方法，如遇造型复杂比较难脱模产品时，须小心谨慎，先将产品适当吊起，然后用橡胶锤进行敲打模具边缘，用气枪进行吹气，使得模具能够平衡脱离模具，绝不允许强行脱模，造成产品或模具的损坏。

产品吊运时,吊点要均匀受力，链条与吊钩要垂直、吊扣要牢固，成品放置时要支撑平稳；对于较易变形的产品，在用槽铁或工字钢固定后才可以起吊。

6）后期养护（脱模后养护）：在混凝土脱模后堆放期间，白天宜每隔两小时淋水养护一次；如温度较高时，可适当增加淋水次数。养护时间由预制件成品后连续4天。

5、预制件初产品表面处理：

表面处理指对预制件初产品表面进行处理，对瑕疵在失水前进行修补；所述修补包括以下步骤：产品脱模后，对于有瘕疵产品的修补须在产品失水前完成。修补时要先将需要修补的部位及周围清理干净,然后用胶水或胶浆将待修补部位润湿,再进行修补。待修补料有了初步固化之后,将修补区域清理干净,并用抹布或细砂纸将修补部分擦拭干净或者轻微打磨一下使之与周围颜色效果基本一致。

对于原料的配比，除了本实施例中所采用的比例外，本发明还采用实施例2-6的比例，生产混凝土预制件，得到成品检测结果与实施例1-6的检测结果基本一致，实现本发明的目的。

Claims (8)

1.一种用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：

所述矿渣粉为粒化高炉矿渣粉；所述早强添加剂为采用聚羧酸早强型母液和早强辅料加水配制成，其中所述聚羧酸早强型母液中的固含量在12～18％，所述早强辅料为硝酸钙或三乙醇胺。

2.根据权利要求1所述的用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：

3.根据权利要求1所述的用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料，其特征在于，所述粗骨料包括粒径为20-30mm的第一粗骨料和粒径为10-15mm的第二粗骨料，第一粗骨料与第二粗骨料的重量比为1.25～3.5：1。

4.根据权利要求1所述的用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料，其特征在于，所述人工砂为采用金属尾矿和鹅卵石破碎而成、其公称粒径小于5.00mm、细度模数为2.6-3.7的颗粒。

5.一种混凝土预制件的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、拼装模具，模具表面处理后检查；

B、将钢筋笼、各种预埋件安装在模具上；

C、称取权利要求1所述的水泥、矿渣粉、粗骨料、人工砂、水和早强添加剂，搅拌混合均匀得到矿渣粉混凝土；

D、将矿渣粉混凝土倒入模具中制成预制件初产品；

E、将预制件初产品进行表面处理，得到预制件成品。

6.根据权利要求5所述的混凝土预制件的生产方法，其特征在于，所述步骤A中，包括以下子步骤：

A1、拼装：根据设计要求对模具进行拼装；

A2、表面处理：清理模具的表面、拼缝、钢筋出位孔，整个模具喷涂油漆；模具内表面打脱模油后，再涂刷慢干剂；

A3、检查：安装好定位胶管，窗户定位确认，检查拼缝、固定螺栓、模具尺寸、线耳尺寸及PVC水电配件尺寸。

7.根据权利要求5所述的混凝土预制件的生产方法，其特征在于，所述步骤D中，包括以下子步骤：

D1、下料：将搅拌好的矿渣粉混凝土倒入模具，振动使其密实；

D2、收面：对密实后的矿渣粉混凝土表面进行收面处理；并在矿渣粉混凝土的表面较干、浆量不足时，适量洒水找浆；

D3、压实抹面：收面后将矿渣粉混凝土覆盖，避免矿渣粉混凝土表面失水过快；临近初凝时，在混凝土表面进行压实抹面；

D4、脱模前养护：先对压实抹面后的矿渣粉混凝土表面进行喷水养护，并遮盖保持矿渣粉混凝土表面湿润状态至混凝土终凝，得到预制件初产品；

D5、脱模：将预制件初产品与模具脱离；

D6、脱模后养护：对脱模的预制件初产品进行淋水养护。

8.根据权利要求5所述的混凝土预制件的生产方法，其特征在于，所述步骤E中，表面处理指对预制件初产品表面进行处理，对瑕疵在失水前进行修补；所述修补包括以下步骤：

E1、将需要修补的部位及其周围清理干净；

E2、用胶水或胶浆将待修补部位润湿,再使用修补料进行修补；

E3、待修补料初步固化之后,将修补区域清理干净；

E4、用抹布或细砂纸将修补部分擦拭干净或者轻微打磨一下使之与周围颜色效果基本一致。